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1、为什么说“材料的腐蚀是自发产生的”？自然界中物质最稳定的存在状态是以金属化合物的形态存在。如：Fe2O3、FeS、Al2O3等等。由于它们的强度、硬度、刚度等性能不能满足工业结构材料的要求，用冶金方法外加能量将它们还原成金属元素及其合金，它们比其化合物具有更高的自由能，根据热力学第二定律，金属元素必然自发地转回到热力学上更稳定的化合物状态。这就是金属的腐蚀过程。有机非金属材料是由有机小分子材料经聚合成为大分子材料而具有一定的强度、刚度和硬度，具备满足工业结构材料性能的。在聚合过程中加入的能量，使其比小分子具有更高的自由能。在介质中材料发生一些化学或物理作用，使其从高能的聚合态向低能而稳定的小分
2、子状态转变，使材料的原子或分子间的结合键破坏。也是服从热力学第二定律的。无机非金属材料有天然的和人工的。两者均是由在自然界较稳定的化合物状态的分子或元素，在天然或人工外部作用下，结合成具有一定形状、强度、刚度和硬度的材料。这些材料在形成过程中受到的外部作用，使其内能增加，具有比它们的化合物状态的分子或元素高的能态，同样由热力学第二定律，它们在腐蚀性介质环境下，发生化学或物理作用，使材料的原子或分子间的结合键断裂破坏。也服从热力学第二定律。材料腐蚀危害性 a.涉及范围广泛：因腐蚀是自发产生的，腐蚀现象就涉及到所有使用材料的一切领域；b.造成的经济损失巨大；间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产
3、品和原料流失、能源浪费。一般间接损失比直接损失大很多。污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故。c.阻碍新技术、新工艺的发展。 直接损失：由于腐蚀造成的材料自身的损失，使材料变成废物。 间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费。一般间接损失比直接损失大很多。污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故。控制腐蚀重要意义 研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐蚀措施，可以延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率。什么叫腐蚀？材料由于环境作用引起的破坏或变质。化学腐蚀 金属与非电解质直接发生化学作用引起的破坏。电化学腐蚀 金属与电解质溶液发生电化学作用引起的破坏。腐
4、蚀按腐蚀机理 化学腐蚀和电化学腐蚀两类腐蚀按破坏特征 全面腐蚀和局部腐蚀两类局部腐蚀 应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、氢脆、选择性腐蚀、空泡腐蚀、丝状腐蚀腐蚀按腐蚀环境 大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质溶液腐蚀、熔融盐中的腐蚀、高温氧化腐蚀和氢腐蚀作为过程装备设计人员，学习腐蚀知识有哪些必要性？a.合理选材：满足工艺和机械性能、防腐蚀要求；b.合理的结构设计：在结构设计时，要考虑工艺要求、强度要求，同时考虑腐蚀问题；c.制定正确的机械制造工艺和热处理方法；d.采用经济实用的防腐蚀技术。金属腐蚀过程，可能按照哪些历程进行？各具有什么特点？金属腐蚀过程 可按化学
5、和电化学两种历程进行。化学历程 氧化剂直接与金属表面的原子相碰，化合物形成腐蚀产物，该过程无电流产生。电化学历程 金属腐蚀的氧化还原反应的两个过程同时进行又相对独立，该过程有电流产生。 电化学腐蚀的条件 阳极氧化、阴极还原、电解质存在。 金属在含有其自身离子的盐溶液中，界面上形成双电层，使金属表面带有：一定是正电；一定是负电；可能是正电，也可能是负电。三者哪个正确，为什么？说明双电层的特点？答：正确。在含有其自身离子的盐溶液中，盐溶液的极性水分子与金属离子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力，形成的双电层，在金属表面上带负电，在金属和溶液界面溶液侧带正电。双电层的特点：双电层的两层“极板
