金属腐蚀与防护课后习题答案.

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14、混合电位理论的基本假说是什么? 答案：混合电位理论包含两项基本假说：

（1）任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应。 （2）电化学反应过程中不可能有净电荷积累。

根据混合电位理论，腐蚀电位是由同时发生的两个电极过程，即金属的氧化和腐蚀剂的还原过程共同决定的，是腐蚀体系的混合电位。因此，根据腐蚀极化图很容易确定腐蚀电位并解释各种因素对腐蚀电位的影响。而根据腐蚀电位的变化却不能准确判断腐蚀速度的大小或变化。必须测定相应的极化曲线，根据腐蚀极化图或动力学方程式才能确定腐蚀速度，研究腐蚀动力学过程和机理。

15、何谓差异效应?产生负差异效应的原因是什么？ （1） 答案：差异效应现象和定义

图中开关又断开的情况下，锌试样处于自腐蚀状态，锌上的析氢速度为V0。然后接通开关，使锌试样与同溶液中的电位正的金属铂连通，锌上的析氢速度为V1，则

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（2）差异效应的腐蚀极化图解释 （3）负差异效应，及其形成原因

16、为什么说防腐就是防水？（可从极化与去极化角度解释）

答案：在一般情况下，具备腐蚀电池条件后，腐蚀初始速度较大，但很快变慢，直至很小。此现象称为极化现象。但当环境有水存在时，会发生： 氢去极化腐蚀：氢离子还原为氢气。

+

酸性介质中： 2H＋2e → H2 ++

反应步骤如下： H H2 O → H＋ H2 O +

H＋M（e）→ MH MH ＋MH → H2 ＋2M +

或 MH ＋ H＋M（e）→ H2 ＋2M 碱性介质中：

-- H2O＋M（OH）→ OH＋M(H2O ) -

M(H2O ) → M（ H）＋ OHM（ H）＋ M（ H）→ H2 ＋2M

氢离子小，得电子后变相，使反应不断进行，去极化能力强。 氧去极化腐蚀

氧分子在阴极上的还原反应(生成H2O、OH-)的电化学腐蚀称为氧去极化腐蚀。 由于氧分子的非离子化，氧分子在溶液中的溶解度较小（常压下最高浓度约为 10-4mol/L）,所以，氧向金属表面的输送过程如下： ①通过空气-溶液界面融入溶液，

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②以对流或扩散方式通过溶液的主要厚度层，

③以扩散方式通过金属表面的溶液静止层而到达金属表面。 一般认为步骤③是传质最慢步骤。 在酸性介质中氧电极过程为：

-

形成半价氧离子 O2 ＋e → O2- +

形成二氧化一氢 O2＋H→ HO2-形成二氧化一氢离子 HO2 ＋e → HO2 形成过氧化氢 HO2形成水 H2O2 ＋ 2H

-

+

＋H→ H2O2

+

＋2e → 2H2O

或 H2O2 → 1/2 O2 ＋ H2O +

总反应 O2 ＋ 4H＋4e → 2H2O

一般认为，第一步骤为控制步骤。

氢离子小，来源广泛，还原产物离开溶液。总的表现出氢去极化能力很强。氧在水中溶解有限，扩散速度较慢，但过电位较小。总的表现出氧去极化能力相对较小。

结论：H+(H2O)和O2是防腐的主要敌人，防腐应该说就是防水、防酸和防氧。显然，去湿，调整pH值，除氧是防腐的首要问题。 17、金属钝化的概念及钝化图和应用

答案：金属在腐蚀过程中，由于极化，尤其是阳极极化，使腐蚀速度急剧下降，这在金属防腐中有重要意义。

要利用这一现象，即必须研究金属极化的规律。由于阳极极化使金属的腐蚀减缓，因此，把阳极极化称为金属的钝化。 钝化过程可划为四个阶段

㏒I ㏒I2 ㏒I1 ㏒I3-4

活化溶解区：随电位升高值E1,电流密度由I1逐渐增加至I2,电位达到E2就不再增加。称E1为初始电位，称I1为初始电流密度， E2为致钝电位， I2为致钝电流密度。 人们称E1—E2区为活化溶解区。

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0

E1 E2 E3

E4

E

活化—钝化过渡区：电位到达E2之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达E3时，电流密度稳定一较小值I3 。人们称E3对应的电流密度I3为维钝电流密度，称E2—E3区为活化—钝化过渡区。

钝化区：电位到达E3后，随电位升至E4时，电流密度始终维持在I3 。 在E3—E4电位区间内，当电流密度小于I3时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意义。人们称E3—E4电位区间为钝化区。

过钝化区：当电位到达E4后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子或变成可溶性阴离子或升华，或再更高的为电场作用下，氧化膜的半导体性质已不能够保护金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于E4电位为过钝化区。

结论：由金属钝化过程㏒I—E曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。

显然，钝化区的E3越低，E4越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。 18、关于金属钝化的解释有几种理论？简述各理论并比较？

（1）成相膜理论

这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。

（2）吸附理论

吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的反应能力降低了，因而发生了钝化。 （3）两种理论的比较 共同点；差异点

19、什么叫局部腐蚀？为什么说局部腐蚀比全面腐蚀更有害？ 答案：全面腐蚀：腐蚀在整个金属表面上进行。

局部腐蚀：腐蚀集中在金属表面局部，大部分几乎不发生腐蚀。

全面腐蚀的阴阳极尺寸微小且紧密靠拢、动态变化不定，在微观上难以分辨，在宏观上更不能区别。

局部腐蚀的阴阳极区独立存在，至少在微观上可以分开。阳极区面积小，阴极区面积大。 有人把全面腐蚀归为化学腐蚀，把局部腐蚀归为化学腐蚀。很明显，全面腐蚀可以预测，易于观察变化，容易预防和发现，危害较小；对于局部腐蚀，由于发生在局部，甚至发生在金属的内部，极具隐蔽性，不易观察和发现，往往预测不到而毫无预兆突然发生，危害性较大。目前，由于局部腐蚀的预测和防止还存在困难，故局部腐蚀引发的突然灾难事故，远远大于全面腐蚀带来的事故。

20、电偶腐蚀的概念、因素、控制 答案：

⑴电偶腐蚀的概念

异金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流通过，是电位较低的金属加速溶解，造成接触处的局部腐蚀；而电位较高的金属，溶解速度反而减少。

上述的本质是两种不同的金属电极构成宏观原电池腐蚀，称为电偶腐蚀，亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。

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