材料腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上材料腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)題 適用于2011級材料成型與控制專業(yè)一、 名詞解釋1.腐蝕:材料由于環(huán)境的作用而引起的破壞和變質(zhì)。 2.陰極電化學(xué)保護(hù):將被保護(hù)金屬作為陰極，進(jìn)行外加陰極極化以降低或防止金屬腐蝕 的方法。3.活化極化:由于電極反應(yīng)速度緩慢所引起的極化;電極反應(yīng)是受電化學(xué)反應(yīng)速度控制。 4.腐蝕疲勞:材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂。 5. 電極電位 答：電極系統(tǒng)中金屬與溶液之間的電位差稱為該電極的電極電位。6. 平衡電極電位 答：金屬和溶液界面建立一個穩(wěn)定的雙電層，亦即不隨時間變化的電極電位，稱為金屬的平衡電極電位（Ee）。7. 標(biāo)準(zhǔn)電極電

2、位 答：純金屬、純氣體（氣壓分壓為1.01325x105pa），298K，濃度為單位活度（1mol/L），稱為電極的標(biāo)準(zhǔn)電位，該標(biāo)準(zhǔn)電極的電極電位稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電位（E0）。8. 陽極極化(陰極極化) 答：當(dāng)通過電流時陽極電位向正的方向移動的現(xiàn)象，稱為陽極極化。（當(dāng)通過電流時陰極電位向負(fù)的方向移動的現(xiàn)象，稱為陰極極化）9. 去極化 答：消除或減弱陽極和陰極的極化作用的電極過程稱為去極化作用，則能消除或減弱極化的現(xiàn)象稱為去極化。10. 濃差極化:在電極反應(yīng)過程中,如果電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得很快,而電解質(zhì)中物質(zhì)傳輸 過程很緩慢,導(dǎo)致反應(yīng)物擴(kuò)散速度不能滿足電極反應(yīng)速度的需要,形成濃度差,而引起 電位移動;生

3、成物從電極表面向溶液深處擴(kuò)散過程的滯后,使反應(yīng)物或生成物在電極表 面的濃度和溶液中的濃度出現(xiàn)差異,形成濃度差,而引起電位移動。 11.極化：由于電極上有凈電流通過，電極電位顯著地偏離了未通過凈電流時的起 始點(diǎn)位的變化現(xiàn)象。 12.外加電流陰極保護(hù)法：將被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相連，使之成為陰 極，陽極為一個不溶性的輔助電極，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，二者組成宏觀電池實現(xiàn)陰極保護(hù)的方法。 13.犧牲陽極陰極保護(hù)法:把被保護(hù)殼體和比它更活潑的殼體相連接，在電解質(zhì)溶 液中構(gòu)成宏觀電池，依靠活潑陽極殼體不斷溶解產(chǎn)生的陰極電流對殼體進(jìn)行陰極 極化的方法。 14.Cathodic polaris

4、ation在電流通過時，陰極電極電位偏離平衡電位，向負(fù)方向移動。15縫隙腐蝕由于縫隙的存在，使縫隙內(nèi)溶液中與腐蝕有關(guān)的物質(zhì)遷移困難而引起縫隙內(nèi)金屬的腐蝕的現(xiàn)象。16Mixed potential指腐蝕過程可分為兩個或兩個以上的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，且反應(yīng)過程不會有凈電荷的積累，也稱為自腐蝕電位。17局部腐蝕是指僅局限或集中在金屬的某一特定部位的腐蝕，其腐蝕速度遠(yuǎn)大于其他部位的腐蝕速度。18保護(hù)電位在陽極極化曲線中，在極化電流上升時進(jìn)行回掃，與正掃曲線相交，此點(diǎn)的電位稱為保護(hù)電位。19. 熱噴涂 答：是利用熱源將金屬或非金屬材料熔化、半熔化或軟化，并以一定速度噴射到基體表面，形成涂層的方法。20.

