化学腐蚀与电化学腐蚀原理

• 来源：原创更新时间：2015-10-19点击：1544次

• 1.腐蚀的基本概念
  腐蚀的分类方法有很多，按材料腐蚀原理的不同，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属在干燥的气体介质中或在不导电的液体介质中(如酒精、石油等〉发生的腐 蚀，腐蚀过程中无电流产生。电化学腐蚀是指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致 的腐蚀，在腐蚀过程中有电流产生。大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等都属于电化学腐蚀。根据热力学第二定律，产生金属腐蚀的驱动力是腐蚀过程中金属与环境介质组成系统 总自由能的降低。
   
  按腐蚀环境不同，可将腐蚀分成3类：湿蚀(包括水溶液腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀 和化学药品腐蚀八干蚀(包括高温氧化、硫腐蚀、氢腐蚀、液态金属腐蚀、熔盐腐蚀、羧 基腐蚀等、微生物腐蚀(包括细菌腐蚀、真菌腐蚀、流化菌腐蚀、藻类腐蚀)等。
   
  按腐蚀形态不同，可将腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。腐蚀分布在整个金属表 面上(包括较均匀的和不均匀的〕称为全面腐蚀;腐蚀局限在金属的某一部位则称为局部腐 蚀。在全面腐蚀过程中，进行金属溶解反应和物质还原反应的区域都非常小，甚至是超显 微的，阴、阳极区域的位置在腐蚀过程中随机变化，使腐蚀分布相对均匀，危害也相对小些。而在局部腐蚀过程中，腐蚀集中在局部位置上，金属的其余部分几乎没有发生腐蚀。
   
  金属化学腐蚀的基本原理
  当裸金属表面与干燥的空气或氧气接触时，首先将在表面形成氧分子的物理吸附层， 并迅速转化为一层较为稳定的化学吸附膜。随着氧化过程的继续进行，反应物质必须先通 过膜层然后再与基体起反应，氧化速度往往由传质过程所控制。在低温和常温时热扩散不能发生，只可能发生离子电迁移，此时膜的生长速率较慢。在较高温度时膜的增长主要依靠热扩散。
   
  材料化学的腐蚀动力学过程是用几种典型形式表示的。在实际的腐蚀过程中，由于腐 蚀环境或腐蚀介质的复杂性，材料化学腐蚀的动力学过程往往是上述几种机制的综合。
   
  可见，提高材料抗氧化能力的重要途径就是改变材料的表面成分，使其氧化动力学曲 线呈对数变化。
   
  3.金属电化学腐蚀原理
  金属材料与电解质接触，将发生电化学反应，在界面处形成双电层并建立相应的电 位。这种金属电极与溶液界面之间存在的电位差就称为金属的电极电位。然而，通常所说 的电极电位是指以该电极为阳极，以标准氢电极为阴极构成原电池，所测得原电池的电动 势(即原电池开路时两个电极之间的电位差〉，因此又称为标准电极电位。当电极上氧化还 原反应为可逆反应时的电极称为可逆电极，在没有电流通过时，可逆电极所具有的电位称 为平衡电位。平衡电位除了与该电极的标准电极电位大小有关外，还与电解质的温度、有 效浓度(即活度)等因素有关。
   
  4.腐蚀原电池与腐蚀微电池
  如果把两种电极电位不同的金属同时放在同一种电解液中，并把它们用导线通过电流表连接起来，就组成了一个原电池。
   
  5.从电化学过程来看，电流大小反映着腐蚀速度的大小。而每一个步骤的电位降，反映 着这一步骤阻滞作用的大小。根据各个步骤电压降的大小及其在总电位差中所占的份额， 可判定腐蚀过程中哪个步骤对抑止腐蚀起重要作用，即为腐蚀的控制步骤。控制步骤不仅 对过程的速度起着主要作用，而且在一定程度上反映腐蚀过程的实质。要减少腐蚀程度， 最有效的方法就是设法影响其控制因素。