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3.6 析氢腐蚀和吸氧腐蚀.ppt

3.6 析氢腐蚀和吸氧腐蚀.ppt
内容要点:
3.6 析氢腐蚀和吸氧腐蚀(Hydrogen Evolution Corro. & Oxygen-Consuming Corro.)? 金属腐蚀中,总是存在与金属阳极溶解共轭的阴极过程。因此,金属材料的阳极腐蚀过程必然也要受到阴极过程的动力学影响。? 常见的几种阴极过程包括:? 氢离子还原( HEC)? 溶液中溶解氧的还原( OCC)? 溶液中的阴离子还原,主要是氧化性酸根,如硝酸根? 溶液中阳离子还原,如三价铁离子? 不溶性产物的还原,如氢氧化铁? 溶液中某些有机化合物的阴极还原,如酮还原为烷1一、析氢腐蚀定义:由氢离子作为去极剂的阴极过程,在其还原析氢气的同时,消耗金属中的电子,导致腐蚀的发生 。亦称为氢去极化腐蚀。发生析氢腐蚀的必要条件:腐蚀电池中的阳极金属氧化电位 ?a必须低于氢的析出电位 ? H+/H2, 即 ?a< ? H+/H2。3.6.1 析氢腐蚀23在中性与弱碱性溶液中: 2H2O+2e ? H2+2OH-1、 水分子到达电极表面, OH-离开电极表面2、 H2O ? H++OH-H+ +M(e) ? MH (迟缓放电)3、 MH+MH ? H2+2M (复合脱附)[或 MH+H+ +M(e) ? H2+2M (电化学脱附) 4、 H2分子形成氢气泡逸出。在酸性溶液中: H3O++2e ? H2+2H2O1、 H3O++ ? H+ + H2O2、 H+ +M(e) ? MH(迟缓放电)3、 MH+MH ? H2+2M(复合脱附)或 MH+H+ +M(e) ? H2+2M (电化学脱附)4、 H2分子形成氢气泡逸出。二、析氢腐蚀步骤4三、氢去极化的阴极极化曲线与氢过电位在氢去极化腐蚀的过程中,由于缓慢步骤所形成的阻力导致了阴极的极化,一般情况下,控制步骤为电化学步骤。氢去极化的阴极极化曲线如下图所示。在一般腐蚀情况下,电极电势偏离平衡位置较大距离,处于强极化区,过电势与电流密度满足关系式:56电极材料对氢极化的影响:一般强况下, b=118mV, a的差值比较大。( 1)高氢过电位金属( 氢离子在电极表面迟缓放电所致): a=1.0~1.6V,有 Pb, Cd、 Hg、 Zn、 Sn等。( 2) 中氢过电位金属(电化学脱附): a=0.5~1.0V,有 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Ag、 Ti。( 3)低氢过电位金属迟缓复合脱附: a=0.1~0.5V,有Pt、 Pd、 Au、 W。返回 7析氢腐蚀的特征? ( 1)浓度极化小,原因:? a. 去极化剂是带电的,半径很小的氢离子,在溶液中有较大的迁移速度和扩散速度;? b. 去极化剂的浓度大;? C. 还原产物氢分子以气泡形式离开电极而析出,使金属表面附近的溶液得到了较充分的搅拌作用。? ( 2)与溶液的 pH值关系很大。? ( 3)与金属材料本身的性质和表面状态有关。? ( 4)与阴极面积有关。? ( 5)与温度有关。8四、氢去极化腐蚀概况? 一般来说,电势较负金属在氧化性较弱的酸和非氧化性酸中以及电极电位很负的金属(如 Mg)在中性或碱性溶液中的腐蚀都属于氢去极化的腐蚀。? 当金属中含有电位比金属电位更正的杂质时, 如果杂质上的氢过电位低, 则阴极反应过程将主要发生在杂质表面上进行,杂质就成为阴极区。此时,杂质的氢过电位的高低对基体金属的腐蚀有很大影响。9杂质对 Zn在 0.25M的 H2SO4溶液中腐蚀速度的影响 吸氧图不同的杂质对锌腐蚀速度的影响是不同的。(1)铜、铁、锑、砷、锡、镉加速了锌的腐蚀速率;(2)铝、铅、汞降低了锌的腐蚀速率。动力学数据 10 锌溶解的阳极过程交换电流密度大,阳极过程电化学极化小

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