5、 覆蓋層保護(hù) 答：用耐腐蝕性能良好的金屬或非金屬材料覆蓋在耐腐蝕性能較差的材料表面，將基底材料與腐蝕介質(zhì)隔離開來，以達(dá)到控制腐蝕的目的。21. 電鍍 答：利用直流電或脈沖電流作用從電解質(zhì)中析出金屬，并在工件表面沉積而獲得金屬覆蓋層的方法。22. 化學(xué)鍍 答：利用化學(xué)反應(yīng)使溶液中的金屬離子析出，并在工件表面沉積而獲得金屬覆蓋層的方法。23. 滲鍍 答：利用熱處理的方法將合金元素的原子擴(kuò)散入金屬表面，以改變其表面的化學(xué)成分，使表面合金化，故滲鍍又叫表面合金化。24. 電化學(xué)保護(hù) 答：通過改變金屬（電解質(zhì)溶液）的電極電位從而控制金屬腐蝕的方法。25. 陰極保護(hù) 答：將被保護(hù)的金屬與外加直流電源的負(fù)極

6、相連，在金屬表面通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負(fù)，從而使金屬溶解速度減小的一種保護(hù)方法。26. 陽極保護(hù) 答：將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設(shè)備得到保護(hù)。27. 緩蝕劑保護(hù) 答：緩蝕劑保護(hù)是指，在腐蝕環(huán)境中，通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)使金屬得到保護(hù)的方法。28、自腐蝕電位：穩(wěn)態(tài)電極電位也可稱作開路電位，即外電流為零時的電極電位，也稱作自腐蝕電位。二、判斷題 1、陰極反應(yīng)是電解質(zhì)中的金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)程。(×)2、只能導(dǎo)致金屬材料腐蝕破壞而不

7、能對外做有用功的短路原電池稱為腐蝕電池。()3、在電極系統(tǒng)中，溶液中金屬離子濃度越高，電極的電極電位越負(fù)。(×)4、電極反應(yīng)達(dá)到平衡時所具有的電位，通常稱為平衡電極電位。() 5、因外電流流入或流出，電極系統(tǒng)的電極電位隨電流密度改變所發(fā)生的偏離平衡電極電位的現(xiàn)象稱為電極極化現(xiàn)象。() 6、由于腐蝕介質(zhì)中去極化劑的存在，使得單一金屬不能夠與腐蝕介質(zhì)構(gòu)成腐蝕電池。(×)7、在對金屬實施電化學(xué)保護(hù)時，為避免氫損傷，陰極保護(hù)電位不能高于析氫電位。(×) 8、非氧化性酸的腐蝕速度隨氫氧根離子濃度的增加而上升。(×)9、在覆層缺陷處形成的腐蝕電池中，陽極性覆蓋層能夠

8、對基體金屬起到陽極保護(hù)作用。()10、在生產(chǎn)中的有色金屬零件和黑色金屬零件集中堆放。(×)11.發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子。(×)12.非平衡電極電位的物質(zhì)交換和電荷交換均不平衡。(×) 13.在充氧的H2SO4 中Cu 片首先發(fā)生吸氧腐蝕，然后發(fā)生析氫腐蝕。(×)14. 對氫脆敏感的材料不能采取陰極保護(hù)。()三、 填空題 1.材料腐蝕是指材料由于環(huán)境的作用而引起的破壞和變質(zhì) 。2. 金屬的電化學(xué)腐蝕的發(fā)生條件是金屬或合金的化學(xué)成分不均一，含有各種雜質(zhì)和合金元.存在，組織結(jié)構(gòu)不均一，物理狀態(tài)不均一，表面氧化（保護(hù)）膜不完整。3

9、. 根據(jù)腐蝕傾向的熱力學(xué)判據(jù)，金屬發(fā)生腐蝕的電化學(xué)判據(jù)為（(G)T,P0 ）。4Pb在酸性含氧的水溶液中會發(fā)生 吸氧 腐蝕。5氧去極化腐蝕速度主要取決于（溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面的放電速度）。6在氧去極化的電化學(xué)反應(yīng)中，對于敞開體系，當(dāng)溫度升高時，腐蝕速度（ 降低 ）。7.發(fā)生析氫腐蝕的條件 介質(zhì)中必須有 H + 存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須低于氫 的平衡電極電位 。8點(diǎn)蝕通常發(fā)生在（有鈍化膜）金屬表面上，并且介質(zhì)條件為（含有Cl-離子）。9縫隙腐蝕發(fā)生應(yīng)滿足的條件為：（氧濃差電池與閉塞電池自催化效應(yīng)共同作用）。10、一般涂層的結(jié)構(gòu)包括 底漆 、 中間層 、 面 漆 。11

