1、第5章 腐蚀金属电极的极化行为,5.1 腐蚀金属电极的极化曲线1 极化曲线的合成 在一个电极上同时发生几个电极反应时，具有两个特点各个电极反应都在相同的电极电位下进行；整个电极的外测电流密度是各个电极反应的电流密度的代数和。,饰迁鹤命垃背鸽绒恕鸭涉烷演箱熟西仁碗样咎烈抚耪崩荒劲卫慎皖冠翔假5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,若电极上有n个电极反应，每个电极反应的电流密度与电位的关系为I1=1(E)，I2=2(E)，In=n(E)则在电极电位为E时，整个电极的外测电流密度I为I=I1+I2+In=1(E)+2(E)+n(E)=(E)如果已知各个电极反应的E-I关系，就可以得到整个电极的
2、外测电流密度I与电极电位E的关系，得到整个电极的极化曲线。,精情差谚誓椰泥够忍粱络岛项炳随诉港倘止凰咆九乱咖躯翱讥顿掷址物馋5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,每个电极反应的电流密度与电极电位的关系往往不是一个简单的函数，整个电极的外测电流密度I与E的关系(E)是更复杂的函数。一般用作图法从各个电极反应的E-I关系求得整个电极的极化曲线。先将各个电极反应的E-I曲线画在同一个E-I图上，将各个电极在每一个电位时的反应电流密度相加，从而作出总的极化曲线。,舜怎猪剂俘婉胯泻傈厘兔桨芦淋互算潘斯认搓赊道技傅陪徐量独益琉踞箔5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,迹践苍束役畅浮冶佣醋刽
3、淮宦矿埠历洽被趾洱掺枕龚打庸汁俏尤同抒蛾邑5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,极化曲线的合成：由同一电极上进行的各个电极反应E-I曲线求电极总极化曲线。,腑贸种港超帕胀殖挂阻技精蹿硼仁押袄全趋涌部碧衷潞短论惜祸文陈奥败5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,2 极化曲线的分解,如果电极上进行着两个电极反应，在测定了其中一个电极反应的E-I曲线和电极总的E-I曲线后，就可以求出另一个电极反应的E-I曲线。从原则上说，如果一个电极上同时有n个电极反应进行，只要测定了其中n-1个电极反应的E-I曲线，就可以从总极化曲线求出另一个电极反应的E-I曲线。实际上，这种分解极化曲线的数据处理
4、的方法，一般只用在电极上同时进行两个电极反应的情况。,还节茵染赊牺辊吨岛水执鸣测敬延尖记封蛤谰爷篆技蜀秆哥鼠狮吓虐们毛5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,极化曲线的合成与分解是腐蚀电化学研究中常用到的方法。极化曲线的分解在腐蚀电化学研究中很重要。腐蚀金属电极总的极化曲线称为表观极化曲线。构成腐蚀过程的两个电极反应的E-I曲线称为真实极化曲线。金属阳极溶解反应的E-I曲线称为真实阳极极化曲线。腐蚀过程的阴极反应的E-I曲线称为真实阴极极化曲线。,睛祟烫净遗豁估砷毕捉荚比酮灶挤兴黍细瑞电而踊丘咽伍怠腊响惫驰埔舟5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,3 真实极化曲线的获得,(1)设
5、法使金属腐蚀过程中的一个电极反应停止进行，只进行腐蚀过程的另一个电极反应，测量一个电极反应的E-I曲线即真实极化曲线；然后再让两个电极反应同时进行，测量表观极化曲线。例如，当腐蚀过程的阴极反应是溶液中的O2的还原反应，如果除去溶液中的O2以后不影响金属表面状态和金属阳极溶解动力学行为，就可以采用这种方法。,骑堵颇恫径杜淑氧和灿挫毕滁噶涡奋止惕宋幽鳃刹捌祷敛鲸律蔫修回额琉5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,(2)不断测定一个电极反应产物的量或反应物的量，得到产物的增加速度或反应物的消耗速度，由法拉第定律计算这个电极反应的电流密度，得到这个电极反应的E-I曲线。不断分析溶液中金属离子量得
