材料腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)題

適用于材料成型與控制專業(yè)

一、名詞解釋

1、腐蝕:

材料與所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料的變質(zhì)和破壞。

2、腐蝕原電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池；

特點：1.陽極反應(yīng)都是金屬的氧化反應(yīng)，造成金屬材料的破壞

2.反應(yīng)最大限度的不可逆

3.陰、陽極短路，不對外做功

3.腐蝕電池的工作環(huán)節(jié)：1.陽極反應(yīng)通式：Me→Men++ne

可溶性離子，如

Fe-2e＝Fe2+

；2.陰極反應(yīng)通式：D+me＝[D.me]

2H++2e＝H2

析氫腐蝕或氫去極化腐蝕；3.電流回路

金屬部分：電子由陽極流向陰極溶液部分：正離子由陽極向陰極遷移

4.形成腐蝕電池的原因：金屬方面：成分不均勻；表面狀態(tài)不均勻；組織結(jié)構(gòu)不均勻；應(yīng)

力和形變不均勻；

“亞微觀”不均勻；環(huán)境方面：金屬離子濃度差異；氧濃度的差異；

溫度差異

5.交換電流密度：當(dāng)電極反應(yīng)處于平衡時，電極反應(yīng)的兩個方向進(jìn)行的速度相等，此時按兩

個反應(yīng)方向進(jìn)行的陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的電流密度絕對值叫做交換電流密度。

6.電動序：將各種金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位

E0的數(shù)值從小到大排列起來，就得到

“電動序”。

7.腐蝕電位：金屬在給定腐蝕體系中的電極電位

。電偶序：在某給定環(huán)境中，以實測的金屬和合金的自然腐蝕電位高低，依次排列的順序

8.電化學(xué)腐蝕傾向的判斷：自由焓準(zhǔn)則

當(dāng)△G<0，則腐蝕反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

|Δ

G|愈大則腐蝕傾向愈大。當(dāng)△G=

0，腐蝕反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)△G>

0，腐蝕反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

9.電極：金屬浸于電解質(zhì)溶液中所組成的系統(tǒng)。

10.電位:金屬和溶液兩相之間的電位差叫做電極系統(tǒng)的絕對電極電位，簡稱電位，記為E。

11.電極電位：電極系統(tǒng)中金屬與溶液之間的電位差稱為該電極的電極電位。

11、平衡電位：當(dāng)電極反應(yīng)達(dá)到平衡時，電極系統(tǒng)的電位稱為平衡電位，記為

Ee

意義：

當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時，電極反應(yīng)的正逆方向速度相等，凈反應(yīng)速度為零。在兩相ｃ、a

之間物質(zhì)的遷移和電荷的遷移都是平衡的。

12.、非平衡電位：當(dāng)電極反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，電極系統(tǒng)電位稱為非平衡電位

13.標(biāo)準(zhǔn)電位：電極反應(yīng)的各組分活度(或分壓)都為

1，溫度為

250

C

時，平衡電位

Ee

等

于

E0，E0

稱為標(biāo)準(zhǔn)電位。

14.平衡電位的意義：平衡電位總是和電極反應(yīng)聯(lián)系在一起的。當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時

電極反應(yīng)的正方向速度和逆方向速度相等，凈反應(yīng)速度為零。

在兩相之間物質(zhì)的過程和

電荷的遷移都是平衡的。

15.活化極化：

電子轉(zhuǎn)移步驟的阻力所造成的極化叫做活化極化，或電化學(xué)極化；

濃度極化：

液相傳質(zhì)步驟的阻力所造成的極化叫做濃度極化，或濃差極化。電極反應(yīng)是受電化學(xué)反應(yīng)速度控制。

16.陽極極化(陰極極化)

答：當(dāng)通過電流時陽極電位向正的方向移動的現(xiàn)象，稱為陽極極化。（當(dāng)通過電流時陰極電位向負(fù)的方向移動的現(xiàn)象，稱為陰極極化）

17.極化：由于電極上有凈電流通過，電極電位顯著地偏離了未通過凈電流時的起

始點位的變化現(xiàn)象。

去極化：消除或減弱陽極和陰極的極化作用的電極過程稱為去極化作用，則能消除或減弱極化的現(xiàn)象稱為去極化。

19.鈍性:金屬或合金在一定條件下有活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)的過程為鈍化，金屬或合金鈍化后所具有的耐蝕性為鈍性。

20．混合電位：指腐蝕過程可分為兩個或兩個以上的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，且反應(yīng)過程不會有凈電荷的積累，也稱為自腐蝕電位。

21.吸氧腐蝕：指金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)引起陽極金屬或合金不斷溶解的腐蝕現(xiàn)象。

析氫腐蝕

以氫離子作為去極化劑的腐蝕過程，稱為析氫腐蝕

22.材料失效的三種形式是：

斷裂、磨損

和

磨蝕。

23.全面腐蝕

：是指整個金屬表面均發(fā)生腐蝕，它可以是均勻的也可以是不均勻的。

17．局部腐蝕：指僅局限或集中在金屬的某一特定部位的腐蝕，其腐蝕速度遠(yuǎn)大于其他部位的腐蝕速度。

24.應(yīng)力腐蝕

：是指敏感材料在拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的斷裂。

25.晶間腐蝕

：是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界發(fā)生的一種局部腐蝕。在金屬（合金）表面無任何變化的情況下，使晶粒間失去結(jié)合力，金屬強(qiáng)度完全喪失，導(dǎo)致設(shè)備突發(fā)性破壞。

26.腐蝕疲勞

：是指材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂。

點（孔）腐蝕：是一種腐蝕集中在金屬（合金）表面數(shù)十微米范圍內(nèi)且向縱深發(fā)展的腐蝕形式。

27.縫隙腐蝕：由于縫隙的存在，使縫隙內(nèi)溶液中與腐蝕有關(guān)的物質(zhì)遷移困難而引起縫隙內(nèi)金屬的腐蝕的現(xiàn)象。

28.選擇性氧化：如果合金中B組元的濃度低于臨界濃度，則最初在合金表面只形成AO，B組元從氧化膜/金屬界面向合金內(nèi)部擴(kuò)散。但由于B組元與氧親和力大，隨著氧化的進(jìn)行，當(dāng)界面處B的濃度達(dá)到形成BO的臨界濃度時，將發(fā)生B+AO---A+BO的反應(yīng)，氧化產(chǎn)物將轉(zhuǎn)變?yōu)锽O。這種情形稱為合金的選擇性氧化。

29.選擇腐蝕：是指多元合金中較活潑組分或負(fù)電性金屬的優(yōu)先溶解。

30.腐蝕疲勞:材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂。

磨損腐蝕指在磨損和腐蝕的綜合作用下材料發(fā)生的加速腐蝕破壞。有三種表現(xiàn)形式：

摩振腐蝕、湍流腐蝕

和

空泡腐蝕。

31.電化學(xué)保護(hù)：通過施加外電動勢將被保護(hù)的金屬的電位移向免蝕區(qū)或鈍化區(qū)，以減小或防止金屬腐蝕的方法。

32.陰極保護(hù)：將被保護(hù)的金屬與外加直流電源的負(fù)極相連，在金屬表面通入足夠的陰極電流，使金屬電位變負(fù)，陰極極化以降低或防止金屬腐蝕的方法。

33.陽極保護(hù)：將被保護(hù)的金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，在電解質(zhì)溶液中使金屬構(gòu)件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度顯著降低，使設(shè)備得到保護(hù)。