10、、發(fā)生吸氧腐蝕時，在堿性介質(zhì)中陰極反應(yīng)式 O2 + 2H2O + 4e = 4OH- ，在酸性介質(zhì)中 陰極反應(yīng)式O2 + 4H+ + 4e = 2H2O 12、析氫腐蝕體系主要受 活化 極化控制，而吸氧腐蝕體系主要受 濃差 極化控制。 13、在陰極保護(hù)中,判斷金屬是否達(dá)到完全保護(hù),通常用 最小保護(hù)電位 、 最小保 護(hù)電流密度 判斷。 14、發(fā)生析氫腐蝕的條件 介質(zhì)中必須有 H + 存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須低于氫 的平衡電極電位 。 15按緩蝕劑的作用機(jī)理，可將緩蝕劑分為：陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑，其中陽極型緩蝕劑用量不足易造成孔蝕。 16在電化學(xué)保護(hù)法中，如控制不當(dāng)，外

11、加電流陰極保護(hù)法易造成雜散電流腐蝕， 陽極保護(hù)法易加劇金屬的腐蝕。 17.金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的傾向均可用自由能進(jìn)行判斷。 18.陽極保護(hù)基本原理是將金屬進(jìn)入陽極極化，使其進(jìn)入鈍化區(qū)而得到保護(hù) 。19.材料的防護(hù)常從以下五方面進(jìn)行:(1)正確選材;(2)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計;(3) 覆蓋層保護(hù);(4)電化學(xué)保護(hù);(5)緩蝕劑保護(hù)。 20.合金中的雜質(zhì)、碳化物等第二相一般是作為陰極 ，使合金的腐蝕速度 加 快 。 21.由于生成了H2CO3，使CO2 對金屬構(gòu)件有極強(qiáng)的腐蝕性。 22.在電化學(xué)腐蝕中，腐蝕速度可以用 電流密度i 表征。23.就腐蝕的危害性而言，局部腐蝕和全面腐蝕，局部腐蝕的危害

12、更大。 24在氧去極化的電化學(xué)反應(yīng)中，對于敞開體系，當(dāng)溫度升高時，腐蝕速度降低。 25.發(fā)生析氫腐蝕的條件 介質(zhì)中必須有 H + 存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須低 于氫的平衡電極電位 。 1、金屬的腐蝕過程，其實質(zhì)就是金屬單質(zhì)被（ 氧化 ）形成化合物的過程。 2、金屬材料的化學(xué)腐蝕是指金屬表面與（ 環(huán)境 ）介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。 3、借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)椋?電能 ）的裝置叫做原電池。 4、當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時，電極反應(yīng)的正方向速度和逆方向速度（ 相等 ）。 5、當(dāng)金屬與介質(zhì)或不同金屬相接觸時，（ 電化學(xué)腐蝕 ）時才發(fā)生腐蝕。 6、電極的任何去極化過程，都將導(dǎo)

13、致金屬腐蝕速度的（ 加快 ）。 7、兩種或兩種以上的異種金屬或合金、甚至同一金屬的不同部位，在腐蝕介質(zhì)中相互接觸時，都將因（ 腐蝕 ）電位的不同而發(fā)生電偶腐蝕現(xiàn)象。 8、金屬電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致氫損傷的主要原因是因為（ 析氫 ）反應(yīng)。 9、金屬在鹽酸中的腐蝕速度隨鹽酸濃度的（ 升高 ）而上升。 10、靜止淡水中金屬腐蝕的過程主要受（ 氧 ）的擴(kuò)散步驟所控制。1. 按潮濕程度，大氣腐蝕可分為（干大氣腐蝕）（潮大氣腐蝕）（濕大氣腐蝕）。2. 涂料的組成分為三部分：（主要成膜物質(zhì)）（次要成膜物質(zhì)）（輔助成膜物質(zhì)）。3. 陰極保護(hù)分為（犧牲陽極保護(hù)）和（外加電流陰極保護(hù)）兩種。4. 能阻止或減緩金屬腐蝕的物

14、質(zhì)就是（緩蝕劑）5. 金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬由能量高的（單質(zhì)狀態(tài)）向能量低的化合物狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。6. 按腐蝕反應(yīng)的機(jī)理分，腐蝕分為（化學(xué)腐蝕）和（電化學(xué)腐蝕）。按腐蝕形態(tài)分，腐蝕分為（全面腐蝕）和（局部腐蝕）。7. 根據(jù)控制步驟的不同，可將極化分為兩類，（電化學(xué)極化）和（濃差極化）。8. 混合電位理論：當(dāng)一個電絕緣的金屬試件腐蝕時，（總氧化速度）與（總還原速度）相等。9. 腐蝕定義中所指的（材料）是內(nèi)因，（環(huán)境）是外因。10. 常見的局部腐蝕有（電偶腐蝕）（點(diǎn)蝕）（縫隙腐蝕）（晶間腐蝕）及（應(yīng)力腐蝕破裂）等。11. 由閉塞電池引起的孔內(nèi)酸化作用從而加速腐蝕的作用，稱為（自催化酸化作用）。12.

