腐蚀过程的成因与预防方案

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：以金属腐蚀为例，其腐蚀过程大多为腐蚀原电池的工作过程。图8-5铁的腐蚀过程由此可见，金属的腐蚀实际上就是金属的阳极溶解反应，因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而腐蚀电池的阴极区是不腐蚀的。由上述可知，只要控制腐蚀过程中阳极反应和阴极反应中任意一个电极反应的速度，另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从而使整个腐蚀过程的速度受到控制。

腐蚀的过程本质上是化学过程。以金属腐蚀为例，其腐蚀过程大多为腐蚀原电池的工作过程。

腐蚀原电池工作的基本过程为：

1.阳极溶解过程

金属以离子形式溶解到溶液中，同时电子留在金属上。

以铁的腐蚀为例，阳极溶解的反应为：

电流在阳极和阴极之间流动是通过电子导体和离子导体实现的，电子通过电子导体即金属从阳极迁移至阴极，溶液中的阳离子从阳极区迁移至阴极区，阴离子从阴极区向阳极区移动。从阳极迁移至阴极的电子被溶液中的氧化剂接受。

2.阴极的反应为

阴极和阳极的产物发生下列反应：

如果水中的溶解氧比较充足，Fe（OH）2会进一步氧化，生成黄色的锈FeOOH即Fe2O3·H2O，而不是Fe（OH）3。如果水中的氧不充足，则Fe（OH）2进一步氧化为绿色的水合四氧化三铁或黑色的无水四氧化三铁。

其腐蚀过程如图8-5所示。

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图8-5　铁的腐蚀过程

由此可见，金属的腐蚀实际上就是金属的阳极溶解反应，因此，金属的腐蚀破坏仅出现在腐蚀电池中的阳极区，而腐蚀电池的阴极区是不腐蚀的。就简单的金属腐蚀来说，在金属的表面上同时等速的进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象称为电极反应的耦合。互相耦合的反应称为共轭反应，相应的腐蚀体系称为共轭体系。也就是没有考虑极化时的理想状态，此时金属表面没有电荷的积累，阳极反应释放出的电子恰好为阴极反应所消耗，两极的电极电位也不随时间变化而变化。

由上述可知，只要控制腐蚀过程中阳极反应和阴极反应中任意一个电极反应的速度，另一个电极反应的速度也会随之而受到控制，从而使整个腐蚀过程的速度受到控制。所以可以从以下几个方面控制腐蚀：

1.缓蚀剂法

在腐蚀介质中，加入少量能降低腐蚀速率的物质以防止腐蚀，所加的物质称为缓蚀剂。缓蚀剂主要可分成无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。

2.阴极保护法

所谓阴极保护法就是将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极即原电池的正极或作为电解池的阴极而不受腐蚀。前者是牺牲阳极保护法，后者是外加电流法。

（1）牺牲阳极保护法即将较活泼的金属或其合金连接在被保护的金属上，使之形成原电池的方法。较活泼金属作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀，被保护的金属则得到电子作为阴极而达到保护的目的。一般常用的牺牲阳极材料有铝合金、镁合金和锌合金等。牺牲阳极的表面积与被保护金属的表面积应有适当的比例，通常占被保护金属表面积的1～5%左右。

（2）外加电流法即在直流电源作用下，将被保护金属与另一附加电极形成电解池的方法。被保护金属作为电解池的阴极而达到保护的目的。常使用石墨或废钢作为阳极，阳极属耗材，需定期更换。

腐蚀过程的成因与预防方案

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