【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 反應(yīng)步驟的不同，可將電極極化的原因分為三種情況： 活化極化、濃度極化和電阻極化 。 （ 1）活化極化 (active polarizaion) 由于電極上電化學(xué)反應(yīng)速度緩慢而引起的極化稱(chēng)為活化極化，亦稱(chēng)電化學(xué)極化。 （ 2）濃度極化 (concentration polarization) （ 3）電阻極化 (resistence polarization) 由于反應(yīng)物質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)物傳遞速度太慢而引起的極化稱(chēng)為濃度極化。電極附近溶液中離子濃度和整個(gè)溶液中離子濃度不同引起的濃度差過(guò)電位，隨著電流密度增大，濃度過(guò)電位也隨之升高。 某些電極表面在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)生成一層氧化膜或其他物質(zhì)，使電池系統(tǒng)的電阻 R隨之增加而引起極化。 33 ? 極化規(guī)律 極化規(guī)律舉例 交換電流密度 極化規(guī)律分析 極化規(guī)律 34 在使用金屬的過(guò)程中，人們不僅關(guān)心它是否會(huì)發(fā)生腐蝕 (熱力學(xué)可能性 )，更關(guān)心其腐蝕速度的大小 (動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 )。以便采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 對(duì)于電化學(xué)腐蝕來(lái)說(shuō)，還常用電流密度來(lái)表示其腐蝕速度。因?yàn)樵诜€(wěn)態(tài)下通過(guò)腐蝕電池的電流與金屬陽(yáng)極溶解速度的大小有著嚴(yán)格的當(dāng)量關(guān)系 (Faraday定律 )。 （ 1）腐蝕原電池的極化 根據(jù)歐姆定律，影響電池電流大小的因素有兩個(gè)： 一是回路的電阻；二是兩電極間的電位差 。 35 （ 2）極化曲線(xiàn)與腐蝕極化圖 腐蝕極化圖是一種電位 — 電流圖，它是把表征腐蝕電池特征的陰、陽(yáng)極極化曲線(xiàn)畫(huà)在同一張圖上構(gòu)成的。若將兩個(gè)極化曲線(xiàn)簡(jiǎn)化成直線(xiàn)，可得到如圖 ，此極化圖是英國(guó)腐蝕科學(xué)家 Evans及其學(xué)生們于 1929年首先提出和使用的，故稱(chēng) Evans圖。 1）電極極化曲線(xiàn) 通常由極化曲線(xiàn)來(lái)判斷極化程度的大小。極化曲線(xiàn)是表示電極電位與通過(guò)的電流密度之間的關(guān)系曲線(xiàn)。極化曲線(xiàn)的斜率，即極化率，表示電極的極化性能，可用以判斷極化程度的大小。 2）腐蝕極化圖 36 腐蝕極化圖 Ec0 Ea0 Ecorr Icorr S E I 陰極極化曲線(xiàn) 陽(yáng)極極化曲線(xiàn) 37 3）腐蝕速度控制因素 腐蝕速度既取決于腐蝕的驅(qū)動(dòng)力 — 腐蝕電池的起始電勢(shì)差 (EO,CEO,A)，也決定于腐蝕的阻力陰、陽(yáng)極的極化率 Pc和 PA，以及歐姆電阻 R。這三項(xiàng)阻力任意一項(xiàng)都可能明顯地超過(guò)另兩項(xiàng)，在腐蝕過(guò)程中對(duì)速度起控制作用，稱(chēng)為控制因素。利用極化圖可以非常直觀(guān)地判斷腐蝕的控制因素。 腐蝕極化圖的基本形式 38 4）腐蝕極化圖的應(yīng)用 ? 腐蝕極化圖是研究電化學(xué)腐蝕的重要工具，用途很廣。例如，利用極化圖可以確定腐蝕的主要控制因素、解釋腐蝕現(xiàn)象、分析腐蝕過(guò)程的性質(zhì)和影響因素、判斷添加劑的作用機(jī)理．以及用圖解法計(jì)算多電極體系的腐蝕速度等。