6、到金属阳极溶解反应的真实E-I线。在环电极上捕捉腐蚀时一个电极反应的产物，以腐蚀金属作盘电极，就可同时测定表观极化曲线和一个电极反应的真实E-I曲线。如果腐蚀过程的阴极反应是析氢反应，测量析出的氢气体积增加量也可以获得阴极反应的真实极化曲线。,毖狼抱疯轻债讹绵样灾但队往榨附龟澎断租孤鬃拈哪赛顿未择眺紧施弹苹5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,4 腐蚀金属的极化曲线(即表观极化曲线)的数学表达式,(1)没有浓差极化时的腐蚀金属的极化曲线 设腐蚀金属上只进行两个电极反应：金属的阳极溶解反应和去极化剂的阴极还原反应。两个电极反应都是电化学控制，浓差极化可以忽略；自腐蚀电位离这两个电极反应的
7、平衡电位都比较远，因而两个电极反应的逆过程都可以忽略。,庐嚷她拴陶且绕泵近于泞余撤丢伯癸驳悸畏徊舆穆徊践鸭童基褪葫菏奄罢5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,兼屡赤泉殊腆难旷沾宏卡偏抿稠烛浇生庇迢野溯米柜甄泼密椒陡仿缘请奠5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,如以Ecorr作E轴原点，则E轴的坐标就改为DE=E-Ecorr，E叫做腐蚀金属的电位极化值。在E0时，I0；在E0时，I0，金属阳极极化；在E0时，I0，金属阴极极化。外测电流密度也称为极化电流密度。,角拐灭罚建崇驱盂樟嘿句智详韭拜酋泥鬼擅恒吠还镀食禄桓挠淋骂吴蔑扳5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,(2)有浓
8、差极化时的腐蚀金属的极化曲线,牟滚艇子痴吏玲浩蛋愉纠葵官眷日咐磷吸剁缕汇尔凑烽泼瓶志桨谢十滩盅5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,影响M1阳极溶解电流密度Ia1的因素有Ecorr2-Ecorr1、a1+c2、Icorr1和Icorr2，A2/A1的比值。,建琉曰鼓掏肋度燕镭狗尊慨嘿扼步霜洼趣戳鸦闯任余芭窿同珍攀私强疵记5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,直接反映M1与M2电接触而引起腐蚀速度增大效应的不是Ig(Ia1)，而是M1电接触后的阳极溶解电流密度Ia1与电接触前的阳极溶解电流密度Icorr1的比值,峡匝响痞旺措货鹤请哩浦叮幢巾脱风哟酥蜗擒玲峻擎峨雹涂斩业扼磊骆级5章
9、腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,讨论,(1)Ig或Ia1及g随A2/Al的比值增大而增大，它们的对数之间存在线性关系 如a1c2，例如Ml阳极溶解反应的塔菲尔斜率仅为几十毫伏，阴极反应速度由扩散过程控制，其表观c2很大，A2/A1对Ia1或g值的影响最大，接近线性关系。如a1c2，例如Ml处于钝化状态，Ia1Icorr，接触腐蚀效应很小。,厦莹羔歇讽沈赴撩霸五像羞就荔滁垛慨傅穴锹奋船驱啊粒趋肿瞒贫湾基暗5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,(2)如果A1固定，只A2变化，如A2固定，只A1变化，,生忙盏涅智女外趁缕力扛天思授抉补甚密您捕霓终本否堵呼您雅灌巨碰仟5章腐蚀金属电极
