吸氧腐蚀和析氧腐蚀是怎么回事

发布时间：2020-05-27 15:40:23 来源：文档文库

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吸氧腐蚀和析氧腐蚀是怎么回事？有什么区别？

吸氧腐蚀是指金属做负极，惰性非金属作正极的一类原电池反应，例如铁生锈的反应就是吸氧腐蚀，铁做负极，铁中的杂质等物质作正极，正极发生反应O2 + 4e- +2H20 = 4OH-，吸收氧气负极发生反应Fe - 2e- = Fe2+

析氢腐蚀是指以酸为电解液的一类原电池反应，例如铁-锌，稀硫酸为电解液的原电池，正极发生反应2H+ + 2e- = H2，析出了氢气负极发生反应Zn - 2e- = Zn2+

析氢腐蚀

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1 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。

2 在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的H 增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。

3 发生析氢腐蚀的体系

3.1 标准电位很负的活泼金属

3.2 大多数工程上使用的金属，如Fe

3.3 正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液中含有络合剂时，正电性金属(如Cu，Ag)也可能发生析氢腐蚀。

4 析氢腐蚀的三种控制类型：

4.1 阴极极化控制：如Zn在稀酸溶液中的腐蚀。因为Zn是高氢过电位金属，故为阴极极化控制。其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近。对这种类型的腐蚀体系，在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响。

4.2 阳极极化控制：只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类型。有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。

4.3 混合控制：阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。其特点是：腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远。对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。

5 析氢腐蚀的影响因素

5.1 溶液方面

（1） pH值：溶液pH值对析氢腐蚀速度影响很大，随pH值下降，腐蚀速度迅速增大。一方面，pH值下降, Eec正移，腐蚀倾向增大；另一方面，pH值下降，阴极极化性能减小。（2）溶液中的其他组分。（3）温度：温度升高，腐蚀速度迅速增大。

5.2 金属方面

（1）金属材料种类和杂质：金属材料种类和所含杂质的影响既涉及阴极反应又涉及阳极反应。混合控制腐蚀体系比阴极极化控制腐蚀体系明显。（2）阴极区面积。（3）金属表面的状态。

吸氧腐蚀

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1 金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀，叫吸氧腐蚀。例如，钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其电极反应如下：

负极（Fe）：2Fe - 4e = 2Fe2+

正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-

钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀。

2 吸氧腐蚀的必要条件

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。发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧还原反应的电位低。

3 氧的阴极还原过程及其过电位

吸氧腐蚀的阴极去极化剂是溶液中溶解的氧。随着腐蚀的进行，氧不断消耗，只有来自空气中的氧进行补充。因此，氧从空气中进入溶液并迁移到阴极表面发生还原反应，这一过程包括一系列步骤。

（1）氧穿过空气／溶液界面进入溶液；

（2）在溶液对流作用下，氧迁移到阴极表面附近；

（3）在扩散层范围内，氧在浓度梯度作用下扩散到阴极表面；

（4）在阴极表面氧分子发生还原反应，也叫氧的离子化反应。

4 吸氧腐蚀的控制过程及特点

金属发生氧去极化腐蚀时，多数情况下阳极过程发生金属活性溶解，腐蚀过程处于阴极控制之下。氧去极化腐蚀速度主要取决于溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面上的放电速度。因此，可粗略地将氧去极化腐蚀分为三种情况。

（1）如果腐蚀金属在溶液中的电位较高，腐蚀过程中氧的传递速度又很大，则金属腐蚀速度主要由氧在电极上的放电速度决定。

（2）如果腐蚀金属在溶液中的电位非常低，不论氧的传输速度大小，阴极过程将由氧去极化和氢离子去极化两个反应共同组成。

（3）如果腐蚀金属在溶液中的电位较低，处于活性溶解状态，而氧的传输速度又有限，则金属腐蚀速度由氧的极限扩散电流密度决定。

扩散控制的腐蚀过程中，由于腐蚀速度只决定于氧的扩散速度，因而在一定范围内，腐蚀电流将不受阳极极化曲线的斜率和起始电位的影响。

扩散控制的腐蚀过程中，金属中不同的阴极性杂质或微阴极数量的增加，对腐蚀速度的增加只起很小的作用。