34.外加電流陰極保護(hù)法：將被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相連，使之成為陰

極，陽極為一個不溶性的輔助電極，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，二者組成宏觀電池實現(xiàn)陰極保護(hù)的方法。

13.犧牲陽極陰極保護(hù)法:

在被保護(hù)的金屬上連接電位更負(fù)的金屬或合金作為陽極，依靠它不斷溶解所產(chǎn)生的陰極電流對金屬進(jìn)行陰極極化。

35．保護(hù)電位：在陽極極化曲線中，在極化電流上升時進(jìn)行回掃，與正掃曲線相交，此點的電位稱為保護(hù)電位。

二、判斷題

1、陰極反應(yīng)是電解質(zhì)中的金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)程。(×)

2、只能導(dǎo)致金屬材料腐蝕破壞而不能對外做有用功的短路原電池稱為腐蝕電池。(√)

3、在電極系統(tǒng)中，溶液中金屬離子濃度越高，電極的電極電位越負(fù)。(×)

4、電極反應(yīng)達(dá)到平衡時所具有的電位，通常稱為平衡電極電位。(√)

5、因外電流流入或流出，電極系統(tǒng)的電極電位隨電流密度改變所發(fā)生的偏離平衡電極電位的現(xiàn)象稱為電極極化現(xiàn)象。(√)

6、由于腐蝕介質(zhì)中去極化劑的存在，使得單一金屬不能夠與腐蝕介質(zhì)構(gòu)成腐蝕電池。(×)

7、在對金屬實施電化學(xué)保護(hù)時，為避免氫損傷，陰極保護(hù)電位不能高于析氫電位。(×)

8、非氧化性酸的腐蝕速度隨氫氧根離子濃度的增加而上升。(×)

9、在覆層缺陷處形成的腐蝕電池中，陽極性覆蓋層能夠?qū)w金屬起到陽極保護(hù)作用。(√)

10、在生產(chǎn)中的有色金屬零件和黑色金屬零件集中堆放。(×)

11.發(fā)生電化腐蝕時都有能量的轉(zhuǎn)變，且被腐蝕的金屬總是失電子。(×)

12.非平衡電極電位的物質(zhì)交換和電荷交換均不平衡。(×)

13.在充氧的H2SO4

中Cu

片首先發(fā)生吸氧腐蝕，然后發(fā)生析氫腐蝕。(×)

14.對氫脆敏感的材料不能采取陰極保護(hù)。(√)

三、填空題

1.材料腐蝕是指材料由于環(huán)境的作用而引起的破壞和變質(zhì)。

2.金屬的電化學(xué)腐蝕的發(fā)生條件是金屬或合金的化學(xué)成分不均一，含有各種雜質(zhì)和合金元.存在，組織結(jié)構(gòu)不均一，物理狀態(tài)不均一，表面氧化（保護(hù)）膜不完整。

3.根據(jù)腐蝕傾向的熱力學(xué)判據(jù)，金屬發(fā)生腐蝕的電化學(xué)判據(jù)為（(△G)T,P＜0）。

4．Pb在酸性含氧的水溶液中會發(fā)生

吸氧

腐蝕。

5．氧去極化腐蝕速度主要取決于（溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面的放電速度）。

6．在氧去極化的電化學(xué)反應(yīng)中，對于敞開體系，當(dāng)溫度升高時，腐蝕速度（降低）。

7.發(fā)生析氫腐蝕的條件介質(zhì)中必須有

H

+

存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須低于氫的平衡電極電位。

8．點蝕通常發(fā)生在（有鈍化膜）金屬表面上，并且介質(zhì)條件為（含有Cl-離子）。

9．縫隙腐蝕發(fā)生應(yīng)滿足的條件為：（氧濃差電池與閉塞電池自催化效應(yīng)共同作用）。

10、一般涂層的結(jié)構(gòu)包括

底漆、中間層、面

漆。

11、發(fā)生吸氧腐蝕時，在堿性介質(zhì)中陰極反應(yīng)式

（O2

+

2H2O

+

4e

=

4OH-），在酸性介質(zhì)中

陰極反應(yīng)式（O2

+

4H+

+

4e

=

2H2O）

12、析氫腐蝕體系主要受

活化

極化控制，而吸氧腐蝕體系主要受

濃差

極化控制。

13、在陰極保護(hù)中,判斷金屬是否達(dá)到完全保護(hù),通常用

最小保護(hù)電位、最小保

護(hù)電流密度

判斷。

14、發(fā)生析氫腐蝕的條件

介質(zhì)中必須有

H

+

存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須低于氫的平衡電極電位。

15．按緩蝕劑的作用機(jī)理，可將緩蝕劑分為：陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑，其中陽極型緩蝕劑用量不足易造成孔蝕。

16．在電化學(xué)保護(hù)法中，如控制不當(dāng)，外加電流陰極保護(hù)法易造成雜散電流腐蝕，陽極保護(hù)法易加劇金屬的腐蝕。

17.金屬發(fā)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的傾向均可用自由能進(jìn)行判斷。

18.陽極保護(hù)基本原理是將金屬進(jìn)入陽極極化，使其進(jìn)入鈍化區(qū)而得到保護(hù)。

19.材料的防護(hù)常從以下五方面進(jìn)行:(1)正確選材;(2)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計;(3)

覆蓋層保護(hù);(4)電化學(xué)保護(hù);(5)緩蝕劑保護(hù)。

20.合金中的雜質(zhì)、碳化物等第二相一般是作為陰極，使合金的腐蝕速度

加

快。

21.由于生成了H2CO3，使CO2

對金屬構(gòu)件有極強(qiáng)的腐蝕性。

22.在電化學(xué)腐蝕中，腐蝕速度可以用

電流密度i

表征。

23.就腐蝕的危害性而言，局部腐蝕和全面腐蝕，局部腐蝕的危害更大。

24．在氧去極化的電化學(xué)反應(yīng)中，對于敞開體系，當(dāng)溫度升高時，腐蝕速度降低。

25.發(fā)生析氫腐蝕的條件

介質(zhì)中必須有

H

+

存在和腐蝕電池的陽極金屬電位必須(低

于)氫的平衡電極電位。

1、金屬的腐蝕過程，其實質(zhì)就是金屬單質(zhì)被（氧化）形成化合物的過程。

2、金屬材料的化學(xué)腐蝕是指金屬表面與（環(huán)境）介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。

3、借助于氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)椋娔埽┑难b置叫做原電池。

4、當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時，電極反應(yīng)的正方向速度和逆方向速度（相等）。

5、當(dāng)金屬與介質(zhì)或不同金屬相接觸時，（電化學(xué)腐蝕）時才發(fā)生腐蝕。

6、電極的任何去極化過程，都將導(dǎo)致金屬腐蝕速度的（加快）。

7、兩種或兩種以上的異種金屬或合金、甚至同一金屬的不同部位，在腐蝕介質(zhì)中相互接觸時，都將因（腐蝕）電位的不同而發(fā)生電偶腐蝕現(xiàn)象。

8、金屬電化學(xué)腐蝕導(dǎo)致氫損傷的主要原因是因為（析氫）反應(yīng)。

9、金屬在鹽酸中的腐蝕速度隨鹽酸濃度的（升高）而上升。

10、靜止淡水中金屬腐蝕的過程主要受（氧）的擴(kuò)散步驟所控制。

11、按潮濕程度，大氣腐蝕可分為（干大氣腐蝕）（潮大氣腐蝕）（濕大氣腐蝕）。

12、涂料的組成分為三部分：（主要成膜物質(zhì)）（次要成膜物質(zhì)）（輔助成膜物質(zhì)）。

13、陰極保護(hù)分為（犧牲陽極保護(hù)）和（外加電流陰極保護(hù)）兩種。

14、能阻止或減緩金屬腐蝕的物質(zhì)就是（緩蝕劑）

15、金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬由能量高的（單質(zhì)狀態(tài)）向能量低的化合物狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。