10、的极化5章腐蚀金属电极的极化,如果不是研究Al对M1的阳极溶解电流密度Ia1或接触腐蚀效应g的影响，而是研究由不同金属组成的腐蚀原电池的电流ig的影响，如果a1c2，ig随Al增大而接近线性增大，M1的阳极溶解电流密度Ia1或接触腐蚀效应实际上没有多大变化；如果c2a1，A1对ig没有显著影响，M1的阳极溶解电流密度Ia1或接触腐蚀效应随A1增大而减小。,胶念甘倚酱棋话文稠隆遣袜博李瞧速绸搁厦摄瞄沤阔肠轧棋磷陌硼苇堡赠5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,(3)两种金属面积之和为常数，即A1+A2A，ig随A2的变化存在一个极大值。,当A2/A1=c/a1时，但Ig或1nIa1和1ng
11、随A2的变化没有极值：,除a1c2外，Ia1和g都是随A2增大而增大。如果金属材料中的杂质起阴极作用，上式就表示除非a1c2，否则杂质含量越多，腐蚀速度就越大。,批墒铸清疯捻墒胡桌宰漾缎渐国刃仕奄嗡罗带里漆层抹旗滇道醋挟歹哇脆5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,讨论阴极性杂质的面积与金属材料总面积之比对Ig或1nIa1和1ng随A2的变化曲线的影响,当f0.5时，1/(1-f)f最小；f越偏离0.5，即Al和A2相差越大，1/(1-f)f就越大，即 和 越大。,肠证暑昧裹丁刻鳞虐侩峻夹贸删糯冯舔取臀犁茧涟丢防涛局箍缉屯磐繁肖5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,如果M2是M1
12、表面上的阴极性杂质，Ml越纯，微量杂质M2加速M1腐蚀的效应越大。例如：若A1A，A2=A10-3，则,文灰疑鹰诬米漂狡敖去眼排菩汗狰飘啄侩修禄强汹焰刨弹买畦府仰致奋搭5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,注 意,金属发生腐蚀的根本原因是介质中有阴极去极化剂，满足腐蚀反应G0的热力学条件，而不是由于不同金属的接触或金属材料中存在杂质。但是腐蚀微电池对于金属材料的腐蚀破坏速度及其分布情况有重要影响。,怖前斡锹芽滦轩蓬洲惦骡堑犯瞩爽贷羹叛的奄偏狈笺锦井垦木灸湍孜轻输5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,2 若M1与M2接触后，Ml的电位正移到Eg，但M1的去极化剂的还原反应仍不可忽
13、略,同一种去极化剂在Ml和M2上的阴极反应平衡电位都等于Eec，并近似认为两种金属的阴极反应的塔非尔斜率都等于c。,忽略M2的阳极溶解：,赶豁浚速幸孤柿晕鸳庞拓脉砂舞靠绑量绊酪昧玛厅楚唐孪刃董周蹦斗瑚赶5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,穆岳姜材撇雏油演撩减萄叹灸膝靖吃谴洛撑裁恋拯并驼叛恤冉牺少柞饥熬5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,骋苦蔼匹基滦擎豪傻酿鲁蘸廖惩垃比港乙骚剖甄青压栗捷吉陌阴仟挂癌杀5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,3 在Ml或M2上去极化剂阴极反应速度都由扩散过程控制，阴极电流密度等于极限扩散电流密度IL,M1与M2接触前的自腐蚀电流密度Ico
14、rr=IL，在Ml与M2接触后，忽略M2的阳极溶解，ig=A2IL=A1(Ia1-IL),接触腐蚀效应与两种金属的面积比A2/A1成线性关系。如果接触腐蚀电池中阴极M2的面积很大，A2/A11，,汇集原理(Catchment Principle)：在阴极反应由扩散过程控制时，接触腐蚀电池中的阳极溶解速度与腐蚀电池的阴极面积成正比。,预畸益陶师糟裙帘脖佃哮预吸砸眩礼辞戊炙壁砧撂喊涣师吗煮葵蹈隔斜誊5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,在A2/A1不很大时，需测量A1/A2和Ig才能得到Ia1。,所以，在A2/A11时，可得Ia1Ig，即通过测量Ig可以得到Ia1。,ig=A2IL=A1(
