金属电化学腐蚀年级：专业：姓名：学号：1.4 电偶腐蚀电偶腐蚀是一个化学或电化学腐蚀。后者则是由于存在电势差的两种不同的金属互相接触，形成了一个回路，从而使产生的电流从较活泼的金属（负电位）流向较不活泼的金属（正电位）流动。电偶腐蚀是一个原电池，其中阳极是比阴极更不耐腐蚀的金属。图 1.5 显示了螺母和螺栓之间以及涂层钢板和电气控制钢和钢柱之间的大气电偶腐蚀。两螺栓螺母和钢箱是阳极具有非常小的表面积，而涂层钢板和钢柱有非常大的阴极表面面积。定义上的电流密度，如 i=I/A 其中 I 是电流， A 是表面积。因此，A 越小 i 就越大。这是面积对电阻耦合的的一个影响。因此，腐蚀或电流流动的驱动力是阳极和阴极之间的潜在（电压）E。随后，欧姆定律，E=IR=Iar,是适用的。在这里，R 是原电池的阻力。图 1.5：a)钢螺栓 b)涂层钢板和钢柱 之间的电偶腐蚀（大气侵蚀）此外，电偶腐蚀，通过使用表 2.1 中列出的金属还原电动势（EMF）或潜在的系列标准可以预见。这些反应是可逆的。标准的金属潜力可通过标准氢电极（SHE）来衡量，这是一个任意标准电位都等于零的参考电极。参比电极类型的详情载于第二章。在为电偶腐蚀选择双金属或合金的时候，这两种金属应该有具有类似的潜力，或在该系列中彼此接近，以抑制电偶腐蚀。例如，Fe-Cr或 Cu-Sn（青铜）的电偶腐蚀开发潜在的非常小的电位差，因为它们在各自的标准系列中非常接近。给定的表 2.1 中数据对纯金属的电偶腐蚀是非常有吸引力的设计。越接近标准电位，双金属电偶效应就越弱；否则，电偶效应增强。最终，电流耦合可用于阴极保护的目的。事实上，在耦合两种不同的金属时，具有最低潜在标准的金属作为阳极且其标准的潜在标志改变。图 1.6 显示了两种电耦合的情况，铜和锌可以以片状或电镀涂层形式存在。记得，铁（Fe）是比较基本的金属，因此，铁是用来保护免受腐蚀的。因此，在与铜的电流耦合中铁是阳极，与锌的电流耦合中作为阴极。在后一种情况下，锌成为牺牲阳极，这成为了镀锌钢板和钢管的耦合原则。另一方面，如果打破了铜涂层，然后钢材暴露于电解质并成为阳极，从而，它被氧化。这两种情况的示意图如图 1.6 所示。原电池的详细分析将在第 2 章处理。图 1.6：电流耦合原理5其他类型的电流耦合是电池和燃料电池。两者都是通过控制电化学反应将电化学电源的化学能转换成电化学能量6。随后，这些电化学设备代表了电偶腐蚀的有益应用。在电池中发生的反应中，高析氢是可取的。参考文献6包括详细的几种类型的电池和燃料电池，简要说明如下。常温锂电池(LAMBS)：这些都是高能量密度的装置，其中阳极 Li被钝化。固体阴极可以由 LiCuO，LiMnO 2，LiV 2O5，或 LiBi2Pb2O5组成。一些实验室使用液体阴极，如 LiSO27。在锂离子电池中，阴极由碳（石墨或焦炭）组成，该电极反应为：锂离子电池的还原反应是充电过程氧化反应是放电过程。这些反应的具体分析，包括副反应可以在其他地方找到13-15。铅酸蓄电池：铅酸蓄电池的基本原理是基于正，负极板组沉浸在一个由稀硫酸(H 2SO4)酸和水组成的电解质溶液中。因此，这种类型的电池的机制是基于对电子平衡阳极（-）和阴极（+ ）的反应。因此，理想的电极反应是在充电过程和放电过程之间实现逆转。氧化还原反应在铅酸蓄电池中是上述半反应的总和根据以上的半反应，阳极和阴极分别是纯铅（Pb）和二氧化铅(PbO2)。此外，在放电过程中两个电极溶解在电解液中，形成硫酸铅（PbSO 4） 。然而，当电池充电时，逆向反应就发生。因此，这可逆的电化学循环可以持续很长时间，但在实际中由于硫酸铅积累而成为一个绝缘屏障导致电池的反应是有限的。大多数汽车拥有免维护的铅钙电池，使用寿命可维持 1 至 5 年；然而，更长的电池寿命是可能的。一般来说，一个铅酸电池是用来作为 12 伏的电化学装置，由六个 2 伏电池串联。硫酸溶液在 20时的平均活度和密度的分别是 。如果电池过度充电，那么水的电解（分离）就会发生从而导阴极析氢和阳极吸氧。一般来说，由于淹没的电极与电解液之间的相互作用，电池可以储存提供能量。干电池：这是一个常见的原电池，它包含一个湿的氯化铵电解质。电池的示意图如图 1.7 所示。锌外壳和固体碳分别与与电解液接触时会形成一个电位差，反过来说，当锌和碳电连接时它们之间就会产生一个电子流。因此，由于锌为电解质提供电子，发生了还原反应最终形成电流腐蚀。电解质（湿润膏）携带电流从阳极锌流向阴极碳。