極化曲線在電化學(xué)腐蝕中的應(yīng)用

1、1極化曲線在電化學(xué)腐蝕中的應(yīng)用極化曲線在電化學(xué)腐蝕中的應(yīng)用婁浩(班級(jí)：材料化學(xué)131學(xué)號(hào)：120133202059)關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：電化學(xué)腐蝕；極化；極化曲線；極化腐蝕圖據(jù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家統(tǒng)計(jì)，每年由于腐蝕造成的損失約占國民生產(chǎn)總值的l～4％，世界鋼鐵年產(chǎn)量約有十分之一因腐蝕而報(bào)廢，因此研究金屬腐蝕對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源的合理利用具有重大意義。其中電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕的一種最普遍的形式。論文分析了電化學(xué)腐蝕的機(jī)理以及極化曲線的理論基礎(chǔ)。利用測(cè)

2、量極化曲線的方法，研究金屬腐蝕過程，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。1.1.金屬腐蝕的電化學(xué)原理金屬腐蝕的電化學(xué)原理金屬腐蝕學(xué)是研究金屬材料在其周圍環(huán)境作用下發(fā)生破壞以及如何減緩或防止這種破壞的一門科學(xué)[1]。通常把金屬腐蝕定義為：金屬與周圍環(huán)境(介質(zhì))之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)而引起的破壞或變質(zhì)。所以，可將腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕[2]?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。其反應(yīng)的特點(diǎn)是金屬表面的原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直

3、接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物[3]。腐蝕過程中電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進(jìn)行的，因而沒有電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與電子導(dǎo)電的介質(zhì)(電解質(zhì))發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。任何以電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行的腐蝕反應(yīng)至少包含有一個(gè)陽極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng)，并以流過金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流形成回路[4]。陽極反應(yīng)是氧化過程，即金屬離子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中并放出電子；陰極反應(yīng)為還原過程，即介質(zhì)中的氧化劑組分吸收來自陽極的電子的過程。例如

4、，碳鋼[5]在酸中腐蝕，在陽極區(qū)Fe被氧化成Fe2所放出的電子自陽極Fe流至鋼表面的陰極區(qū)(如Fe3C)上，與H作用而還原成氫氣，即陽極反應(yīng)：Fe2e→Fe2陰極反應(yīng)：2H2e→H2總反應(yīng)：Fe2H→Fe2H23(2)溶液中溶解氧的還原反應(yīng)在中性或堿性溶液中，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成OH離子：O22H2O4e→4OH(3)在酸性溶液中發(fā)生氧還原反應(yīng)，生成水：O24H4e→2H2O陰極過程為氧的還原反應(yīng)的腐蝕，叫吸氧腐蝕。這是最普遍的一種電

5、化學(xué)腐蝕。大多數(shù)金屬在大氣、土壤、海水和中性鹽溶液中的腐蝕主要靠氧的陰極還原反應(yīng)，其腐蝕速度通常受氧擴(kuò)散控制[8]。在含氧的酸性介質(zhì)中腐蝕時(shí)有可能同時(shí)發(fā)生上述H離子和O2的兩種還原反應(yīng)。3.3.金屬腐蝕的極化現(xiàn)象金屬腐蝕的極化現(xiàn)象當(dāng)電極上有凈電流通過時(shí)，電極電位顯著偏離了未通電時(shí)開路電位(平衡電位或非平衡的穩(wěn)態(tài)電位)，這種現(xiàn)象叫做電極的極化。3.13.1陽極極化陽極極化陽極上有電流通過時(shí)，其電位向正方向移動(dòng)，稱為陽極極化。產(chǎn)生陽極極化的

6、原因是：(1)活化極化因?yàn)殛枠O過程是金屬離子從基體轉(zhuǎn)移到溶液中，并形成水化離子的過程。如果金屬離子進(jìn)入溶液的反應(yīng)速度小于電子由陽極通過導(dǎo)線流向陰極的速度，則陽極就會(huì)有過多的正電荷積累，改變雙電層電荷分布及雙電層間的電位差，使陽極電位向正向移動(dòng)，由于反應(yīng)需要一定的活化能，使陽極溶解反應(yīng)的速度遲緩于電子移去的速度，由此引起的極化叫活化極化。(2)濃差極化陽極溶解產(chǎn)生的金屬離子，首先進(jìn)入陽極表面附近的液層中，使與溶液深處產(chǎn)生濃差。在此濃度梯度