电化学腐蚀及其影响因素

1.电化学腐蚀

假如将一根导线连接浸在某种电解液中的两块不同的金属板,就会发现有电流流动和电化学反应发生,这种结构组成了原电池。如果由锌板和铜板组成,则会发现锌板会逐渐消耗,而在铜板上有气泡出现(图5-33)。锌板作为电池的阳极而铜板作为阴极,两块金属板上发生了电化学反应。

用不同的金属组合研究,就可以排列出金属的电动序,如Mg>A1>Zn>Fe>Sn>Cu。当两种金属在电解液中连接时,处于前面位置的金属为阳极,后面的为阴极。例如Zn-Fe成对,Zn是阳极;而Fe-Cu成对,Fe是阳极。前者Zn被腐蚀,后者Fe被腐蚀。各种金属的反应活性还可以根据其标准电极电势值(表5-7)来判断,标准电势负值越高,表明该金属越容易被氧化成为离子;反之,标准电势正值越高,表明该金属越不容易被氧化。

钢的种类很多,它们都是铁和碳与其他金属的合金。各种钢因组成不同以及钢件机械应变的存在使之对腐蚀的敏感性亦不同。结构中的非均匀性组成很容易引起电化学反应,从而引起铁的腐蚀。例如,冷轧钢比热轧钢更易腐蚀,受到撞击的钢板撞击点附近也会形成阳极和阴极区。

2.影响因素

(1)溶解氧如图5-34所示,随着溶液中氧气浓度的增加,腐蚀速率也随之增加,但达到最大值后又下降。

(2)盐浓度电化学腐蚀的形成需要有一个完整的电路,因此,盐的存在无疑会增加水的电导率,从而加速腐蚀。同时,铁的氯化物或硫酸盐比氢氧化亚铁的溶解度大,因此加速了铁离子向溶液中的扩散速率,从而导致腐蚀速率增加。也有人提出,钠离子可以与钢上的氧化铁薄层起反应生成氢氧化钠,故也会加速腐蚀。图5-35表示了水中氯化钠与钢的腐蚀速率的关系。虚垂线是海水中的盐浓度,大约在该浓度以上,腐蚀速率随盐浓度的增加而降低,这是由于盐溶液里氧气的溶解度随着盐浓度的增加而降低的缘故。