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金属腐蚀学复习材料
金属腐蚀学
第一章
1、金属腐蚀学是研究金属材料在周围环境作用下发生破坏以及如何减缓或防止这种
破坏的一门科学・。
2、英中最重要的、最常见的破坏形式是断裂，磨损，腐蚀。
3、断裂是指金属构件受力超过其弹性极限，塑性极限而发生的破坏。
4、磨损是指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦
而产生的损耗或破坏。
5、腐蚀是指金属在周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。
不同角度下的腐
蚀定义：
（1）材料因与环境反应而引起的损坏或变质
（2）除了单纯机械破坏之外的一切破坏
（3）冶金的逆过程
（4）材料与环境的有害反应
6、腐蚀分类
（1）腐蚀环境
%1干腐蚀
a・失泽：
仅是在露点以上的常温干燥气体中腐蚀（氧化）生成很薄的腐蚀产物，是金属失去光泽，为化学腐蚀机理。
b•高温氧化：
金属在高温气体中腐蚀（氧化）有时生成很厚的氧化皮
%1湿腐蚀
a・自然环境下的腐蚀:
大气腐蚀，土壤腐蚀，海水腐蚀，微牛物腐蚀
b.工业介质的腐蚀:
酸碱盐溶液中的腐蚀;工业水中的腐蚀;高温高
压水中的腐蚀
%1无水有机液体的腐蚀和气体中的腐蚀
%1熔盐和熔渣屮的腐蚀
%1熔融金属中的腐蚀
（2）腐蚀机理
a.化学腐蚀：
是指金属表血与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破
坏。
b.电化学腐蚀：
是指金属表面与离子导电的介质（电解质）发生的电
化学反应而引起的破坏。
c.物理腐蚀：
是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏
（3）腐蚀形态类型
a.全面腐蚀或均匀腐蚀b・局部腐蚀：
包括电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、品间腐蚀、剥蚀、选性腐蚀、丝状腐蚀。
C・应力作用下的腐蚀:
包括应力腐蚀断裂（SCO.氢脆和氢致开裂、腐蚀
疲劳、磨损腐蚀、空泡腐蚀、微震腐蚀。
（4）金属材料
（5）应用范围或工业部门
（6）防护方法
1
7、金属腐蚀腐速度的表示方法
⑴失重法和增重法（针对均匀腐蚀）单位：
g/m2hg/m2dg/m2a
kg/m2hV失=（mO-ml）/StV增=（m2-mO）/St
（2）深度法:
V深=8.76v失/P单位：
mm/a
第一早
1、通常用吉布斯自由能判据來判断反应的方向和限度
△G<0自发过程
AG=0平衡状态
△G>o非自发过程
2、电化学腐蚀倾向的大小除了用自由能判据判断外还可用电极电位或标准电极电位來判断
3、能斯特方程2.3RTaolgE=E0+nFaR
4、电位的基准是标准氢电极（SHE）,其电位是认为规定的：
在各温
度下皆为零。
5、金属发生析氢腐蚀倾向的判据：
（EM表示金属的电位，金属的电位越低，析氢
腐蚀的可能性越大。
）
EM<EH金属有析氢腐蚀倾向
EM>EH金属不会口发进行析氢腐蚀
6、有些情况下不易得到电极电位的数值。
这时可利用25°C下金属的标准电极电位E0来判断金属的腐蚀倾向。
E0
M<O金属有析氢腐蚀倾向
E0
M>O金属不会自发进行析氢腐蚀
7、用标准电位E0作为金属腐蚀倾向的判据，虽简单方便，但很粗略，有局限性。
主要原因有二：
一是腐蚀介质中金属离子的浓度不是lmol/L,与标准电位的条件不同；二是大多数金属表面上冇一层氧化膜，并不是裸露的纯金属。
8、电位一pH图是以电位（相对SHE）为纵坐标，pH值为横坐标的电化学相图。
电位一pH图的应用（以Fe-H2O体系为例，假若以平衡金属离子浓度为10-6
mol/L作为金属是否腐蚀的界限，即溶液中金属离子的浓度小于此值时就认为没有发生腐蚀，那么Fe-H20体系可得到图2-2所示简化电位・pH
图）
⑴腐蚀区：
在该区域内处于稳定状态的是可溶性的Fe2+、Fe3+、FeO42-和HFeO2■等离子。