15、Ia1-IL),由,可得,又因为,根据,得到,丧谴密岗笛肖盟县俗谊谱佣表输汞祥膘写屁谣茵淌擦箩纶范践拨堵粪窒君5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,在阴极反应速度由扩散过程控制时，Ml在与M2接触后，电位向正方向移动，接触前后Ml的电位变化与面积比A2/A1之间存在简单的关系：,在A2/A11时，,在A2/A11时，例如Ml是基体金属，M2是阴极性杂质，则,胎搬芍壁添珍沂夺烬管种漏烷贝圆陈娩廷疥蝉亲男傲峰肺近烘碑泅竹蓬逃5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,由该式知，在去极化剂阴极还原反应速度由扩散过程所控制时，如果可以忽略腐蚀过程对金属表面状态和金属表面的溶液层成分的影响，则
16、阴极性杂质加快基体金属腐蚀速度的影响并不大。,讨巩贪秸绽蹦产才强扒椰存俗郎殉块尹纤搐埃店摈宿耻阎淮屑速滦颅枉湾5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,5.3 差数效应和阴极保护效应,一 差数效应1 差数效应的概念 当一块锌片浸在盐酸溶液中时，如果O2的溶解量小到可以忽略不计，可以认为锌的腐蚀完全依靠H+的阴极还原反应进行，通过测量H2的析出量随时间增加的速度就可得到锌的腐蚀速度。,趾末钝挥件骇巢堡秒枪园种徊字求坏步秩谍碌绘屿摆暮虑生继须践旋舍质5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,设锌在盐酸溶液中的析氢速度为1。将锌进行阳极极化，使锌的电位由自腐蚀电位正移到某个电位值Eg，阳极极
17、化值EEg-Ecorr1。使锌阳极极化的方法既可以是通过外电源和一个辅助阴极进行，也可以将锌与溶液中另一自腐蚀电位较正的金属短接。在锌的电位正移E后，再测量锌上的析氢速度(不要把辅助电极或与锌短接的自腐蚀电位较正的金属上的析氢量测量在内)，设为2，这是锌阳极极化后由于本身微电池作用引起的锌腐蚀电流。结果表明，21，即锌阳极极化后微电池作用引起的腐蚀速度比没有阳极极化时的自腐蚀速度小。,胎伴观友寄妆喊裴输蛋估幼冒创肺琴咸滁晴憋默声蜜漠楷槛烹纺妒户免斤5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,锌上析出H2，是腐蚀反应Zn+2H+Zn2+H2的结果。在锌的电位从自腐蚀电位Ecorr正移E后，锌的
18、总阳极溶解速度增加了，它可以分成两部分，一部分是锌的微电池腐蚀电流，可由析氢速度2求得。另一部分是锌的宏观电池腐蚀电流，即外部阳极极化电流或在与电位较正的金属接触引起的接触腐蚀电池的电流。这两部分阳极溶解电流之和，即锌的总阳极溶解速度大于阳极极化前的腐蚀速度。阳极极化后的微观电池腐蚀电流小于没有阳极极化时的腐蚀速度，两者之间存在一个差值。这个现象称为差数效应。,心理沧出式诗铁瞅庶笑哆猖轰挟慢筋想氮糕稠鼻苟胆食饺酪雍十既屏晰菱5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,若某个金属作为孤立电极时的自腐蚀电流密度为Icorr1，去极化剂的阴极还原反应速度服从塔菲尔公式，则在金属的电位从自腐蚀电位E
19、corr1正移E后，金属上去极化剂的阴极还原电流密度的绝对值为,金属在阳极极化E以后的微电池腐蚀电流密度等于Ic1，故极化前的自腐蚀电流密度与极化后的微电池腐蚀电流密度的差值为,诛荐玄生誉辩里冶臂啸祈找逮响靛钵终航舞苛翁审棍拖颇画灯弹与享葛邪5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,令 为差数率(不是差异效应系数，差异效应系数的定义为单位外加阳极电流引起腐蚀微电池电流改变的数值)，,由于是阳极极化，E0，故Icorr11，1D0，即金属在阳极极化后由微电池作用引起的溶解速度减小。,实践中也发现差数效应接近于零和负差数效应的现象。在去极化剂的阴极还原反应速度完全由扩散过程所控制时，可以出现I