15、 縫寬在（0.0250.1）mm之間的微小縫隙才能發(fā)生縫隙腐蝕。13. 對于縫隙腐蝕，（氧濃差電池）的形成，對腐蝕開始起促進(jìn)作用，而（自催化酸化作用）是造成腐蝕加速的根本原因。14.縫隙腐蝕的起因是（氧濃差電池）的作用，（閉塞電池的酸化自催化作用）是造成縫隙腐蝕加速進(jìn)行的根本原因。四、 簡答題 1、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的主要差別是什么 答:化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的主要差別在于:化學(xué)腐蝕是金屬直接與周圍介質(zhì)發(fā)生純化 學(xué)作用而引起的腐蝕,腐蝕中沒有自由電子的傳遞;電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液 中由于原電池的作用而引起的腐蝕,腐蝕中有自由電子的傳遞。2、金屬點(diǎn)蝕一般在什么條件下發(fā)生?以鋁材在充氣的N

16、aCl溶液中孔蝕為例簡述小孔腐 蝕的機(jī)理。 答:金屬點(diǎn)蝕發(fā)生條件有:(1)表面容易產(chǎn)生鈍化膜的金屬材料;(2)有特殊介質(zhì)離子存在;(3)電位大于點(diǎn)蝕電位。 點(diǎn)蝕的發(fā)展機(jī)理目前主要用蝕孔內(nèi)自催化機(jī)制作用(閉塞腐蝕電池理論)。鋁材易于鈍化，在充氣的NaCl 溶液中，易于形成蝕孔，于是蝕孔內(nèi)外構(gòu)成膜-孔電池，孔內(nèi)金屬處于活化狀態(tài)(電位較負(fù))，蝕孔外的金屬表面處于鈍態(tài)(電位較正)。 孔內(nèi)陽極反應(yīng): AlAl 3+ +3e 孔外 陰極反應(yīng): 1/2O2+H2O+2e2OH - 孔口 PH 數(shù)值增高，產(chǎn)生二次反應(yīng): Al 3+ +2OH - Al(OH)3 Al(OH)3 沉積在孔口形成多孔的蘑菇狀殼層，

17、使得孔內(nèi)外物質(zhì)交換困難，孔內(nèi)介 質(zhì)相對孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)?？變?nèi)O2 濃度繼續(xù)下降，孔外富氧，形成氧濃差電池。其作 用加快孔內(nèi)不斷離子化，孔內(nèi)Al 3+ 濃度不斷增加，為保持中性，孔外Cl - 向孔內(nèi)遷移，與孔內(nèi) Al 3+ 形成 AlCl3，AlCl3 濃縮、水解等使得孔內(nèi) PH 數(shù)值下降，PH 可以達(dá)到 23，點(diǎn) 蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去。 孔底 由于孔內(nèi)的酸化、H + 去極化的發(fā)生以及孔外氧去極化綜合作用，加速孔底金屬溶解速度，從而使蝕孔不斷向縱深迅速發(fā)展。3、簡述金屬在極化過程中腐蝕速度減慢的主要原因是什么 答:金屬在極化過程中腐蝕速度減慢的原因主要有以下三方面:(1)活化極化。由于電

18、 極反應(yīng)速度緩慢引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢。(2)濃差極化。電極反應(yīng)過程 中,由于電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得很快,而電解質(zhì)中物質(zhì)傳輸過程很緩慢,導(dǎo)致反應(yīng)物擴(kuò)散遷 移速度不能滿足電極反應(yīng)速度的需要,而引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢;生成 物從電極表面向溶液深處擴(kuò)散過程的滯后,使反應(yīng)物或生成物在電極表面的濃度和溶液 中的濃度出現(xiàn)差異,形成濃度差,而引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢。(3)電阻 極化。在電極表面生成鈍化膜,從而產(chǎn)生極化,造成金屬腐蝕速度減慢。 4、繪出FeH2O的EpH圖，指出保護(hù)區(qū)、腐蝕區(qū)、鈍化區(qū)和過鈍化區(qū)。并舉例說明該圖的應(yīng)用。答案： 金屬的EpH圖的應(yīng)用預(yù)計一定條件下的金屬