16、按腐蝕反應(yīng)的機(jī)理分，腐蝕分為（化學(xué)腐蝕）和（電化學(xué)腐蝕）。按腐蝕形態(tài)分，腐蝕分為（全面腐蝕）和（局部腐蝕）。

17、根據(jù)控制步驟的不同，可將極化分為兩類，（電化學(xué)極化）和（濃差極化）。

18、混合電位理論：當(dāng)一個電絕緣的金屬試件腐蝕時，（總氧化速度）與（總還原速度）相等。

19、腐蝕定義中所指的（材料）是內(nèi)因，（環(huán)境）是外因。

20、常見的局部腐蝕有（電偶腐蝕）（點蝕）（縫隙腐蝕）（晶間腐蝕）及（應(yīng)力腐蝕破裂）等。

21、由閉塞電池引起的孔內(nèi)酸化作用從而加速腐蝕的作用，稱為（自催化酸化作用）。

22、縫寬在（0.025~0.1）mm之間的微小縫隙才能發(fā)生縫隙腐蝕。

23、對于縫隙腐蝕，（氧濃差電池）的形成，對腐蝕開始起促進(jìn)作用，而（自催化酸化作用）是造成腐蝕加速的根本原因。

24、縫隙腐蝕的起因是（氧濃差電池）的作用，（閉塞電池的酸化自催化作用）是造成縫隙腐蝕加速進(jìn)行的根本原因。

25、金屬發(fā)生高溫氧化時，氧化膜具有保護(hù)性的必要條件是

PBR>1。

發(fā)生應(yīng)力腐蝕的3個基本條件是(敏感的金屬材料)、(特定的腐蝕介質(zhì))、(足夠大的拉伸應(yīng)力)，應(yīng)力腐蝕斷裂分3個階段，依次為(孕育期)、(裂紋擴(kuò)展期)(快速斷裂期)。

二、選擇題

1.下列哪種說法是錯誤的？（B）

A、化學(xué)腐蝕是金屬與環(huán)境介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的損傷。

B、化學(xué)腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。

C、高溫會加速化學(xué)腐蝕。

D、如果腐蝕產(chǎn)物很致密的話，能形成保護(hù)膜，減慢腐蝕速度，甚至使腐蝕停止下來。

2.電化學(xué)腐蝕中（B）

A．電位高的金屬容易被腐蝕。

B.電位低的金屬容易被腐蝕。

C．兩種金屬同時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

D.無論是否有電解質(zhì)溶液存在，只要有電位差就會發(fā)生腐蝕。

3.下列哪種說法正確？（D）

A、化學(xué)腐蝕發(fā)生在有電位差的兩種金屬接觸面處。

B、對于化學(xué)腐蝕來說，電位低的金屬容易被腐蝕。

C、溫度對化學(xué)腐蝕沒有影響。

D、化學(xué)腐蝕是金屬與環(huán)境介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的損傷

4.構(gòu)件外觀可能沒有明顯變化的腐蝕是什么腐蝕？

（D）

A.表面腐蝕。

B.絲狀腐蝕。

C.磨損腐蝕。

D.晶間腐蝕。

5.根據(jù)腐蝕的過程將腐蝕分為（B)

A.全面腐蝕和局部腐蝕

B.化學(xué)和電化學(xué)腐蝕

C.大氣腐蝕和海水腐蝕D.應(yīng)力腐蝕和微生物腐蝕

6.晶體中的空位屬于（C）。

A、線缺陷

B、面缺陷

C、點缺陷

D、體缺陷

7.點腐蝕是金屬表面（A）由于微電池作用而發(fā)生的腐蝕。

A.某個局部B.基體大部

C

.基體全部

金屬在腐蝕介質(zhì)中同時受（B）作用而發(fā)生的腐蝕，叫疲勞腐蝕。

A.熱應(yīng)力

B.交變應(yīng)力

C

.殘余應(yīng)力

8.金屬電偶腐蝕（D）

A．與兩種相互接觸金屬之間的電位差無關(guān)。

B.與是否存在腐蝕介質(zhì)無關(guān)。

C．發(fā)生在電極電位相同的兩種金屬之間。

D.取決于兩種相接觸金屬之間的電位差

9.應(yīng)力腐蝕是（B）

A、發(fā)生在受拉應(yīng)力的純金屬中的一種腐蝕開裂。

B、發(fā)生在受恒定拉應(yīng)力作用的合金構(gòu)件中的一種腐蝕開裂。

C、發(fā)生在受壓應(yīng)力的純金屬中的一種腐蝕開裂。

D、發(fā)生在受壓應(yīng)力作用的合金構(gòu)件中的一種腐蝕開裂。

10.應(yīng)力腐蝕的三要素是（D）

A、純金屬、拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)環(huán)境。

B、純金屬、剪應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)環(huán)境。

C、拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，腐蝕介質(zhì)。

D、合金，恒定拉應(yīng)力，腐蝕介質(zhì)

11.鋁合金的絲狀腐蝕（D）

A、是金屬表面發(fā)生的均勻腐蝕。

B、是由于金屬暴露在氧中而發(fā)生的腐蝕。

C、是由于熱處理不當(dāng)而發(fā)生的腐蝕。

D、其特征是漆層下面有隆起。

12.不能用來解釋不銹鋼點蝕機(jī)理的是：（A）

A．

能斯特公式

B自催化酸化作用C．閉塞電池

D．“環(huán)狀”陽極極化曲線

13.、腐蝕疲勞發(fā)生的條件是（C）

A特定材料和敏感介質(zhì)

B靜應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)

C交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)

