電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用課件

第二章

電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用吉布斯自由能電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用化學(xué)位：偏摩爾自由能，強(qiáng)度性質(zhì)，kJ/mol理想氣體：溶液：標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)位：附表6：物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用(1)pH=0的酸性溶液自發(fā)過程電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用(2)同空氣接觸的純水(pH=7,pO2=0.21*105Pa)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用(3)同空氣接觸的堿性溶液(pH=14,pO2=0.21*105Pa)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)自由能變化作為近似判斷依據(jù)反應(yīng)自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)銅在無氧有氧純鹽酸中的腐蝕傾向判斷：電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用熱力學(xué)上不穩(wěn)定的金屬在適當(dāng)條件下發(fā)生鈍化而耐蝕查看附表6，發(fā)現(xiàn)鋁、鎂、鉻在大氣中的腐蝕傾向比鐵大，但實際上鐵的腐蝕速度要快得多，這是因為腐蝕開始時鋁、鎂、鉻表面形成了鈍化保護(hù)膜，致使反應(yīng)幾乎停止。鐵的腐蝕產(chǎn)物疏松，無保護(hù)能力電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用非膨脹功只有電功，將反應(yīng)設(shè)計在可逆電池中：2.2電動序等溫等壓下，可逆過程所做的最大非膨脹功等于反應(yīng)自由能的減少，陽極電極電勢陰極電極電勢電化學(xué)腐蝕傾向的大小，可采用電極電勢(位)來判斷金屬自發(fā)腐蝕

平衡狀態(tài)

不會自發(fā)腐蝕電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電極電勢實際上等于金屬電極與氫電極組成的電池的電動勢

析氫腐蝕傾向不發(fā)生析氫腐蝕也可采用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢作為析氫腐蝕近似判據(jù)

析氫腐蝕傾向不發(fā)生析氫腐蝕電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電勢可以查表2.1或根據(jù)電極反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算氫電極反應(yīng)：中性、酸性溶液中氧電極反應(yīng)：pH=7中性溶液：pH=0的酸性溶液：pH=7中性溶液：pH=0的酸性溶液：非標(biāo)態(tài)下電極電位Nernst公式電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用根據(jù)酸性、中性溶液中氫電極反應(yīng)與氧電極反應(yīng)的電極電勢，可以將金屬劃分為五組：①<-0.414V，熱力學(xué)上很不穩(wěn)定的金屬，甚至能夠在不含氧的中性介質(zhì)中發(fā)生析氫腐蝕，賤金屬；②(-0.414V，0)熱力學(xué)上不穩(wěn)定的金屬，在不含氧的中性介中穩(wěn)定存在，在不含氧酸性介質(zhì)、含氧中性介質(zhì)或酸性介質(zhì)中發(fā)生腐蝕，半賤金屬；③

(0，0.815V)熱力學(xué)上中等穩(wěn)定，在不含氧的中性介中與酸性介質(zhì)中穩(wěn)定存在，在含氧中性介質(zhì)或酸性介質(zhì)中發(fā)生腐蝕④

(0.815V，1.229V)熱力學(xué)上高穩(wěn)定性，僅在含氧酸性介質(zhì)中發(fā)生腐蝕；⑤>1.229V,

熱力學(xué)上完全穩(wěn)定；電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢，可以很方便地判斷金屬的腐蝕傾向鐵在酸中可能發(fā)生腐蝕銅在不含氧酸中不發(fā)生腐蝕，在含氧酸中可能發(fā)生腐蝕用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢判斷金屬腐蝕傾向的局限性：1.各物質(zhì)濃度非標(biāo)態(tài)2.金屬表面存有氧化膜，非裸露純金屬電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用金屬在腐蝕介質(zhì)中的電勢次序不一定與標(biāo)準(zhǔn)電勢次序相同，采用腐蝕電勢次序判斷腐蝕傾向更可靠，后者是一中混合平均電位。Al、Zn在3%NaCl溶液中接觸時的腐蝕傾向判斷電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用腐蝕電勢/混合平均電位：非平衡電極電位界面雙電層上只有電荷守恒，沒有物質(zhì)守恒電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用②線反應(yīng)①線反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用③線反應(yīng)④線反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用⑤線反應(yīng)⑥線反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用⑦線反應(yīng)⑧線反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用⑨線反應(yīng)a線析氫反應(yīng)b線吸氧反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用①線反應(yīng)②線反應(yīng)④線反應(yīng)③線反應(yīng)⑤線反應(yīng)⑥線反應(yīng)⑦線反應(yīng)⑧線反應(yīng)⑨線反應(yīng)a線為析氫反應(yīng)b線為吸氧反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用2.4腐蝕電池一、腐蝕電池的構(gòu)成鋅片、銅片、導(dǎo)線、稀硫酸電池反應(yīng)陽極反應(yīng)陰極反應(yīng)電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用腐蝕電池和一般丹尼爾電池的區(qū)別：1.不是一種可逆電池；2.不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能全部以熱能方式散發(fā)3.只能導(dǎo)致金屬材料破壞電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用四個部分：陽極、陰極、電解質(zhì)溶液、電路三個環(huán)節(jié)：陽極過程、陰極過程、電流的流動電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用二、腐蝕電池的類型電極尺寸、陽極區(qū)與陰極區(qū)分布隨時間分布的穩(wěn)定性、影響因素、腐蝕破壞特征。1.宏觀腐蝕電池陽極、陰極區(qū)肉眼可分辨并長時間保持穩(wěn)定(1)異金屬接觸：鐵鉚釘、銅器陽極：陰極：整個電極反應(yīng)：電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用(2)濃差電池:鹽濃差電池：銅棒分別接觸稀硫酸銅溶液與濃硫酸銅溶液，稀端電位較低(陽極區(qū)）、稠端(陰極區(qū))氧濃差電池(差異充氣電池)：水線腐蝕、土壤中的金屬管道或設(shè)備電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用溫差電池:侵入電解質(zhì)溶液中金屬各部分溫度不同，各部分電勢不同。中性水中碳鋼換熱器：高溫端硫酸銅溶液中的銅電極：高溫端電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用2.微觀腐蝕電池：電極尺寸與晶粒接近(1mm~0.1um)、電極極性不變。(1)金屬化學(xué)成分的不均勻性：工業(yè)純鋅的鐵雜質(zhì)(FeZn7)、工業(yè)純鋁中的Fe和Cu合金凝固時的偏析，先結(jié)晶的部分高熔點(diǎn)組元多，后結(jié)晶的部分低熔點(diǎn)組元多(可以通過擴(kuò)散退回處理消除)(2)金屬組織的不均勻性工業(yè)純鋁的晶粒與晶界：0.091V奧氏體不朽鋼富鉻相Cr23C6沿晶界析出，晶界附近貧Cr銅鋁合金時效處理富銅θ相CuAl2沿晶界析出，晶界附近貧Cu電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用(3)金屬物理狀態(tài)的不均勻性形變不均勻、應(yīng)力不均勻(4)金屬表面膜的不完整性與差異充氣宏觀電池配合，誘發(fā)點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕電位-pH圖在金屬腐蝕中的應(yīng)用3.亞微觀腐蝕電池：電極尺寸<晶粒接近(1nm~10nm)、電極極性不斷變化，造成均勻腐蝕⑴固溶體晶格中存在有不同種類的原子⑵原子在晶格中的熱振蕩引起周