金属腐蚀机理-动力学概念-腐蚀电池和电极反应


金属与水溶液接触发生腐蚀时,表面形成一个腐蚀电池。电池内的总反应由两个分反应在隔离的区域称为阴极。阳极和阴极是电接通的,电子可以在其间流动;它们接触的电解液也是连通的,离子可以在其间流动。图1-2-2是一个腐蚀电池的模型。金属表面存在电位不同的阳极和阴查,是由于表面含有杂质,不完整的氧化膜,不同的结构,以及和表面接触的溶液不均一,如浓度、 管道离心泵
 
成分、含 氧量、温度等不同,因此要据能斯特公式(1-2-6),表面各部分电位也将不同,电位较低部分是阳极,齿轮油泵阳极反应是金属的离子化(即腐蚀),金属离子进入溶液,同时有相应的电子留在表面。如果阳极是孤立的,随着表面电子的增多,式(1-2-3)会迅速达到平衡,金属腐蚀将实际停止。由于表面存在电位较高(正)的阴极,电子就可能由阳极源源不断流到阴极,在那里将产生吸收电子的反应,阳极腐蚀因而不断进行。
      在腐蚀电池中可能产生的阴极反应有四种:磁力泵  
(1)氧的离子化
a、在中性或碱性溶液中
                            (1-2-12)
b、在酸性溶液中
                           (1-2-13)
(2)氢离子还原——在酸性溶液中
H++e=H                                          (1-2-14)
H+H=H2 ↑                                      (1-2-15)
Fe3++e=Fe2+                               (1-2-16)
(4)贵金属离子的还原
Ag++e=Ag                                     (1-2-17)
      在水和所有溶液中几乎都含有溶解的氧,因此氧的离子化是主要的阴极反应,氧是在中性溶液中产生腐蚀的必要因素。化学生产中常接触酸,大气中也含 有酸雾,因此式(1-2-14)、式(1-2-15)也是常见的阴极反应,式(1-2-16)、式(1-2-17)中发生在特殊的情况下。
按照欧姆定律,腐蚀电池中电流和电动势的关系如下:
                                  (1-2-18)
式中EK、Ea——阴极和阳极的有效电位;
R——电氾的总电阴,为溶液电阴和金属电阴之和。
金属的腐蚀量即阳极的溶解量,和电流成比例,按照法拉管定很律:
                                      (1-2-19)
 
式中W——t秒内溶液解的金属量,g:
M——金属原子量:
n——金属离子的电荷(金属原子价); 

管道泵 

F——法拉第常数,等于96500C;
I——电流,A。