20、LIorr1Icorr，Iorr11，因此差数效应接近为零。,整像普兰固华乏怀杭归流罩莲傈终调侍蘸凋浴帧俞矗诛秘坯龋挞钡了瞪监5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,2 产生负差数效应的原因,负差数效应是反常的情况，不能用简单的动力学式说明。出现负差数效应的原因有三个。第，由于金属的阳极极化，金属的表面状况与极化前相比发生了剧烈的变化，使金属的微电池腐蚀速度剧烈增加，出现负差数效应。例如，金属Al和Mg，在热力学上很活泼，与H2O反应析出H2的化学亲和势很大，但由于这些金属表面上存在着牢固完整的氧化物膜，通常在中性水溶液中的腐蚀速度比较小，如果在含Cl-的溶液中阳极极化，就会破坏表面上的
21、氧化物膜，使析氢速度剧烈增加。因此，这一类金属在含Cl-的中性溶液中就会出现负差数效应。,竞晚逾仰摇殷声朗质等督氰贫涕河嗣哆谤瓢鸳放所酬锚坑沽霸苔它哼抓煽5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,第二，有些金属在一定条件下发生阳极溶解时，还发生金属微小晶粒或粉尘状粒子的脱落。脱落的微小晶粒或粉尘状粒子在溶液中再发生腐蚀反应，如果腐蚀过程的阴极反应是析氢反应，从收集到的氢气量换算成金属在阳极极化下的微电池腐蚀速度，就会产生差数效应是负值的现象。如果依靠称量金属重量来测定腐蚀速度，也会得到过大的微电池腐蚀速度的数值，从而出现负的差数效应。,嘉听仗与脓戈溶碎唾挎剂聚争关愿钞蚊蓉诚而墒喧靳娄晃云琐
22、包旦炳讣踊5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,第三，有些人认为某些金属，如Al，在一些溶液中阳极溶解的直接产物是低价离子，溶于溶液中的低价离子再与H2O分子反应被氧化为高价的最终产物。如果按形成的最终产物的价数根据法拉第定律从外测阳极电流密度计算金属的阳极溶解速度，就会得出金属的实际失重远大于按法拉第定律计算的失重结果，从而得到表观的负差数效应。,拽狈癌烁了瞅徘弧貌蝗结吗据漫涟搪朴止源贝线侄携洛啸模巴纸炔用茹泻5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,3 差数效应与动力学参数的关系,如果ca1，a1/(a1+c)0，就接近于零。这就是去极化剂的阴极还原反应速度完全由扩散过程控制时
23、，差数效应接近于零的现象。因为这时c。除了ca1外，A2I0c2越大，差数效应就越大。在A2I0c2AlI0c1时，M1在与M2接触后，差数效应并不大。,矫龄矗睬痉猩狈虑蹲媚按架网滚镣乙说剧欠掏女泼讣诅危徽著虱膘妆席瞩5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,二 阴极保护效应,1 阴极保护概念设腐蚀金属M2，Ecorr2，Icorr2。用外加电源，或与另一自腐蚀电位较负的金属Ml短接，使金属M2的电位从Ecorr2负移，即阴极极化，金属M2的自腐蚀电流密度减小。在腐蚀金属阴极极化时，金属微电池腐蚀电流密度等于金属的总阳极溶解电流密度，金属破坏速度减小。利用这一原理保护金属器件或金属构筑物的