19、腐蝕行為反應(yīng)金屬自發(fā)腐蝕熱力學(xué)傾向指明金屬實施保護(hù)的可能性與方向總結(jié)EpH圖的規(guī)律：上腐蝕、下穩(wěn)定、兩邊（左右）腐蝕、中間鈍化。 常見金屬在中性介質(zhì)中都比較穩(wěn)定。應(yīng)用舉例：如圖1，當(dāng)環(huán)境條件在紅點(diǎn)處時，通過調(diào)整酸度可使其進(jìn)入鈍化區(qū)；實行陰極保護(hù)可使其進(jìn)入保護(hù)區(qū)。5、理論電位pH圖的局限性？答案：一些局限性： 1由于金屬的理論電位pH圖是一種以熱力學(xué)為基礎(chǔ)的電化學(xué)平衡圖，因此它只能預(yù)示金屬腐蝕傾向的大小，而不能預(yù)測腐蝕速度的大小。 2圖中的各條平衡線，是以金屬與其離子之間或溶液中的離子與含有該離子的腐蝕產(chǎn)物之間建立的平衡為條件的，但在實際腐蝕情況下，可能偏離這個平衡條件。 3電位pH圖只考慮了O

20、H-這種陰離子對平衡的影響。但在實際腐蝕環(huán)境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等陰離子，它們可能因發(fā)生一些附加反應(yīng)而使問題復(fù)雜化。 4理論電位pH圖中的鈍化區(qū)并不能反映出各種金屬氧化物、氫氧化物等究竟具有多大的保護(hù)性能。 5繪制理論電位pH圖時，往往把金屬表面附近液層的成分和PH大小等同于整體的數(shù)值。實際腐蝕體系中，金屬表面附近和局部區(qū)域內(nèi)的pH值與整體溶液的pH值其數(shù)值往往并不相同。 因此，應(yīng)用電位pH圖時，必須針對具體情況，進(jìn)行具體分析，過分夸大或貶低電位pH圖的作用都是不對的。6、何謂腐蝕極化圖?說明其應(yīng)用。答案：一腐蝕電池，開路時，測得陰、陽極的電位分別為E0,C和E0,A。然

21、后用可變電阻把二電極連接起來，依次使電阻R值由大變小，電流則由零逐漸變大，相應(yīng)地測出各電流強(qiáng)度下的電極電位，繪出陰、陽極電位與電流強(qiáng)度的關(guān)系圖，就是腐蝕極化圖。因此，腐蝕極化圖是一種電位電流圖，它是把表征腐蝕電池特征的陰、陽極極化曲線畫在同一張圖上構(gòu)成的。腐蝕極化圖的應(yīng)用（1）極化圖用于分析腐蝕速度的影響因素(a)腐蝕速度與腐蝕電池初始電位差的關(guān)系：腐蝕電池的初始電位差（EO,C- EO,A )，是腐蝕的原動力；（例氧化性酸對鐵的腐蝕；不同金屬平衡電位對腐蝕電流的影響）(b)極化性能對腐蝕速度的影響：若腐蝕電池的歐姆電阻很小，則極化性能對腐蝕電流有很大的影響；（例鋼在非氧化酸中的腐蝕極化圖）(

22、c)溶液中含氧且及絡(luò)合劑對腐蝕速度的影響；（例銅在含氧酸及氰化物中腐蝕極化圖）(d)其他影響腐蝕速度的因素，如陰、陽極面積比和溶液電阻等。（2）腐蝕速度控制因素：陽極控制、陰極控制、混合控制和歐姆控制。7、用極化圖說明極化保護(hù)原理，并說明陰極保護(hù)的主要參數(shù)，應(yīng)如何選擇這些參數(shù)。答：由外電路向金屬通入電子，以供去極化還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)失去電子受抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降到零時，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。陰極保護(hù)效果用保護(hù)度表示n=VO V/ VO 主要參數(shù)（1）最小保護(hù)電流電位：要使金屬達(dá)到完全保護(hù)，必須將金屬加以陰極極化，使他的總電位達(dá)到氣腐蝕微電池陽極的平衡電位，此時的電

23、位 。其數(shù)值與金屬的種類截至的條件有關(guān)。一般根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)或試驗確定。（2）最小保護(hù)電流密度：使金屬得到完全保護(hù)時所需的電流密度。根據(jù)經(jīng)驗確定。1腐蝕極化圖不能由實驗直接測定，試畫圖說明使用Tafel極化曲線反推法如何得到腐蝕極化圖。測得Tafel曲線后，將兩條曲線做切線，切線交點(diǎn)為S，過S做平行線，得Ecorr。將S與兩平衡電位，EO,A，EO,C連接起來就得到腐蝕極化圖。 2簡述電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的區(qū)別。電化學(xué)腐蝕所在環(huán)境要有電解液，陰陽極反應(yīng)可以不在同一區(qū)域上發(fā)生，通過導(dǎo)線導(dǎo)電，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽茐慕饘?。化學(xué)腐蝕所在環(huán)境干燥，氧化還原反應(yīng)同時發(fā)生，無電流產(chǎn)生，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿取?氫去

