1.不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí),會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失去電子而被氧化,這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。鋼鐵在潮濕的空氣中所發(fā)生的腐蝕是電化學(xué)腐蝕最突出的例子。
我們知道,鋼鐵在干燥的空氣里長時(shí)間不易腐蝕,但潮濕的空氣中卻很快就會(huì)腐蝕。原來,在潮濕的空氣里,鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜,這層水膜里含有少量的氫離子與氫氧根離子,還溶解了氧氣等氣體,結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里,鐵是負(fù)極,碳是正極。鐵失去電子而被氧化.電化學(xué)腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。
金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸 , 通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中,金屬失去電子而被氧化,其反應(yīng)過程稱為陽極反應(yīng)過程,反應(yīng)產(chǎn)物是進(jìn)入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物(或金屬難溶鹽);介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原,其反應(yīng)過程稱為陰極反應(yīng)過程。在陰極反應(yīng)過程中,獲得電子而被還原的物質(zhì)習(xí)慣上稱為去極化劑。
在均勻腐蝕時(shí),金屬表面上各處進(jìn)行陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的概率沒有顯著差別,進(jìn)行兩種反應(yīng)的表面位置不斷地隨機(jī)變動(dòng)。如果金屬表面有某些區(qū)域主要進(jìn)行陽極反應(yīng),其余表面區(qū)域主要進(jìn)行陰極反應(yīng),則稱前者為陽極區(qū),后者為陰極區(qū),陽極區(qū)和陰極區(qū)組成了腐蝕電池。直接造成金屬材料破壞的是陽極反應(yīng),故常采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接,以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上。
2.金屬的腐蝕原理有多種,其中電化學(xué)腐蝕是最為廣泛的一種。當(dāng)金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中,金屬表面會(huì)形成一種微電池,也稱腐蝕電池(其電極習(xí)慣上稱陰、陽極,不叫正、負(fù)極)。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng),使陽極發(fā)生溶解,陰極上發(fā)生還原反應(yīng),一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分,形成一層水膜,因而使空氣中CO2,SO2,NO2等溶解在這層水膜中,形成電解質(zhì)溶液,而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的,如工業(yè)用的鋼鐵,實(shí)際上是合金,即除鐵之外,還含有石墨、滲碳體(Fe3C)以及其它金屬和雜質(zhì),它們大多數(shù)沒有鐵活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵,而陰極為雜質(zhì),又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸,使得腐蝕不斷進(jìn)行。
(1) 析氫腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較強(qiáng)時(shí))
陽極(Fe):Fe=Fe2++2e-
Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+
陰極(雜質(zhì)):2H++2e-=H2
電池反應(yīng):Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑
由于有氫氣放出,所以稱之為析氫腐蝕。
(2) 吸氧腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時(shí))
陽極(Fe):Fe=Fe2++2e-
陰極:O2+2H2O+4e-=4OH-
總反應(yīng):2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
由于吸收氧氣,所以也叫吸氧腐蝕。
析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化,生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3 鐵銹。鋼鐵制品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑ O2+2H2O+4e-→4OH-
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 2H++2e-→H2
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標(biāo)簽: 鋼鐵腐蝕, 原電池, 電化學(xué)腐蝕

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