D特定材料和靜應(yīng)力

14.下列材料在相同條件下較易腐蝕的是（B）

A金屬材料表面均勻

B金屬材料表面粗糙

C金屬材料電位較正

D金屬材料表面光滑

15．能夠用來判斷金屬電化學(xué)腐蝕速度大小的是

D

A．電極電位

B．能斯特公式

C．電位－pH圖

D．腐蝕極化圖

16．中性鹽水的陰極極化曲線

D

A.只反映氫去極化行為

B.只反映氧去極化行為

C.先反映氫去極化行為后反映氫和氧共同去極化行為

D.先反映氧去極化行為后反映氧和氫共同去極化行為

17．為了控制奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕，以下方法無效的是：C

A．重新固溶處理

B．穩(wěn)定化處理

C．降低含碳量

D．低溫回火處理

18．鋼鐵設(shè)備在封閉系統(tǒng)的水中發(fā)生耗氧腐蝕時，腐蝕速度隨著溫度的升高而：C

A．增大

B．減小

C．先增大后減小

D．不變

19．下列金屬中最不易發(fā)生鈍化的是：B

A．鉻

B．銅

C．鈦

D．鉬

20．犧牲陽極保護(hù)法的依據(jù)是：D

A.鈍化機(jī)理

B.成膜理論

C.線性極化理論

D.電偶腐蝕原理

21．下列體系中，不屬于應(yīng)力腐蝕的體系是：C

A．低碳鋼在熱濃氫氧化鈉溶液中

B．黃銅在氨水溶液中

C．低碳鋼在海水中

D．不銹鋼在熱的氯離子溶液中

22．不能用來解釋不銹鋼點蝕機(jī)理的是：A

A．能斯特公式

B．自催化酸化作用

C．閉塞電池

D．“環(huán)狀”陽極極化曲線

23．下列物質(zhì)中不能作為腐蝕過程去極化劑的是：A

A．H2

B．O2

C．Cu2+

D．Cl2

24．進(jìn)行陰極保護(hù)時：B

A．被保護(hù)設(shè)備是陽極

B．輔助電極是陽極

C．設(shè)備的極化電位比自腐蝕電位正

D．輔助電極不受腐蝕

25.下面那個圖與原電池的極化曲線圖最接近：B

26.、下列防腐措施中，屬于電化學(xué)保護(hù)法的是（C）

A、用氧化劑使金屬表面生成一層致密穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜

B、在金屬中加入一些鉻或鎳支撐金屬或合金

C、在輪船的船殼水線以下部分裝上一鋅錠

D、金屬表面噴漆

27.有關(guān)氯離子腐蝕，下列說法錯誤的是：C

A、氯離子容易穿透金屬表面氧化層進(jìn)入金屬內(nèi)部，破壞金屬的鈍態(tài)。

B、氯離子容易被吸附在金屬表面，取代保護(hù)金屬的氧化層中的氧，使金屬受到破壞。

C、大多數(shù)金屬，在含氯離子的溶液中是通過氫去極化而腐蝕的，所以在氯離子濃度高的時候，容易產(chǎn)生腐蝕。

D、氯離子的電負(fù)性質(zhì)高，離子半徑相對較小，使得其對金屬的腐蝕很容易發(fā)生。

四、簡答題

1、化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的主要差別是什么

答:化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的主要差別在于:化學(xué)腐蝕是金屬直接與周圍介質(zhì)發(fā)生純化

學(xué)作用而引起的腐蝕,腐蝕中沒有自由電子的傳遞;電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液

中由于原電池的作用而引起的腐蝕,腐蝕中有自由電子的傳遞。

2、金屬點蝕一般在什么條件下發(fā)生?以鋁材在充氣的NaCl溶液中孔蝕為例簡述小孔腐蝕的機(jī)理。

答:金屬點蝕發(fā)生條件有:(1)表面容易產(chǎn)生鈍化膜的金屬材料;(2)有特殊介質(zhì)離子存在;(3)電位大于點蝕電位。

點蝕的發(fā)展機(jī)理目前主要用蝕孔內(nèi)自催化機(jī)制作用(閉塞腐蝕電池理論)。鋁材易于鈍化，在充氣的NaCl

溶液中，易于形成蝕孔，于是蝕孔內(nèi)外構(gòu)成膜-孔電池，孔內(nèi)金屬處于活化狀態(tài)(電位較負(fù))，蝕孔外的金屬表面處于鈍態(tài)(電位較正)。

孔內(nèi)陽極反應(yīng):

Al→Al

3+

+3e

孔外

陰極反應(yīng):

1/2O2+H2O+2e→2OH

孔口

PH

數(shù)值增高，產(chǎn)生二次反應(yīng):

Al

3+

+2OH

→Al(OH)3



Al(OH)3



沉積在孔口形成多孔的蘑菇狀殼層，使得孔內(nèi)外物質(zhì)交換困難，孔內(nèi)介

質(zhì)相對孔外介質(zhì)呈滯流狀態(tài)?？變?nèi)O2

濃度繼續(xù)下降，孔外富氧，形成氧濃差電池。其作

用加快孔內(nèi)不斷離子化，孔內(nèi)Al

3+

濃度不斷增加，為保持中性，孔外Cl

向孔內(nèi)遷移，與孔內(nèi)

Al

3+

形成AlCl3，AlCl3

濃縮、水解等使得孔內(nèi)

PH

數(shù)值下降，PH

可以達(dá)到

2~3，點

蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去。

孔底

由于孔內(nèi)的酸化、H

+

去極化的發(fā)生以及孔外氧去極化綜合作用，加速孔底金屬溶解速度，從而使蝕孔不斷向縱深迅速發(fā)展。

3、簡述金屬在極化過程中腐蝕速度減慢的主要原因是什么

答:金屬在極化過程中腐蝕速度減慢的原因主要有以下三方面:(1)活化極化。由于電

極反應(yīng)速度緩慢引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢。(2)濃差極化。電極反應(yīng)過程

中,由于電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得很快,而電解質(zhì)中物質(zhì)傳輸過程很緩慢,導(dǎo)致反應(yīng)物擴(kuò)散遷

移速度不能滿足電極反應(yīng)速度的需要,而引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢;生成物從電極表面向溶液深處擴(kuò)散過程的滯后,使反應(yīng)物或生成物在電極表面的濃度和溶液

中的濃度出現(xiàn)差異,形成濃度差,而引起極化,從而造成金屬腐蝕速度減慢。(3)電阻極化。在電極表面生成鈍化膜,從而產(chǎn)生極化,造成金屬腐蝕速度減慢。

4.簡述鈍化產(chǎn)生的原因及鈍化的意義。

化學(xué)因素：由強(qiáng)氧化劑引起的；電化學(xué)因素:外加電流的陽極極化產(chǎn)生的鈍化。

意義：提高金屬材料的鈍化性能；促使金屬材料在使用環(huán)境中鈍化，是腐蝕控制的最有效途徑之一。

5.簡述晶間腐蝕產(chǎn)生的條件、機(jī)理、影響因素及其防止晶間腐蝕的措施。

產(chǎn)生的條件:

組織因素--晶界與晶內(nèi)的物理化學(xué)狀態(tài)及化學(xué)成分不同，導(dǎo)致其電化學(xué)性質(zhì)不均勻;環(huán)境因素--腐蝕介質(zhì)能顯示出晶粒與晶界的電化學(xué)不均勻性。

機(jī)理:

貧化理論和晶間雜質(zhì)偏聚理論。貧化理論：在某些條件作用下，鉻沿晶界擴(kuò)散速度要比晶粒內(nèi)擴(kuò)散慢，補(bǔ)充不上，在晶界上出現(xiàn)貧鉻區(qū)，當(dāng)處于適宜的介質(zhì)條件下時，就會形成腐蝕原電池，Cr23C6及晶粒為陰極，貧鉻區(qū)為陽極而遭受腐蝕。雜質(zhì)偏聚或第二相析出理論：這種晶間腐蝕與σ

相在晶界析出有關(guān)。在過鈍化電位下，發(fā)生的σ相選擇溶解。

影響因素：1）加熱溫度與時間，鋼的最短加熱時間和晶間腐蝕敏感性大小都與它的成分有關(guān)。2）合金成分：碳：奧氏體不銹鋼中碳量愈高，晶間腐蝕傾向愈嚴(yán)重；鉻：能提高不銹鋼耐晶間腐蝕的穩(wěn)定性。鎳：增加不銹鋼晶間腐蝕敏感性。鈦、鈮：高溫能形成穩(wěn)定的碳化物。