因此，对金属而言处于不稳定状态，可能发生腐蚀。
⑵免蚀区：
在此区域内金属处于热力学稳定状态，因此金属不发生腐蚀。
⑶钝化区：
在此区域内的电位和pH值条件下，生成稳定的固态氧化物、氢氧化物或盐膜。
因此，在此区域内金属是否遭受腐蚀，取决于所牛成的固态膜是否有保护性，即看它能否进一步阻碍金属的溶解。
9、电位一pH图的主要用途是：
⑴预测反应的自发方向，从热力学上判断金属腐蚀趋势；
⑵估计腐蚀产物的成分；
⑶预测减缓或防止腐蚀的环境因素，选择控制腐蚀的途径。
10、腐蚀电池的工作历程主要由阳极过程、阴极过程和电流的流动三个基本过程组成。
口、化学腐蚀与电化学腐蚀的相同处与不同处（P42）
相同处：
不同处：
化学腐蚀时，被氧化的金属与环境中被还原的物质之间的电子交换是直接进行的，氧化与还原是不可分割的。
而电化学腐蚀过程中，金属的氧化与环境中物质的还原过程是在不同部位相对独立进行的，电子的传递是间接的。
电化学腐蚀是以阴、阳极过程在不同区域局部进行为特征的。
这是区分电化学腐蚀与化学腐蚀的一个重要标志。
12、腐蚀电池分为三大类：
宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池和亚微观腐蚀电池。
13、宏观腐蚀电池分类：
①异金属接触电池②浓差电池，③温差腐蚀
电池，④电解池阳极腐蚀
第三章
1、阳极过程：
阳极过程就是阳极金属发生电化学溶解或阳极钝化的过程。
2、阳极极化：
由于电流的通过，阳极电位偏离原来的平衡电位，向正方向移动，这叫做阳极极化。
3、阴极过程：
腐蚀电池的阴极过程是指电解质溶液中的氧化剂与金属溶解后释放出来并转移到阴极区的电子相结合的反应过程。
4、阴极去极化剂：
溶液中能在阴极区吸收电子而发生还原反应的氧化性物质，称为阴极去极化剂。
5、电化学腐蚀的阴极去极化剂和阴极还原反应可能有下列几种，其中最重要的是H+和溶液中氧的还原反应。
⑴氢离子还原反应或析氢反应。
2H++2e—H2t
（2）溶液中溶解氧的还原反应。
在中性或碱性溶液中，生成0H■离子：
O2+2H2O+4e=4OH-在酸性溶液中，生成水：
O2+4H++4e=2H2O
6、阴极极化：
电子在阴极积累，使阴极区的电位偏离了平衡电位，向负方向变化，这就叫做阴极极化。
7、产生阳极极化的原因有以下三个原因：
⑴活化极化：
由于反应需耍一定的活化能，使阳极溶解反应的速度迟缓于电子移动的速度，由此引起的极化叫活化极化。
⑵浓差极化：
在浓度梯度作用下金属离子向溶液深处扩散但由于扩散速度不够快致使阳极附近液层屮金属离子的浓度逐渐增高，阻碍阳极的进一步溶解，因此电位变正，产生阳极极化。
⑶电阻极化：
当金属表面有氧化膜，或在腐蚀过程中形成膜时，金属离子通过这层膜进入溶液，或者阳极反应生成水化离子通过没肿充满电解液的微孔时，都有很大的电阻。
阳极电流在此膜中产牛很大的电压降，从而使电位显著变正。
由此引起的极化叫做电极极化。
8、阴极反应和阳极反应的平衡电位，分别用EO,C和EO,A表示。
混合电位就是自腐蚀电位，简称为腐蚀电位，用Ecorr表示。
9、混合电位包括两项基本假说：
⑴任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应。
⑵电化学反应过程中不可能有净电荷积累。
即当一块绝缘的金属试样时，氧化反
应的总速度等于还原反应的总速度。
即工1二工I
10、腐蚀极化图的应用
⑴极化图用于分析腐蚀速度的影响因素
%1腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系:
初始电位差E0X-E0.A是腐蚀的原动力。
在其他条件相同的情况下，初始电位差（E0,C-E0,A）越大，腐蚀电流越大。
②极化性能对腐蚀速度的影响：
若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响。
在其他条件相同时，极化率越小，其腐蚀电流越人。
%1溶液中含氧量及络合剂对腐蚀速度的影响：