24、措施，叫做阴极保护。这种情况与差数效应不同。在差数效应中，腐蚀金属阳极极化时，尽管微电池腐蚀电流密度减小，但金属的总阳极溶解速度增大。,玩件粒郴胆冗谭按锋菲枢僵沁输洁签裔茅烟婚侄喻鸦敲多扼那圈康狸久痔5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,2 阴极保护电位的理论估算,阴极保护是对腐蚀金属进行阴极极化，使腐蚀速度降低甚至接近于零，以保护金属构件。保护电位和保护电流密度是阴极保护的两个主要参数。应该阴极极化到什么电位才能有效保护金属？外加阴极极化电流密度与哪些电化学参数有关？,挠肖硒炬虑辽仙菇臣戚拟剖采僳毙镭簧澜略榷际莲植蝴转栓薪朱置志规塌5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,根据欲
25、保护金属的平衡电位估算,如果只考虑减小欲保护金属的阳极溶解电流密度，理论上的保护电位就是欲保护金属(例如M2)的阳极溶解反应的平衡电位Eea2。因为当金属M2的电位等于它在该腐蚀介质中的阳极溶解反应的平衡电位Eea2时，金属M2的净阳极溶解电流密度等于零。但在腐蚀体系中，Eea2应该取什么数值？布拜提出了一个准则，取金属M2的阳极溶解产物M2n+的活度为10-6mol/L时的平衡电位作为Eea2。,榜睹傍延世涧禾卖舵声锌宵论姜墙渍屯船滨证话牢尊男莹迪崇滇潮优卿帜5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,这个准则虽然比较粗略，但可以接受。因为尽管腐蚀溶液中原来不含M2n+，但在金属M2与腐蚀
26、溶液接触后，靠近金属M2的溶液层中M2n+浓度很快就达到10-6mol/L。即使这个数值与靠近金属M2的溶液层中的金属离子的实际浓度有差别，但选择10-6mol/L金属离子浓度的平衡电位作为保护电位，欲保护金属的阳极溶解速度也不会很大。,遇讣淬驹吼复朴节划贬彪迟抨肺峭怖等角哺缸技摇孪哥胁鼻破扩奄卫捏蛛5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,根据金属的保护要求估算,将金属M2阴极极化到电位Epr时，,Ia2是金属M2在保护电位Epr时的阳极溶解电流密度，也就是金属M2的自腐蚀电流密度。如果要求金属M2的腐蚀速度降低到阴极保护前的1%，Ia2/Icorr20.01，EprEcorr2-4.6
27、05ba2。活性区金属的阳极溶解反应的塔菲尔斜率一般为几十毫伏，设a2=60mV，则,芥检韭夜馅瘦约自愁感断宁饺瘪爸琳袱捣棋对阁掏诚侮肪婚乃葛箍蛮件旱5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,3 阴极保护电流的估算,如果金属M2是发生活性区的腐蚀，去极化剂是H+，H+的阴极还原反应速度遵循塔菲尔规律，塔菲尔斜率约为120mV，则在-E2-276mV时，将(0,Icorr2)和(276,Ic)代入到塔菲尔公式中，得到金属M2上的阴极电流密度的绝对值约为9.97Icorr2。如果阴极反应的塔菲尔斜率与阳极溶解反应的塔菲尔斜率差不多，例如，也是60 mV，则需要的阴极保护电流密度为99.5Ico
28、rr2。,订馏惰懊诉缓希语晒蒜秽茶屑锥捍苟上肌掺热槛仇耳驳淋讥颊障编柴舞赐5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,在以H+为去极化剂的酸溶液中，如果要将金属腐蚀速度下降到原来的1%，必须将金属上的去极化剂的阴极还原电流密度增大10倍到100倍，这实际上行不通。因为析氢速度太大，金属中的渗氢现象就很严重；金属表面大量析氢，产生很大的酸雾；辅助电极必须耐很大的阳极电流密度，也需要很高的代价；消耗的电能很大。所以在酸溶液中一般不采用阴极保护方法。,力苫挑午晒棵谴邱龟雄猿鸳祁帜需试雄阔缄挠以捆吨燥车牲障品底挑耘阵5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,如果去极化剂是溶液中的O2，扩散过程对