防止晶間腐蝕措施。

①變介質(zhì)的腐蝕性；

②采用適當(dāng)?shù)墓に嚧胧┮员M量避免金屬或合金在不適宜的溫度受熱，③采用低碳和高純的不銹鋼或合金，把碳、氮等含量降到合理水平；

④在不銹鋼中添加鈦、鈮等強(qiáng)碳化物形成元素，形成碳化鈦和碳化鈮，以減少晶界貧鉻現(xiàn)象。

6.以不銹鋼在充氣的溶液中孔蝕為例，簡述小孔腐蝕的機(jī)理。

蝕孔內(nèi)的自催化酸化機(jī)制，即閉塞電池作用。蝕孔一旦形成，孔內(nèi)金屬處于活化狀態(tài)（電位較負(fù)），蝕孔外的金屬表面仍處于鈍態(tài)（電位較正），蝕孔內(nèi)外構(gòu)成了膜

孔電池?？變?nèi)陽極反應(yīng)：

孔外陰極反應(yīng)：

孔口PH值增高，產(chǎn)生二次反應(yīng)：

Fe（OH）3沉積在孔口形成多孔的蘑菇狀殼層。使孔內(nèi)外物質(zhì)交換困難?？變?nèi)O2濃度繼續(xù)下降，孔外富氧，形成氧濃差電池。其作用加速了孔內(nèi)不斷離子化，孔內(nèi)Fe2+濃度不斷增加，為保持電中性，孔外Cl-向孔內(nèi)遷移，并與孔內(nèi)形成FeCL2?？變?nèi)氯化物濃縮、水解等使PH值下降，點蝕以自催化過程不斷發(fā)展下去?？椎?，由于孔內(nèi)的酸化，H+去極化的發(fā)生及孔外氧去極化的綜合作用，加速了孔底金屬的溶解速度。

7.簡述應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件、機(jī)理、影響因素及其防止應(yīng)力腐蝕的措施。

產(chǎn)生的條件:

1.敏感材料:合金比純金屬更易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。

2.特定的腐蝕介質(zhì):發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂與其所處的特定的腐蝕介質(zhì)有關(guān).3.拉伸應(yīng)力:增加拉伸應(yīng)力會降低疲勞壽命，增加拉伸應(yīng)力會降低疲勞壽命，而增加壓縮應(yīng)力則可提高疲勞強(qiáng)度。

機(jī)理:

閉塞電池理論:

認(rèn)為在已存在的陽極溶解的活化通道上，腐蝕優(yōu)先沿著這些通道進(jìn)行，在應(yīng)力協(xié)同作用下，閉塞電池腐蝕所引發(fā)的蝕孔擴(kuò)展為裂紋，產(chǎn)生SCC

。這種閉塞電池作用與前面的孔蝕相似，也是一個自催化的腐蝕過程，在拉應(yīng)力作用下使裂紋不斷擴(kuò)展，直至斷裂。膜破裂理論:

認(rèn)為金屬表面是由鈍化膜覆蓋，并不直接與介質(zhì)接觸。在應(yīng)力或活性離子Cl-的作用下易引起鈍化膜破裂，露出活性的金屬表面。介質(zhì)沿著某一擇優(yōu)途徑浸入并溶解活性金屬，最終導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕斷裂。

影響因素:應(yīng)力、環(huán)境、冶金因素。

防止應(yīng)力腐蝕的措施:

a.合理選擇材料;

b.減少或消除殘余拉應(yīng)力;

c.改善介質(zhì)條件;

d.電化學(xué)保護(hù);

e.涂層保護(hù)

8.簡述腐蝕電池的三個工作環(huán)節(jié)。

（1）陽極反應(yīng)：通式：Me→Men++ne

（2）陰極反應(yīng)：通式：D+me＝[D.me]

析氫反應(yīng)：2H++2e＝H2

吸氧反應(yīng)：O2+4H++4e＝2H2O

（酸性溶液中）；

O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或堿性溶液中）

（3）電流回路

金屬部分：電子由陽極流向陰極

溶液部分：正離子由陽極向陰極遷移

9.金屬氧化膜具有良好保護(hù)性需要滿足哪些基本條件？

1)PBR大于1；2）膜要致密、連續(xù)、無空洞、晶體缺陷少；3）穩(wěn)定性好、蒸汽壓低、熔點高；4）膜與基體的附著力強(qiáng)，不易脫落；5）生長內(nèi)應(yīng)力??；6）與基體具有相近的熱膨脹系數(shù)；7）膜的自愈能力強(qiáng)。

10.繪出Fe—H2O的E—pH圖，指出保護(hù)區(qū)、腐蝕區(qū)、鈍化區(qū)和過鈍化區(qū)。并舉例說明該圖的應(yīng)用。

答案：

金屬的E—pH圖的應(yīng)用

預(yù)計一定條件下的金屬腐蝕行為

反應(yīng)金屬自發(fā)腐蝕熱力學(xué)傾向

指明金屬實施保護(hù)的可能性與方向

總結(jié)E—pH圖的規(guī)律：上腐蝕、下穩(wěn)定、兩邊（左右）腐蝕、中間鈍化。

常見金屬在中性介質(zhì)中都比較穩(wěn)定。

應(yīng)用舉例：如圖，當(dāng)環(huán)境條件在圓點處時，通過調(diào)整酸度可使其進(jìn)入鈍化區(qū)；實行陰極保護(hù)可使其進(jìn)入保護(hù)區(qū)。

11.理論電位—pH圖的局限性？

答案：一些局限性：

1．由于金屬的理論電位—pH圖是一種以熱力學(xué)為基礎(chǔ)的電化學(xué)平衡圖，因此它只能預(yù)示金屬腐蝕傾向的大小，而不能預(yù)測腐蝕速度的大小。

2．圖中的各條平衡線，是以金屬與其離子之間或溶液中的離子與含有該離子的腐蝕產(chǎn)物之間建立的平衡為條件的，但在實際腐蝕情況下，可能偏離這個平衡條件。

3．電位—pH圖只考慮了OH-這種陰離子對平衡的影響。但在實際腐蝕環(huán)境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等陰離子，它們可能因發(fā)生一些附加反應(yīng)而使問題復(fù)雜化。

4．理論電位—pH圖中的鈍化區(qū)并不能反映出各種金屬氧化物、氫氧化物等究竟具有多大的保護(hù)性能。

5．繪制理論電位—pH圖時，往往把金屬表面附近液層的成分和PH大小等同于整體的數(shù)值。實際腐蝕體系中，金屬表面附近和局部區(qū)域內(nèi)的pH值與整體溶液的pH值其數(shù)值往往并不相同。

因此，應(yīng)用電位—pH圖時，必須針對具體情況，進(jìn)行具體分析，過分夸大或貶低電位—pH圖的作用都是不對的。

12.何謂腐蝕極化圖?說明其應(yīng)用。

答案：一腐蝕電池，開路時，測得陰、陽極的電位分別為E0,C和E0,A。然后用可變電阻把二電極連接起來，依次使電阻R值由大變小，電流則由零逐漸變大，相應(yīng)地測出各電流強(qiáng)度下的電極電位，繪出陰、陽極電位與電流強(qiáng)度的關(guān)系圖，就是腐蝕極化圖。因此，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、陽極極化曲線畫在同一張圖上構(gòu)成的。