24、極化和氧去極化腐蝕電化學(xué)腐蝕中金屬的陽極溶解與介質(zhì)中氧化劑的還原是一對共軛反應(yīng)。促進(jìn)或抑制陰極過程，便可以促進(jìn)或抑制金屬的陽極溶解。氫去極化腐蝕：以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕稱為氫去極化腐蝕，簡稱析氫腐蝕。顯然，只有當(dāng)金屬的電極電位較氫電極的平衡電位為負(fù)時，才有可能發(fā)生析氫腐蝕。氫去極化過程包括以下幾個步驟：a. 水化氫離子脫水H·nH2OHnH2Ob. 形成吸附氫原子HM(e)MH （電化學(xué)步驟）c. 吸附氫原子脫附MHMHH22M （脫附步驟）d. 氫分子形成氣泡，從表面逸出。遲緩放電理論認(rèn)為控制反應(yīng)速度的步驟是放電，而復(fù)合理論認(rèn)為，放電速度很快，控制反應(yīng)的速度地復(fù)合成氫分子

25、的這一步。影響氫去極化腐蝕的主要因素.金屬材料的性狀：金屬材料的本質(zhì)、表面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)都會影響到金屬的氫去極化腐蝕。材料與表面狀態(tài)不同其氫過電位值不同，氫過電位值愈大，氫去極化腐蝕速度愈小，反之亦然。若雜質(zhì)相的氫過電位很小，就會加速金屬的腐蝕。.pH值減小，氫離子濃度增大，氫電極電位變得更正，加速金屬的腐蝕.陰極區(qū)的面積增加，氫過電位減小，陰極極化率降低，析氫反應(yīng)加快，從而導(dǎo)致腐蝕速度增大。.溫度升高也使氫過電位減小，而且溫度升高，陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)都將加快，所以腐蝕速度隨溫度的升高而增大。氧去極化腐蝕:在中性和堿性溶液中，由于氫離子的濃度較低，析氫反應(yīng)的電位較負(fù)，一般金屬腐蝕過程的陰

26、極反應(yīng)往往不是析氫反應(yīng)，而是溶液中的氧的還原反應(yīng)，此時腐蝕去極化劑是氧分子。這類腐蝕稱為氧去極化腐蝕，簡稱吸氧腐蝕。只有當(dāng)金屬的電極電位較氧電極的平衡電位為負(fù)時，才有可能發(fā)生吸氧腐蝕。氧去極化過程有以下幾個步驟組成：a. 氧通過氣/液界面?zhèn)髻|(zhì)，由空氣進(jìn)入溶液；b. 溶解氧通過對流擴(kuò)散均布在溶液中；c. 氧以擴(kuò)散方式通過電極表面的擴(kuò)散層，到達(dá)金屬的表面；d. 氧在金屬表面進(jìn)行還原反應(yīng)。影響氧去極化腐蝕的主要因素：.陽極材料電極電位降低則氧去極化腐蝕的速度增大。溶解氧濃度增大，氧去極化腐蝕速度隨之增大。但當(dāng)溶解氧濃度提高到使腐蝕電流密度達(dá)到該金屬的臨界鈍化電流密度時，金屬將由活化溶解態(tài)向鈍化態(tài)轉(zhuǎn)化

27、，其腐蝕速度就會顯著降低。.溶液流速越大，腐蝕速度也就越大。但當(dāng)流速增大到氧的還原反應(yīng)不再受濃差極化控制時，腐蝕速度便與流速無關(guān)。對于可鈍化金屬，金屬便轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。.鹽濃度的增大，溶液的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度將有所提高。但當(dāng)鹽濃度高到一定程度后，腐蝕速度反而會隨鹽濃度的提高而減慢。.溫度升高氧的擴(kuò)散和電極反應(yīng)速度加快，因此在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高腐蝕速度加快。但溫度升高又會降低氧的溶解度（敞口系統(tǒng)），使金屬的腐蝕速度減小。4簡述陰極極化產(chǎn)生的原因。由于陰極的還原反應(yīng)速度小于電子進(jìn)入陰極的速度，造成了電子在陰極的積累，使陰極電位向負(fù)方向移動。（3）或是由于濃差極化引起的。由于陰極附近反應(yīng)物或反應(yīng)

