2材料腐蚀原理.pptx
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1、电化学腐蚀与化学腐蚀的比较电化学腐蚀与化学腐蚀的比较第1页/共24页腐蚀原电池模型腐蚀原电池模型第2页/共24页如果将2.2(a)中所示原电池的两个电极短路而不经过负载,如图2.2(b)所示,这时尽管电路中仍有电流通过,但是由于电他体系是短路的,电极反应所释放的化学能虽然转化成了电能,但不能对外做有用功,最终只能以热的形式散发掉。因此,短路的原电池已经失去了原电池的原有含义,仅仅是一个进行氧化-还原反应的电化学体系,其反应结果是作为阳极的金属材料被氧化而遭受腐蚀。我们把这种只能导致金属材料破坏而不能对外做有用功的短路原电池称为腐蚀原电池或腐蚀电池。第3页/共24页与铜接触的锌在硫酸中的溶解与铜
2、接触的锌在硫酸中的溶解在电解液中的两种金属不一定非要有导线连接才能组成腐蚀电池,两种金属直接接触也能组成腐蚀电池。第4页/共24页二、金属腐蚀的电化学历程二、金属腐蚀的电化学历程阳极过程阴极过程电荷传递电荷的传递在金属中是依靠电子从阳极流向阴极,在溶液中则是依靠离子的电迁移。阳极过程电荷的传递阴极过程一个腐蚀电池必须包括阴极、阳极、电解质溶液和连接阴极与阳极的电子导体等几个组成部分,缺一不可。腐蚀的阴极还原反应过程中能够吸收电子的氧化性物质D,被称为阴极去极化剂(Depo1arizer)。其阴极过程又称为去极化过程。多数情况下H+和O2起去极化剂的作用,它们在阴极上能够吸收电子而发生还原发应,
3、生成H2和OH-等。第5页/共24页腐蚀电池工作历程示意图腐蚀电池工作历程示意图金属的腐蚀破坏将集中出现在阳极区,阴极区只起了传递电荷的作用。因此,除金属外,其他电子导体,如石墨、过渡族元素的碳化物和氮化物,某些氧化物(如PbO2,MnO,Fe3O4)和硫化物(如PbS,CuS,Fes)等,都可成为腐蚀电池中的阴极。第6页/共24页腐蚀电池工作时所包含的上述三个基本过程既相互独立,又彼此紧密联系。只要其中一个过程受到阻滞不能进行,则其他两个过程也将受到阻碍而停止,从而导致整个腐蚀过程的终止。应当指出的是按照现代电化学理论,金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在着可以使金属氧化的去极化剂,
4、而且这些去极化剂的阴极还原反应的电极电位要比金属阳极氧化反应的电极电位高。所以只要溶液中有去极化剂存在,即使是不含(起阴极作用)杂质的纯金属也可能在溶液中发生电化学腐蚀。在这种情况下,阳极和阴极的空间距离可以很小,小到可以用金属的原子间距计算,而且随着腐蚀过程的进行,数目众多的微阳极和微阴极不断地随机交换位置,以至于经过腐蚀以后的金属表面上无法分辨出腐蚀电池的阳极区和阴极区,在腐蚀破坏的形态上呈现出均匀腐蚀的特征。第7页/共24页三、电化学腐蚀的次生反应三、电化学腐蚀的次生反应腐蚀过程中,阳极反应和阴极反应的直接产物称为一次产物(primary product)随着腐蚀的不断进行,电极表面附近
5、一次产物的浓度不断增加。阳极区附近金属离子的浓度增高,阴极区由于H+放电和水中溶解氧的还原而使pH值升高,溶液中产生了浓度梯度,一次产物发生扩散,阴、阳极过程中的一次产物在扩散过程中相遇并生成难溶化台物的过程称为腐蚀的次生过程。难溶性产物称为二次产物或次生产物(secondary Product)。例如,铁和铜在氯化钠溶掖中组成的腐蚀电池,就会发生次生过程,形成次生产物沉淀。第8页/共24页电化学腐蚀的次生反应电化学腐蚀的次生反应保护膜,防止进一步腐蚀第9页/共24页一般情况下,腐蚀次生产物并不直接在腐蚀的阳极区表面上形成,而是在溶液中阴、阳极一次产物相遇的地方形成。但当阴阳极直接交界时,难溶
6、性次生产物可在直接靠近金属表面处形成较紧密的、具有一定保护性的氢氧化物保护膜粘附在金属上,在一定程度上可阻滞腐蚀过程的进行。次生产物膜的保护性取决于该膜的性质,但通常比起在金属表面上直接发生氧化反应时生成的初生膜的保护性要差很多。第10页/共24页四、实际中的腐蚀电池类型四、实际中的腐蚀电池类型根据组成腐蚀电池的电极大小、形成腐蚀电池的主要影响因素和腐蚀破坏的特征,一般将腐蚀电池分为三大类:宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池和超微观腐蚀电池。宏观电池:这类腐蚀电池通常是由肉眼可见的电极所构成。它具有阴极区和阳极区保持长时间稳定,并常常产生明显的局部腐蚀的特征。第11页/共24页四、实际中的腐蚀电池类型
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- 材料 腐蚀 原理
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