腐蝕極化圖的應(yīng)用

（1）極化圖用于分析腐蝕速度的影響因素

(a)腐蝕速度與腐蝕電池初始電位差的關(guān)系：腐蝕電池的初始電位差（EO,C-

EO,A)，是腐蝕的原動力；（例氧化性酸對鐵的腐蝕；不同金屬平衡電位對腐蝕電流的影響）

(b)極化性能對腐蝕速度的影響：若腐蝕電池的歐姆電阻很小，則極化性能對腐蝕電流有很大的影響；（例鋼在非氧化酸中的腐蝕極化圖）

(c)溶液中含氧且及絡(luò)合劑對腐蝕速度的影響；（例銅在含氧酸及氰化物中腐蝕極化圖）

(d)其他影響腐蝕速度的因素，如陰、陽極面積比和溶液電阻等。

（2）腐蝕速度控制因素：陽極控制、陰極控制、混合控制和歐姆控制。

13.鈍化過程可劃為四個階段

活化溶解區(qū)：隨電位升高值E1,電流密度由I1逐漸增加至I2,電位達(dá)到E2就不再增加。稱E1為初始電位，稱I1為初始電流密度，E2為致鈍電位，I2為致鈍電流密度。

人們稱E1—E2區(qū)為活化溶解區(qū)。

活化—鈍化過渡區(qū)：電位到達(dá)E2之后阻隔陽極過程的氧化膜不但生成和溶解，隨著電位的升高，氧化膜越來越完整。這段電流測得的是上下抖動的虛線。但電位到達(dá)E3時，電流密度穩(wěn)定一較小值I3

。人們稱E3對應(yīng)的電流密度I3為維鈍電流密度，稱E2—E3區(qū)為活化—鈍化過渡區(qū)。

鈍化區(qū)：電位到達(dá)E3后，隨電位升至E4時，電流密度始終維持在I3。

在E3—E4電位區(qū)間內(nèi)，當(dāng)電流密度小于I3時，金屬就會再度腐蝕。這對陽極實施電化學(xué)保護(hù)有重要意義。人們稱E3—E4電位區(qū)間為鈍化區(qū)。

過鈍化區(qū)：當(dāng)電位到達(dá)E4后繼續(xù)升高，形成的氧化膜物質(zhì)可能被氧化成更高價陽離子或變成可溶性陰離子或升華，或再更高的為電場作用下，氧化膜的半導(dǎo)體性質(zhì)已不能夠保護(hù)金屬的進(jìn)一步氧化。從而使腐蝕再度開始并加劇。人們稱大于E4電位為過鈍化區(qū)。

結(jié)論：由金屬鈍化過程㏒I—E曲線可知，具有意義的是鈍化區(qū)。這一區(qū)域可使金屬處于保護(hù)。要達(dá)到這一區(qū)域，金屬充當(dāng)陽極時的外電位與電流密度必須控制到這一區(qū)域。若不是外加電壓和電流，金屬與鈍化劑及環(huán)境要有較好的對應(yīng)和選擇。

顯然，鈍化區(qū)的E3越低，E4越高，其鈍化能力越強(qiáng)。越易實現(xiàn)陽極保護(hù)。

14.金屬鈍化的解釋有幾種理論？

（1）成相膜理論

這種理論認(rèn)為，當(dāng)金屬陽極溶解時，可以在金屬表面生成一層致密的、覆蓋得很好的固體產(chǎn)物薄膜。這層產(chǎn)物膜構(gòu)成獨立的固相膜層，把金屬表面與介質(zhì)隔離開來，阻礙陽極過程的進(jìn)行，導(dǎo)致金屬溶解速度大大降低，使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。

（2）吸附理論

吸附理論認(rèn)為，金屬鈍化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附層，改變了金屬/溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽極反應(yīng)的活化能顯著提高的緣故。即由于這些粒子的吸附，使金屬表面的反應(yīng)能力降低了，因而發(fā)生了鈍化。

15、根據(jù)極化圖說明外加電流陰極保護(hù)原理，并說明陰極保護(hù)的主要參數(shù)，應(yīng)如何選擇這些參數(shù)。

原理：由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。

保護(hù)參數(shù)

保護(hù)電位Epr：陰極保護(hù)中所取的極化電位。要使金屬的腐蝕速度降低到零，取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護(hù)電位（Epr=

Eea）。

(最小)保護(hù)電流密度ipr：與保護(hù)電位對應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護(hù)電流密度。保護(hù)電位是基本的控制指標(biāo)。

確定保護(hù)電位時應(yīng)考慮兩個方面的因素：第一，Epr值（越負(fù)越好）；第二，析氫反應(yīng)的影響。

16.說出幾種恒溫氧化的動力學(xué)規(guī)律，并說明其意義。

直線規(guī)律：y=kt+c,y—氧化膜厚度，t—時間，k—氧化線性速度常數(shù)。意義：表面氧化膜多孔，不完整，不具有保護(hù)性，對金屬進(jìn)一步氧化沒有抑制作用。

拋物線規(guī)律：y2=kt+c，表明氧化膜具有保護(hù)性，氧化受離子通過擴(kuò)散通過表面氧化膜速度控制。

立方規(guī)律：y3=3kt+c,擴(kuò)散阻滯作用比膜增厚所產(chǎn)生的阻滯更為嚴(yán)重。

對數(shù)與反對數(shù)規(guī)律：y=klg(t+t0)+A,說明氧化過程擴(kuò)散阻滯作用遠(yuǎn)比拋物線規(guī)律大。

17.腐蝕極化圖不能由實驗直接測定，試畫圖說明使用Tafel極化曲線反推法如何得到腐蝕極化圖。

測得Tafel曲線后，將兩條曲線做切線，切線交點為S，過S做平行線，得Ecorr。

將S與兩平衡電位，EO,A，EO,C連接起來就得到腐蝕極化圖。

18.影響氫去極化腐蝕的主要因素

.金屬材料的性狀：金屬材料的本質(zhì)、表面狀態(tài)及金屬陰極相雜質(zhì)都會影響到金屬的氫去極化腐蝕。材料與表面狀態(tài)不同其氫過電位值不同，氫過電位值愈大，氫去極化腐蝕速度愈小，反之亦然。若雜質(zhì)相的氫過電位很小，就會加速金屬的腐蝕。

.pH值減小，氫離子濃度增大，氫電極電位變得更正，加速金屬的腐蝕.陰極區(qū)的面積增加，氫過電位減小，陰極極化率降低，析氫反應(yīng)加快，從而導(dǎo)致腐蝕速度增大。

.溫度升高也使氫過電位減小，而且溫度升高，陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)都將加快，所以腐蝕速度隨溫度的升高而增大。

19.影響氧去極化腐蝕的主要因素：

陽極材料電極電位降低則氧去極化腐蝕的速度增大。溶解氧濃度增大，氧去極化腐蝕速度隨之增大。但當(dāng)溶解氧濃度提高到使腐蝕電流密度達(dá)到該金屬的臨界鈍化電流密度時，金屬將由活化溶解態(tài)向鈍化態(tài)轉(zhuǎn)化，其腐蝕速度就會顯著降低。.溶液流速越大，腐蝕速度也就越大。但當(dāng)流速增大到氧的還原反應(yīng)不再受濃差極化控制時，腐蝕速度便與流速無關(guān)。對于可鈍化金屬，金屬便轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。.鹽濃度的增大，溶液的電導(dǎo)率增大，腐蝕速度將有所提高。但當(dāng)鹽濃度高到一定程度后，腐蝕速度反而會隨鹽濃度的提高而減慢。.溫度升高氧的擴(kuò)散和電極反應(yīng)速度加快，因此在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高腐蝕速度加快。但溫度升高又會降低氧的溶解度（敞口系統(tǒng)），使金屬的腐蝕速度減小。