28、產(chǎn)物擴(kuò)散速度慢，造成陰極附近濃差極化（2）5、影響腐蝕的材料因素、環(huán)境因素及結(jié)構(gòu)因素各有哪些？ 答：影響腐蝕的材料因數(shù)（內(nèi)因）有：、金屬的種類，、合金元素與雜質(zhì)，、表面狀態(tài)，、內(nèi)應(yīng)力，、熱處理，、電偶效應(yīng)；環(huán)境因素（外因）：、去極劑種類與濃度，、溶液PH值，、溫度，、流速，、溶解鹽與陰、陽離子；設(shè)備結(jié)構(gòu)因素：、應(yīng)力，、表面狀態(tài)與幾何形狀，、異種金屬組合，、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等。6、腐蝕電池如何構(gòu)成？有哪些必要條件？ 答：腐蝕電池的構(gòu)成：將兩個不同的電極用鹽橋和導(dǎo)線連接起來就可以構(gòu)成原電池，但腐蝕電池的構(gòu)成并不限于電極金屬侵入含有該金屬離子的水溶液中就，有電位差就可以構(gòu)成腐蝕電池；必要條件：、存在電

29、位差，、要有電解質(zhì)溶液存在，使金屬和電解質(zhì)之間能夠傳遞自由電子，在電解質(zhì)中應(yīng)存在氧化劑即去極劑，去極劑才是腐蝕發(fā)生的最根本的原因，、在腐蝕電池的陰陽極之間，要有連續(xù)傳遞電子的回路。7. 如何根據(jù)金屬的平衡電極電位判斷腐蝕電池的反應(yīng)傾向？ 答：根據(jù)金屬的平衡電極電位可用能斯特方程式判斷金屬的腐蝕傾向，判斷方法與利用標(biāo)準(zhǔn)電極電位判斷腐蝕的傾向性方法相同，即通常電位較負(fù)的電極反應(yīng)往氧化方向進(jìn)行，電位較正的電極反應(yīng)則往還原方向進(jìn)行。必須強(qiáng)調(diào)的是，在實際腐蝕體系中，遇到平衡電極體系的例子是極少的，大多數(shù)腐蝕是在非平衡的電極體系中進(jìn)行的，這樣就不能用金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位和平衡電極而應(yīng)該采用金屬在該介質(zhì)中的實

30、際電位作為判斷的依據(jù)。8、金屬構(gòu)件發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，對于大陰極-小陽極和小陰極-大陽極的結(jié)構(gòu)，哪種的腐蝕危害性大？為什么？ 答：大陰極-小陽極的電化學(xué)腐蝕的危害性大。因為陰、陽極面積比增大與陽極的腐蝕速度成直線函數(shù)的關(guān)系，增加比較迅速。即陰極的面積增大，陽極的腐蝕速度加快。9、應(yīng)力腐蝕發(fā)生必須滿足的條件是什么？ 答：應(yīng)力腐蝕必須是在拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的聯(lián)合作用下發(fā)生，構(gòu)成一定材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕的條件是：拉應(yīng)力和特定介質(zhì)。10、寫出吸氧腐蝕在不同pH條件下的反應(yīng)方程式，論述氧的陰極還原過程，討論可能的控制步驟并說明原因。在中性或酸性條件下：O2+4H+4e2H2O在堿性條件下： O2+2H2O+4e

31、4OH-氧的陰極還原過程 ： (1)氧由空氣/溶液界面溶解進(jìn)入溶液；(2)氧在擴(kuò)散和對流的作用下進(jìn)入陰極附近；(3)氧在擴(kuò)散作用下進(jìn)入雙電層，吸附在電極表面；(4)氧在陰極上得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕。控制步驟： (1) 3 為控制步驟，因為氧不足以消耗陰極上的電子，使腐蝕減慢。 (2) 4 為控制步驟 。11、論述點(diǎn)蝕的機(jī)理，并闡述點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的區(qū)別。點(diǎn)蝕是閉塞性腐蝕，在金屬面上首先有金屬的溶解，形成蝕坑，在蝕坑內(nèi)氧濃度比外界低，形成濃差腐蝕。使腐蝕進(jìn)一步加速蝕孔生長。由于金屬的腐蝕而產(chǎn)生金屬離子的濃度升高，吸引負(fù)離子和水解產(chǎn)生H+形成HCl等繼續(xù)維持了點(diǎn)蝕（5）。 點(diǎn)蝕先前沒有蝕孔，形成之后