酸中含氧量多，氧去极化容易，腐蚀电流较大，而含氧量少时，氧去极化困难，腐蚀电流较小。
%1其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极血积比和溶液电阻等。
⑵腐蚀速度控制因素①阴极控制，②阳极控制，③欧姆控制
腐蚀速度不但取决于腐蚀电池阴、阳极间的起始电位差（EO,C・EO,A）,这是腐蚀的推动力。
而且还取决于阴、阳极的极化率PC和PA,已经欧姆电阻R,这是腐蚀的阻力。
这三项阻力中任一项都可能明显地超过另两项，在腐蚀过程中起控制速度作用，称为控制因素。
口、平衡电位下，氧化反应的速度和还原反应的速度相等，方向相反。
这时的反应电流称为交换电流密度，简称交换电流，以iO表示。
因此，在平衡电位已0下，
i=i=i0
r]A=aA+bAlgiA=E-Ecorr
12、nC=aC+bClgiC=Ecorr-E
bA二2.3RT2.3RTbC邙nFcmF
4
13、对于阴极过程，阴极电流密度iC就等于阴极去极化剂的扩散速度id：
iC=id=nFD（CO-CS）/8在极限情况下，CS=0o这时扩散速度达到最大值,阴极电流密度也就达到极大值，用iL表示，叫做极限扩散电流密度：
iL=nFDCO/6
14、腐蚀电位的大小，不能用能斯特方程计算，但可用实验测定。
根据混合电位理论，用极化图法分析含有两种阴极去极化反应时金属的腐蚀行为。
从图上看在腐蚀电位Ecorr下，icorr二+i（H+—H）,此式满足混合电位理论的2
电荷守恒原理，还可看出，若溶液中不含氧化剂Fe3+,则腐蚀电位和腐蚀电流为
''图中的Ecorr和icorr所示。
加入氧化剂Fe3+后，腐蚀电位变正，移为Ecorr,腐蚀电
''流由icorr增加到icorr,而析氢速度则由icorr减小到i（H+-H）o在实验中也常观察到这2
种现象。
即析氢腐蚀体系屮加入氧或氧化剂后，腐蚀速度增加了，而析氢速度却减小了。
显然把这种现象解释为氧化剂与形成的吸附氢原子反应而造成析氢速度的减小是不正确的。
析氢速度的降低是由于腐蚀电位升高的结果。
5
从这个腐蚀极化图可看出：
混合电位Ecorr处于最高电位E0.5与最低电位E0J之间。
电位低于Ecorr的金属为腐蚀系统的阳极，发生腐蚀，电位高于Ecorr的金属为阴极，被保护。
从EcorrS水平线与各有关极化曲线的交点SI,S2,S3,S4和S5,可得各金属上的氧化或还原电流。
其中IA1、IA2和IA3为阳极溶解电流，口IAl?
IA2?
IA3o说明金属1的腐蚀电流最大，金属2次Z,金属3的腐蚀速度最小。
这三种金属腐蚀总电流等于IcorroIC4和IC5为还原电流；IC57IC4,
说明金属5为主阴极，金属4也是阴极，被保护。
第四章
1、析氢过电位
2.3RT2.3RT0lgiHbH=aFaF
在析氢腐蚀中，析氢过电位对腐蚀速度有很大影响。
析氢过电位越大,说明阴极过程受阻滞越严重，则腐蚀速度越小。
金属或合金在酸屮发生均匀腐蚀时，如果作为阴极的杂质或合金相具有较低的析氢过电位，则腐蚀速度较大，反之，若杂质或阴极相上的析氢过电位越大，则腐蚀速度越小。
2、析氢腐蚀的控制过程
%1阴极控制：
锌在酸中的溶解就是阴极控制下的析氢腐蚀，腐蚀速度主要取决于析氢过电位的大小。
%1阳极控制：
阳极控制的析氢腐蚀主要发牛在铝、不锈钢等钝化金属在稀酸中的腐蚀。
%1混合控制：
铁和钢在酸性溶液中的析氢腐蚀中存在着阴、阳极混合控制，因为阴、阳极极化大约相同。
使腐蚀速度增加的情况下，阴极控制通常使腐蚀电位变正，阳极控制使电位变负，混合控制下腐蚀电位可变正，亦可变负。
3、以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。
发生吸氧nH=aH+bHlgiCaH二■腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位低：
EM7EO2
4、氧的阴极还原过程包括下列步骤：
（1）
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