20.影響腐蝕的材料因素、環(huán)境因素及結(jié)構(gòu)因素各有哪些？

答：影響腐蝕的材料因數(shù)（內(nèi)因）有：、金屬的種類，、合金元素與雜質(zhì)，、表面狀態(tài)，、內(nèi)應(yīng)力，、熱處理，、電偶效應(yīng)；環(huán)境因素（外因）：、去極劑種類與濃度，、溶液PH值，、溫度，、流速，、溶解鹽與陰、陽離子；設(shè)備結(jié)構(gòu)因素：、應(yīng)力，、表面狀態(tài)與幾何形狀，、異種金屬組合，、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理等。

21.金屬構(gòu)件發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，對于大陰極-小陽極和小陰極-大陽極的結(jié)構(gòu)，哪種的腐蝕危害性大？為什么？

答：大陰極-小陽極的電化學(xué)腐蝕的危害性大。因為陰、陽極面積比增大與陽極的腐蝕速度成直線函數(shù)的關(guān)系，增加比較迅速。即陰極的面積增大，陽極的腐蝕速度加快。

22.應(yīng)力腐蝕發(fā)生必須滿足的條件是什么？

答：應(yīng)力腐蝕必須是在拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的聯(lián)合作用下發(fā)生，構(gòu)成一定材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕的條件是：拉應(yīng)力和特定介質(zhì)。

23.何謂腐蝕疲勞?

與純機(jī)械疲勞和應(yīng)力腐蝕斷裂相比有何特點?

答：腐蝕疲勞：是指材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂

腐蝕疲勞的特點：①腐蝕疲勞的S—N曲線與純力學(xué)疲勞的S—N曲線形狀不同，腐蝕疲勞不存在疲勞極限。

②腐蝕疲勞與應(yīng)力腐蝕不同，只要存在腐蝕介質(zhì)，純金屬也能發(fā)生腐蝕疲勞。

③腐蝕疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度間沒有一定的聯(lián)系。

④腐蝕疲勞裂紋多起源于表而腐蝕坑或表面缺陷．往往成群出現(xiàn)，裂紋主要是穿晶型，并隨腐蝕發(fā)展裂紋變寬。

⑤腐蝕疲勞斷口即有腐蝕的特征又有疲勞的特征(疲勞輝紋)、而純力學(xué)疲勞斷口有兩種情況：對于塑性材料斷口為纖維狀，呈暗灰色；脆性材料斷口呈現(xiàn)出一些結(jié)晶形狀。

24.寫出吸氧腐蝕在不同pH條件下的反應(yīng)方程式，論述氧的陰極還原過程，討論可能的控制步驟并說明原因。

在中性或酸性條件下：O2+4H++4e→2H2O

在堿性條件下：

O2+2H2O+4e→4OH-

氧的陰極還原過程

：

(1)氧由空氣/溶液界面溶解進(jìn)入溶液；

(2)氧在擴(kuò)散和對流的作用下進(jìn)入陰極附近；

(3)氧在擴(kuò)散作用下進(jìn)入雙電層，吸附在電極表面；

(4)氧在陰極上得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕。

控制步驟：

(1)

為控制步驟，因為氧不足以消耗陰極上的電子，使腐蝕減慢。

(2)

為控制步驟。

25.論述點蝕的機(jī)理，并闡述點蝕與縫隙腐蝕的區(qū)別。

點蝕是閉塞性腐蝕，在金屬面上首先有金屬的溶解，形成蝕坑，在蝕坑內(nèi)氧濃度比外界低，形成濃差腐蝕。使腐蝕進(jìn)一步加速蝕孔生長。由于金屬的腐蝕而產(chǎn)生金屬離子的濃度升高，吸引負(fù)離子和水解產(chǎn)生H+形成HCl等繼續(xù)維持了點蝕（5）。

點蝕先前沒有蝕孔，形成之后繼續(xù)腐蝕，在回掃形成的包絡(luò)曲線所環(huán)繞的面積上，點蝕只繼續(xù)生長，不會有新的點蝕生成。

縫隙腐蝕是在腐蝕前就已經(jīng)有了縫隙，在腐蝕介質(zhì)中繼續(xù)沿縫隙進(jìn)行腐蝕，在回掃形成包絡(luò)曲線所環(huán)繞的范圍內(nèi)，縫隙腐蝕不但繼續(xù)生長還有新的腐蝕生長。

26.試畫出氧去極化過程的陰極極化曲線并解釋圖中各拐點的意義。

作圖

當(dāng)陰極電流密度較小且供氧充分時，相當(dāng)于極化曲線的Ep段，這時過電位與電流密度的對數(shù)呈直線關(guān)系，陰極過程的速度取決于氧的離子化反應(yīng)。

當(dāng)陰極電流密度增大時，相當(dāng)于圖中的pfs段，由于氧的擴(kuò)散速度有限，供氧受阻，出現(xiàn)了明顯的濃差極化。陰極過程受氧的離子化反應(yīng)和擴(kuò)散共同控制。

當(dāng)ic大約等于id時，氫的去極化過程就開始與氧的去極化過程同時進(jìn)行，得到總的陰極去極化曲線。

27.何為緩蝕劑？緩蝕劑的分類？簡要介紹不同緩蝕劑的作用機(jī)理。

答案：緩蝕劑是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛然蛐问酱嬖谟诮橘|(zhì)中時，可以防止和減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)。

緩蝕劑的分類：

(1)按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑。

(2)按使用介質(zhì)的pH值分為酸性介質(zhì)(pH

≤1～4)緩蝕劑、中性介質(zhì)(pH＝

5～9)緩蝕劑和堿性介質(zhì)(pH

≥

10～12)緩蝕劑。

(3)按介質(zhì)性質(zhì)分為油溶性緩蝕劑、水溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑。

作用機(jī)理：

(一)緩蝕劑的吸附理論

吸附理論認(rèn)為，許多有機(jī)緩蝕劑屬于表面活性物質(zhì)，這些有機(jī)物分子由親水疏油的極性基和親油疏水的非極性基組成；當(dāng)它們加入到介質(zhì)中后，緩蝕劑的極性基定向吸附排列在金屬表面，從表面上排除了水分子和氫離子等致腐粒子，使之難于接近金屬表面，從而起到緩蝕作用。如各種胺類化合物。

(二)緩蝕劑的成膜理論

．

成膜理論認(rèn)為，緩蝕劑能與金屬或腐蝕介質(zhì)的離子發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果在金屬表面上生成不溶或難溶的具有保護(hù)作用的各種膜層，膜阻礙了腐蝕過程，起到緩蝕作用。

(1)這類緩蝕劑中有一大部分是氧化劑，如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等，它們使金屬表面生成是有保護(hù)作用的氧化膜或鈍化膜。這類緩蝕劑相當(dāng)于鈍化劑的作用。

(2)有一些非氧化性的有機(jī)緩蝕劑，如硫醇與鐵在酸性介質(zhì)中、喹啉與鐵在鹽酸中，能夠生成難溶的化合物膜層，叫做沉淀膜。沉淀膜起到類似于氧化膜的作用，達(dá)到緩蝕效果。

(三)電極過程抑制理論

這種理論認(rèn)為，緩蝕劑的作用是由于緩蝕劑的加入抑制了金屬在腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)過程，減緩了電化學(xué)腐蝕速度。由圖3—3可以看出，緩蝕劑的存在可能分別增大陰極極化或陽極極化，也可能同時增大陰極極化和陽極極化，根據(jù)緩蝕劑對電化學(xué)過程阻滯的類型，將緩蝕劑分為以下三種。