32、繼續(xù)腐蝕，在回掃形成的包絡(luò)曲線所環(huán)繞的面積上，點(diǎn)蝕只繼續(xù)生長，不會有新的點(diǎn)蝕生成。縫隙腐蝕是在腐蝕前就已經(jīng)有了縫隙，在腐蝕介質(zhì)中繼續(xù)沿縫隙進(jìn)行腐蝕，在回掃形成包絡(luò)曲線所環(huán)繞的范圍內(nèi)，縫隙腐蝕不但繼續(xù)生長還有新的腐蝕生長。12.試畫出氧去極化過程的陰極極化曲線并解釋圖中各拐點(diǎn)的意義。作圖當(dāng)陰極電流密度較小且供氧充分時，相當(dāng)于極化曲線的Ep段，這時過電位與電流密度的對數(shù)呈直線關(guān)系，陰極過程的速度取決于氧的離子化反應(yīng)。當(dāng)陰極電流密度增大時，相當(dāng)于圖中的pfs段，由于氧的擴(kuò)散速度有限，供氧受阻，出現(xiàn)了明顯的濃差極化。陰極過程受氧的離子化反應(yīng)和擴(kuò)散共同控制。當(dāng)ic大約等于id時，氫的去極化過程就開始與氧

33、的去極化過程同時進(jìn)行，得到總的陰極去極化曲線。五、綜合題 1、下圖是典型的陽極極化曲線，請指出:(金屬用Me 表示) (1)ER、 b E 、 p E 、 op E 、 b I 、 p I 和B 點(diǎn)、D 點(diǎn)、E 點(diǎn)、F 點(diǎn)的意義。 (2)A-B 區(qū)、B-C 區(qū)、C-D 區(qū)、D-E 區(qū)、E-F 區(qū)、F-G 區(qū)的名稱和A-B 區(qū)、B-C 區(qū)、C-D 區(qū)、D-E 區(qū)可能發(fā)生的陽極反應(yīng)式。 (3)利用該圖說明外加電流法陽極保護(hù)的基本原理，并說明陽極保護(hù)的主要參數(shù)，應(yīng) 如何選擇這些參數(shù)。答:(1)ER-自腐蝕電位 b E -臨界鈍化電位(致鈍電位) I b I p 陽 極 電 流 密 度 i 陽極電位E

34、 p E -鈍態(tài)電位(維鈍電位) op E -過鈍化電位 b I -臨界鈍態(tài)電流密度(致鈍電流密度) p I -鈍態(tài)電流密度(維鈍電流密度) B-金屬鈍化的開始點(diǎn) D-金屬過鈍化的開始點(diǎn) E-金屬二次鈍化的開始點(diǎn) F-金屬二次過鈍化的開始點(diǎn) (2)A-B 區(qū):活性溶解區(qū):MeMe n+ +ne B-C 區(qū):活化-鈍化過渡區(qū):3Me+4H2OMe3O4+8H + +8e C-D 區(qū):鈍化區(qū)或穩(wěn)定鈍化區(qū):2Me+3H2OMe2O3+6H + +6e D-E 區(qū):過鈍化區(qū):Me3O4+4H2O Me2O7 2- +8H + +8e 可能還發(fā)生:4OH - O2+2H2O+4e E-F 區(qū):二次鈍化區(qū) F-G 區(qū):二次過鈍化區(qū) (3)外加電流法陽極保護(hù)的基本原理是將Me 進(jìn)行陽極極化，使其進(jìn)入鈍態(tài)區(qū)而得到保 護(hù)。陽極保護(hù)的主要參數(shù):臨界電流密度 b I 、鈍化區(qū)電位范圍( p E op E )、維鈍電流 密度 p I 。選擇這些參數(shù)時 b I 應(yīng)越小越好，便于 Me 易于進(jìn)入鈍態(tài)區(qū)，且降低設(shè)備的投資 費(fèi)用;( p E op E )越寬越好，便于 Me 維持在鈍態(tài)區(qū)，否則 Me 很容易從鈍化區(qū)進(jìn)入活 化區(qū)或過鈍化區(qū)，不但起不到保護(hù)作用，相反，在通電情況下，只會加速M(fèi)e 的腐蝕; p I 應(yīng)越小越好，便于Me 維持在鈍態(tài)，且耗電