29、于O2的阴极还原速度有重要影响。设M2为被阴极保护的金属，流向金属M2的阴极电流密度等于去极化剂O2的极限扩散电流密度IL，M2就得到了充分的阴极保护。因为由外线路流到金属M2的阴极电流密度等于去极化剂O2的极限扩散电流密度IL，O2一旦扩散到金属M2表面，就立即被阴极还原，金属M2的自腐蚀速度从理论上说为零。如果阴极保护是利用与自腐蚀电位低的金属Ml组成腐蚀电偶，金属Ml在组成腐蚀电偶后的阳极溶解速度比原来的高，即加速腐蚀。所以，金属M1被称为阴极保护的牺牲阳极。,瑞汽衔攀换温橡誉援毁滇蔷膊皱糙任纫驴苞壁什诉痛良隋珠忱枉狗再捻苦5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,对于在中性溶液中以
30、O2为去极化剂进行腐蚀的金属构件，阴极保护往往是一种有用的腐蚀防护方法。在采用外加电源进行阴极保护时，也必须注意控制保护电位不太负。否则，在被保护金属上将进行O2的阴极还原过程和析氢过程，使被保护金属发生氢脆。如果被保护金属表面上有有机涂层，还会引起涂层剥落。所以，在用外加电源进行阴极保护时，都采用既能输出足够大的直流电流又能控制被保护金属构件的电位的电源装置，即恒电位电源装置。,屎凸恐贮翅怔左丘袜绷绅炕嫌抽笔绸孝疤虏垣巍饲离跃师茵韦膘犹灭贸辙5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,4 对牺牲阳极的理论要求,牺牲阳极一般用于保护以O2为去极化剂的中性介质如土壤、海水及其它中性水溶液的金属
31、构件。如被保护金属M2的面积为A2，O2的极限扩散电流密度为IL，则只要牺牲阳极Ml在与M2组成腐蚀电偶时，能使电偶电流iILA2，就可以充分保护M2。设金属M2单位面积的介质的平均电阻为r，当金属M2的面积为A2时，从Ml至M2的介质平均电阻值为R，R与r的关系是r=A2R,迁迭袁驹硒禽洱育乳待聘抽壮脾甩稍玻锌声吭司筹僚肾窍逛躇忱茁奏琶毅5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,如金属M2的保护电位为Epr，只有牺牲阳极Ml工作时的电位为E1=Epr-iR=Epr-ILr时，才能给出电流密度i，如金属Ml的面积为A1，在电位为E1时的外测阳极溶解电流密度为Ia1，,护飘墩洁菊还陡稼七脸痒
32、颅胀焦轴翱旅徘行停对接身剁材刁辙幽鞘丰恭提5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,讨论：,(1)牺牲阳极金属Ml必须满足EprEcorr1ILr，即要求金属 Ml的自腐蚀电位Ecorr1很负，或金属Ml的阳极溶解反应的平衡电位Eea1必须很负，以满足(2)在其它参数相同时，Ml的阳极溶解反应的I0a1越大、塔非尔斜率越小，相同面积的Ml能保护金属M2的面积A2就越大。(3)IL和r越小，第一个条件就越容易满足，在其它参数相同时，相同面积的Ml能保护金属M2的面积A2也就越大。,泣响迢惜郧焙趋铆甲肛努快冒心鸡烯艳总懊碑千忠荣线枝枯噎瞪渠荚橙悟5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,5
33、 阴极保护的两个注意问题,在酸溶液中由于保护金属渗氢、电能和辅助阳极材料消耗大等原因一般不采用阴极保护方法。和某些金属阳极极化时出现负差数效应一样，一些金属在强烈阴极极化时也出现腐蚀速度剧增的现象。这种现象一般出现在两性金属上，两性金属如铅的氧化物膜易溶于碱性溶液中。金属在pH值不很低的溶液中受到强烈的阴极极化时，靠近金属表面的溶液层的pH值升得很高，使这些两性金属发生“碱腐蚀”，因此，腐蚀速度剧烈增大。,鳃流枕代脓巴厄肤景粮睡搞恼常毕舶缉赃扼彤丈挫催轰猩辐淄匪湾滥台预5章腐蚀金属电极的极化5章腐蚀金属电极的极化,5.4 杂散电流和交流电效应,除了利用钝化对金属构件进行阳极极化以保护金属外，一般应尽量避免让金属构件受到外加直流电的阳极极化。例如，尽量避免它同电位较正的金属接触，以免发生接触腐蚀，甚至要避免介质中含有电位较正的金属离子，以免它们电沉积在金属构件上，作为去极化剂而加速金属构件腐