1．陽極抑制型緩蝕劑

2．陰極抑制型緩蝕劑

3．混合抑制型緩蝕劑

五、綜合題

1、下圖是典型的陽極極化曲線，請指出:(金屬用Me

表示)

(1)ER、b

E、p

E、op

E、b

I、p

I

和B

點、D

點、E

點、F

點的意義。

(2)A-B

區(qū)、B-C

區(qū)、C-D

區(qū)、D-E

區(qū)、E-F

區(qū)、F-G

區(qū)的名稱和A-B

區(qū)、B-C

區(qū)、C-D

區(qū)、D-E

區(qū)可能發(fā)生的陽極反應(yīng)式。

(3)利用該圖說明外加電流法陽極保護(hù)的基本原理，并說明陽極保護(hù)的主要參數(shù)，應(yīng)如何選擇這些參數(shù)。

答:(1)ER--自腐蝕電位

b

E

--臨界鈍化電位(致鈍電位)

I

b

I

p

陽

極

電

流

密

度

i

陽極電位E

p

E

--鈍態(tài)電位(維鈍電位)

op

E

--過鈍化電位

b

I

--臨界鈍態(tài)電流密度(致鈍電流密度)

p

I

--鈍態(tài)電流密度(維鈍電流密度)

B--金屬鈍化的開始點

D--金屬過鈍化的開始點

E--金屬二次鈍化的開始點

F--金屬二次過鈍化的開始點

(2)A-B

區(qū):活性溶解區(qū):Me→Me

n+

++ne

B-C

區(qū):活化-鈍化過渡區(qū):3Me+4H2O→Me3O4+8H

+

+8e

C-D

區(qū):鈍化區(qū)或穩(wěn)定鈍化區(qū):2Me+3H2O→Me2O3+6H

+

+6e

D-E

區(qū):過鈍化區(qū):Me3O4+4H2O

→Me2O7

+8H

+

+8e

可能還發(fā)生:4OH

→O2+2H2O+4e

E-F

區(qū):二次鈍化區(qū)

F-G

區(qū):二次過鈍化區(qū)

(3)外加電流法陽極保護(hù)的基本原理是將Me

進(jìn)行陽極極化，使其進(jìn)入鈍態(tài)區(qū)而得到保

護(hù)。陽極保護(hù)的主要參數(shù):臨界電流密度

b

I、鈍化區(qū)電位范圍（p

E

~

op

E)、維鈍電流

密度

p

I

。選擇這些參數(shù)時

b

I

應(yīng)越小越好，便于

Me

易于進(jìn)入鈍態(tài)區(qū)，且降低設(shè)備的投資

費用;（p

E

~

op

E)越寬越好，便于

Me

維持在鈍態(tài)區(qū)，否則

Me

很容易從鈍化區(qū)進(jìn)入活

化區(qū)或過鈍化區(qū)，不但起不到保護(hù)作用，相反，在通電情況下，只會加速Me的腐蝕;

p

I

應(yīng)越小越好，便于Me

維持在鈍態(tài)，且耗電量小。

2、Fe在25℃，3%NaCL中腐蝕時，歐姆電阻不計。其腐蝕電位Ecorr=-0.54V(SCE)。試計算此腐蝕體系中陰極、陽極控制程度。已知Fe(OH)2的金屬在與空氣接觸溶度積Ksp=1.65x10-15，飽和甘汞電極（SCE）電位為0.244V，氧還原標(biāo)準(zhǔn)電位為0.401V，F(xiàn)e溶為Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)電位為-0.44V。

Fe-2e→Fe2+

Fe2++2OH—=Fe(OH)2

解答：因為

[OH-]=10-7

所以

O2+2H2O+4e=4OH—

陽極占：

陰極占：

所以腐蝕屬于陰極控制。

3、試說明Zn在CuSO4溶液中能否腐蝕？

解答：設(shè)Zn在CuSO4溶液中能被腐蝕，產(chǎn)生兩個電化學(xué)反應(yīng)。兩個反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為：陽極反應(yīng)：Zn→Zn2++2e

陽極反應(yīng)Cu

2++2e→Cu

=-2×96484×【0.337-（-0.763）】=-2122645J<0

Zn在CuSO4溶液中有腐蝕傾向。

4、金屬在與空氣接觸的中性介質(zhì)中，依靠氧還原（去極化）反應(yīng)進(jìn)行腐蝕。試確定金屬可能發(fā)生腐蝕的可逆電位。（介質(zhì)溫度為250C,空氣中氧分壓p=21278.25Pa）。

解答：計算氧在陰極過程的氧電極電位。

中性介質(zhì)陰極反應(yīng)O2

+

2H2O

+

4e→4OH-

由能斯特方程式O(氧化態(tài))+ne→R(還原態(tài))

只有在中性溶液中的可逆電位比0.805V小的金屬，才有可能在250C的中性溶液中依靠氧的去極化作用維持電化學(xué)腐蝕過程。

5、由Butler-Volmer方程

正向陰極反應(yīng)電流密度

逆向陽極反應(yīng)電流密度

推導(dǎo)Tafel公式和線性極化方程。

解:

強(qiáng)極化時的近似公式

(當(dāng)h

200mV):

當(dāng)強(qiáng)陽極極化時（ha很大),ia=

io

exp

(bnFha

/RT)

當(dāng)強(qiáng)陰極極化時（hc很大),ic=

-io

exp

(anF

hc

/RT)

上式取對數(shù)整理，獲Tafel關(guān)系

—過電位與極化電流的關(guān)系：

h

=

a

+

b

lg

i

其中

a

=

-2.3RT

lg

io

/

anF,b

=

2.3RT

/

anF

a

—

Tafel常數(shù)，與電極材料、表面狀態(tài)、溶液組成及溫度有關(guān)；

b

—

Tafel

斜率，與材料無關(guān)不大。

（2）弱極化時的近似公式（h

＜

5mV）：

將以下電化學(xué)極化方程式：

ia

=

io[exp(2.3

ha/ba)

exp(-2.3

hc/

bc)]

ic

=

io[exp(-2.3

hc

/

bc)

exp(2.3

ha

/

ba)]

指數(shù)項按級數(shù)展開(x→0,ex=1+x)，略去高次項，可得近似公式：

ha

=

RT

ia/ionF

=

Rr

ia

hc

=

RT

ic/ionF=

Rr

ic

其中：Rr

=h/

ia

=

RT/ionF

—法拉第電阻或電化學(xué)傳荷電阻，表征電化學(xué)腐蝕的速度。

6.為了確定亞汞離子在水溶液中是以Hg+

還是以形式存在，涉及了如下電池

測得在18

oC

時的E

=

mV，求亞汞離子的形式。

解：設(shè)硝酸亞汞的存在形式為，則電池反應(yīng)為

電池電動勢為

作為估算，可以取。

所以硝酸亞汞的存在形式為。

7.wagner理論推導(dǎo)K常數(shù)過程：陽極反應(yīng)：，陰極反應(yīng)：，電池總反應(yīng)：

總電阻=離子電阻+電子電阻

假設(shè)在t秒內(nèi)形成氧化膜的克當(dāng)量數(shù)為J，膜長大速度以通過膜的電流I表示，則有

積分得，則

式中na、nc、ne分別為陰、陽離子、電子遷移數(shù)，ｋ為氧化膜比導(dǎo)電，F(xiàn)為法拉第常數(shù)，E為金屬氧化膜的電動勢（），D為擴(kuò)散系數(shù)，J為氧化物當(dāng)量。