可以說(shuō)，極化圖是腐蝕科學(xué)最重要的理論工具之一。 39 ? 定義： 消除或減弱引起電化學(xué)極化的因素，促使電極反應(yīng)加速進(jìn)行，稱(chēng)為去極化作用。 ? 去極化劑： 凡能在陰極上與電子結(jié)合發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)，也稱(chēng)氧化劑，如氧和氫離子。 ? 氫去極化腐蝕（析氫腐蝕） ：酸性電解質(zhì)溶液中。 2H++2e H2 ? 氧去極化腐蝕（耗氧腐蝕）： 中性或堿性電解質(zhì)溶液中，如碳鋼在水中的腐蝕， O2+2H2O+4e 4OH ? 極化減慢腐蝕，去極化加速腐蝕。 40 五、金屬的鈍化 (passivation) （ 1）鈍化的現(xiàn)象 鈍化的概念最初來(lái)自法拉第對(duì)鐵在硝酸溶液中變化的觀(guān)察。如下圖所示。這一異常現(xiàn)象稱(chēng)為鈍化 (Passivation)。即在某些環(huán)境條件下金屬失去了化學(xué)活性。 鐵的溶解速度與 HNO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25％） 41 鈍化的影響因素 ? 化學(xué)因素（氧化劑） ? 電化學(xué)因素（外加電流引起陽(yáng)極極化） 42 （ 2）金屬鈍態(tài)的特征 引起金屬鈍化的因素有化學(xué)及電化學(xué)兩種。由鈍化劑引起的金屬鈍化，通常稱(chēng)為“化學(xué)鈍化”。外加電流引起的陽(yáng)極極化也可引起金屬的鈍化，是電化學(xué)鈍化，稱(chēng)為“電化學(xué)鈍化” 具有活化 /鈍化轉(zhuǎn)變行為的金屬陽(yáng)極極化曲線(xiàn)示意圖 43 六、 土壤腐蝕 （一）土壤腐蝕 的原因 ? 土壤具有電解質(zhì)溶液的特性 ? 土壤中往往有雜散電流通過(guò)金屬管道，使金屬管道受到腐蝕 ? 土壤中有細(xì)菌的存在，細(xì)菌的作用而引起金屬管道的細(xì)菌腐蝕 44 An example of bare steel pipe installed for gas service. Note the deep corrosion pits that have formed. Operators should never install bare steel pipe underground. 45 （二）土壤性質(zhì)對(duì)腐蝕過(guò)程的影響 （ 1）土壤中含有多種礦物質(zhì)，其可溶鹽的含量與成分是形成電解質(zhì)溶液的主要因素。 （ 2）土壤結(jié)構(gòu)不同將直接影響土壤的含水量＆透氣性等物理性質(zhì)，進(jìn)而影響金屬構(gòu)件的腐蝕過(guò)程。 （ 3）土壤中的含氧量對(duì)腐蝕過(guò)程的影響也很大。 一般來(lái)說(shuō)，土壤的含鹽量、含水量越大，土壤的電阻率越小，土壤的腐蝕性也越強(qiáng)。但是土壤的上述物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響程度是綜合的，國(guó)外對(duì)此采用了綜合評(píng)價(jià)方法，如德國(guó)的 DIN50929關(guān)于土壤腐蝕性評(píng)價(jià)，利用模糊數(shù)學(xué)理論進(jìn)行總和評(píng)估以及美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)提出的外腐蝕直接評(píng)價(jià)方法等。 46 （三）土壤中的腐蝕特點(diǎn) ? 形成宏電池 ? 氧濃差電池 ? 腐蝕性小于水的 47 （四） 土壤中的腐蝕類(lèi)型 ? 1．微電池和宏觀(guān)電池引起的土壤腐蝕 圖 18管道在結(jié)構(gòu)不同的土壤中所形成的氧濃差電池 48 ? 2．雜散電流引起的土壤腐蝕 圖 19土壤中雜散電流腐蝕示意圖 3．土壤中的微生物腐蝕 49 七、金屬構(gòu)件在水中的腐蝕 （一）金屬構(gòu)件在淡水中的腐蝕