化學腐蝕與電化學腐蝕原理

• 來源：原創更新時間：2015-10-19點擊：1565次

• 1.腐蝕的基本概念
  腐蝕的分類方法有很多，按材料腐蝕原理的不同，可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕是金屬在干燥的氣體介質中或在不導電的液體介質中(如酒精、石油等〉發生的腐 蝕，腐蝕過程中無電流產生。電化學腐蝕是指金屬在導電的液態介質中因電化學作用導致 的腐蝕，在腐蝕過程中有電流產生。大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等都屬于電化學腐蝕。根據熱力學第二定律，產生金屬腐蝕的驅動力是腐蝕過程中金屬與環境介質組成系統 總自由能的降低。
   
  按腐蝕環境不同，可將腐蝕分成3類：濕蝕(包括水溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕 和化學藥品腐蝕八干蝕(包括高溫氧化、硫腐蝕、氫腐蝕、液態金屬腐蝕、熔鹽腐蝕、羧 基腐蝕等、微生物腐蝕(包括細菌腐蝕、真菌腐蝕、流化菌腐蝕、藻類腐蝕)等。
   
  按腐蝕形態不同，可將腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。腐蝕分布在整個金屬表 面上(包括較均勻的和不均勻的〕稱為全面腐蝕;腐蝕局限在金屬的某一部位則稱為局部腐 蝕。在全面腐蝕過程中，進行金屬溶解反應和物質還原反應的區域都非常小，甚至是超顯 微的，陰、陽極區域的位置在腐蝕過程中隨機變化，使腐蝕分布相對均勻，危害也相對小些。而在局部腐蝕過程中，腐蝕集中在局部位置上，金屬的其余部分幾乎沒有發生腐蝕。
   
  金屬化學腐蝕的基本原理
  當裸金屬表面與干燥的空氣或氧氣接觸時，首先將在表面形成氧分子的物理吸附層， 并迅速轉化為一層較為穩定的化學吸附膜。隨著氧化過程的繼續進行，反應物質必須先通 過膜層然后再與基體起反應，氧化速度往往由傳質過程所控制。在低溫和常溫時熱擴散不能發生，只可能發生離子電遷移，此時膜的生長速率較慢。在較高溫度時膜的增長主要依靠熱擴散。
   
  材料化學的腐蝕動力學過程是用幾種典型形式表示的。在實際的腐蝕過程中，由于腐 蝕環境或腐蝕介質的復雜性，材料化學腐蝕的動力學過程往往是上述幾種機制的綜合。
   
  可見，提高材料抗氧化能力的重要途徑就是改變材料的表面成分，使其氧化動力學曲 線呈對數變化。
   
  3.金屬電化學腐蝕原理
  金屬材料與電解質接觸，將發生電化學反應，在界面處形成雙電層并建立相應的電 位。這種金屬電極與溶液界面之間存在的電位差就稱為金屬的電極電位。然而，通常所說 的電極電位是指以該電極為陽極，以標準氫電極為陰極構成原電池，所測得原電池的電動 勢(即原電池開路時兩個電極之間的電位差〉，因此又稱為標準電極電位。當電極上氧化還 原反應為可逆反應時的電極稱為可逆電極，在沒有電流通過時，可逆電極所具有的電位稱 為平衡電位。平衡電位除了與該電極的標準電極電位大小有關外，還與電解質的溫度、有 效濃度(即活度)等因素有關。
   
  4.腐蝕原電池與腐蝕微電池
  如果把兩種電極電位不同的金屬同時放在同一種電解液中，并把它們用導線通過電流表連接起來，就組成了一個原電池。
   
  5.從電化學過程來看，電流大小反映著腐蝕速度的大小。而每一個步驟的電位降，反映 著這一步驟阻滯作用的大小。根據各個步驟電壓降的大小及其在總電位差中所占的份額， 可判定腐蝕過程中哪個步驟對抑止腐蝕起重要作用，即為腐蝕的控制步驟。控制步驟不僅 對過程的速度起著主要作用，而且在一定程度上反映腐蝕過程的實質。要減少腐蝕程度， 最有效的方法就是設法影響其控制因素。