析氫腐蝕

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更新時間: 2013-12-09

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在酸性較強的溶液中發生電化腐蝕時放出氫氣,這種腐蝕叫做析氫腐蝕。 在鋼鐵製品中一般都含有碳。在潮濕空氣中,鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水 膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質溶液,使水裡的H 增多。是就構成無數個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質溶液的微小原電池。

析氫腐蝕 -基本知識

  發生析氫腐蝕的體系標準電位很負的活潑金屬 大多數工程上使用的金屬,如Fe正電性金屬一般不會發生析氫腐蝕。但是當溶液中含有絡合劑時,正電性金屬(如Cu,Ag)也可能發生析氫腐蝕。
  (1)pH < 3時,陰極反應受活化極化控制。
  (2)在弱氧化性和非氧化性酸溶液中,在反應速度不是很大時,陽極反應亦受活化極化控制。
  (3)Fe在酸溶液中的腐蝕形態,一般是均勻腐蝕。所以,Fe在酸溶液中的腐蝕可以當作均相腐蝕電極處理,作為活化極化控制腐蝕體系的典型例子。
  負極(鐵):鐵被氧化Fe-2e-=Fe2+ ;
  正極(碳):溶液中的H 被還原2H++ 2e-=H2↑
  (1) a值
  a是單位時的過電位值。文獻中常稱為氫過電位。金屬電極材料的種類對析氫反應的a值有重大影響。
  按|a|的大小可劃分:
  高氫過電位金屬(如Hg,Pb,Zn,Cd) 中氫過電位金屬(如Cu,Fe,Ni) 低氫過電位金屬可知,a值反映了交換電流密度i0大小。 (隨著i0增大,|a|減小 )
  (2) b值
  b稱為Tafel斜率,與金屬材料和溶液關係很小,
  故各種金屬表面上析氫反應的b值相差不大。
  b=118mV (? = 51.24mV),這是一個典型的數值。
  對單電子反應n = 1,取傳遞係數?α = 0.5,在25°C,可以算出b=118mv。
  析氫腐蝕的控制類型
析氫腐蝕 -根據析氫腐蝕特點

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  ●可以按照均相腐蝕電極處理,歐姆電阻可以忽略,只需要比較陰極反應和陽極反應的阻力。
  ●屬於活化極化腐蝕體系,陽極反應都受活化極化控 制。因此,比較電極反應的阻力,只需比較交換電流密度就行了。
析氫腐蝕 -析氫腐蝕的三種控制類型

  (1)陰極極化控制
  如Zn在稀酸溶液中的腐蝕。因為Zn是高氫過電位金屬,故為陰極極化控制。
  其特點是腐蝕電位與陽極反應平衡電位靠近。對這種類型的腐蝕體系,在陰極區析氫反應交換電流密度的大小將對腐蝕速度產生很大影響。
  (2) 陽極極化控制
  只有當金屬在酸溶液中能部分鈍化,造成陽極反應阻力大大增加,才能形成這種控制類型。
  有利於陽極鈍化的因素使腐蝕速度減小。
  (3) 混合控制
  陰陽極極化程度差不多,稱為混合控制。
  其特點是: 腐蝕電位離陽極反應和陰極反應平衡電位都足夠遠
  對於混合控制的腐蝕體系,減小陰極極化或減小陽極極化都會使腐蝕電流密度增大。
析氫腐蝕 -析氫腐蝕的影響因素

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  溶液方面
  (1) pH值
  溶液pH值對析氫腐蝕速度影響很大,隨pH值下降,腐蝕速度迅速增大。
  一方面,pH值下降, Eec正移,腐蝕傾向增大;
  另方面,pH值下降,ic0增大,陰極極化性能減小。
  (2) 溶液中的其他組分
  (3) 溫度 溫度升高,腐蝕速度迅速增大。
  金屬方面
  (1) 金屬材料種類和雜質
  金屬材料種類和所含雜質的影響既涉及陰極反應又涉及陽極反應。混合控制腐蝕體系比陰極極化控制腐蝕體系明顯。
  (2) 陰極區面積
  (3) 金屬表面的狀態
析氫腐蝕 -鋼鐵析氫腐蝕示意圖

析氫腐蝕

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