6、”可能分处于不同的相中，如第一类双电层；也可能分处于同一相中，如第二类和第三类双电层。双电层的内层有过剩的电子或阳离子，当系统形成回路时，电子可沿导线流入或流出电极。双电层间存在很大的电位跃。举例说明什么是平衡电极电位和非平衡电极电位，标准电极电位是哪一种电位？非平衡电极电位能否用能斯特公式进行计算？为什么？ 铜电极放入硫酸铜溶液中，当溶液中铜离子的浓度达到使铜电极的溶解与铜离子在铜电极上析出的速率相等时，这时电极反应的正逆两过程的电荷和物质都达到了动态平衡，此时铜电极的电位就是铜的平衡电极电位。 如果把铁电极放入硫酸铜溶液中，铁电极溶解使溶液中铁离子浓度逐渐增加，到达一定程度后，溶液中的铁离
7、子也会在铁电极上析出，但铜离子也析出，总不能使溶解出的金属离子在电量和质量上同时达到动态平衡，铁电极的电位成为非平衡电极电位。 标准电极电位是标准状态下的平衡电极电位。 非平衡电极电位不能用能斯特方程计算。因为能斯特方程是建立在平衡状态条件下计算电极电位的方程。 写出下列电极反应的电极电位表达式。解：查表1-5标准氧化还原电位，电极电位表达式的标准氧化还原电位为0查表1-5标准氧化还原电位，电极电位表达式的标准氧化还原电位为+0.771V查表1-5标准氧化还原电位，电极电位表达式的标准氧化还原电位为+0.401说明什么叫氧化还原电极？什么叫氧化还原电位？ 答：各种去极化反应在阴极进行时，阴极的
8、电极材料本身不发生任何变化，只是当反应物在其表面氧化或还原时起输送或带走电子的作用，且氧化或还原的产物留在溶液中而不在电极上析出，这种电极称为氧化还原电极当去极化反应达到动态平衡时，其相应的平衡电位称为氧化平衡电位写出金属电化学腐蚀的热力学条件。答：何谓腐蚀电池？腐蚀电池有哪些类型？如图请标明腐蚀电池的各个组成部分。 和原电池的工作原理一样，所不同的是腐蚀系统中电子回路短接，电流不对外作功，实际上是一个短路原电池。有宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池两种类型。 由铜和铁在稀H2SO4溶液中组成电池，指出正、负极和阴、阳极，并写出两电极反应的方程式，说明发生腐蚀的是哪个电极。答：铜是负极和阳极；铁是正极
9、和阴极。；铁电极发生腐蚀。 极化现象？阳极极化和阴极极化？答：腐蚀电池工作时，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象，称为极化现象。 通阳极电流后，阳极电位向正方向偏离称为阳极极化。 通阴极电流后，阴极电位向负方向偏离称为阴极极化。 电化学极化？浓差极化和膜阻极化？答：阴极上由于去极剂与电子结合的反应速度迟缓，来不及全部消耗来自阳极流来的电子，造成阴极电子增高，便阴极电位向负方向变化；阳极上金属失去电子成为水化离子的反应速度落后于电子流出阳极的速度，造成阳极电位向正方向偏离，叫做电化学极化。 溶液中的去极剂到达阴极上与电子结合的速度比去极剂扩散到阴极上的速度高很多，造成阴极电位向负方向偏离
10、。去极剂的扩散速度决定它在溶液中的浓度差，从而由它造成的极化叫浓差极化。 金属表面形成的保护膜，具有较大的电阻，造成阳极溶解过程受阻，产生阳极电位向正方向的偏离，称为膜阻极化。 解释Pa、Pk的物理意义。答：Pa是阳极极化曲线的极化率，PK是阴极极化曲线的极化率，它们分别表示阳极过程和阴极过程的阻力大小。它们的数值大说明电极过程阻力大。 腐蚀极化图，Evans图 把构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一个(电位)EI(电流强度)坐标上，得到的图线称为腐蚀极化图。 腐蚀极化图略去电位随电流的详细过程，将极化曲线简化成直线，这种简化了的极化图称为Evans图。混合电位 腐蚀电位答：由于金属表面的
11、电化学不均一性，存在很多微阳极和微阴极，在电解质溶液中在金属表面上同时进行着两个以上的共轭电极反应。因阴极与阳极间从金属内部自然导通，金属上总的阳极反应电流必然等于总的阴极电流，恰好抵消。当达到稳定状态时，阴极和阳极彼此相互极化到同一电位，这一电位就是腐蚀电位，又称自腐蚀电位。 腐蚀电位既非金属上阳极的平衡电位，也不是阴极的平衡电位，而是处在二者之间，又称为混合电位。1. 请解释下式中各参数的物理意义。 Ca-阳极控制程度； -阳极极化率；PK-阴极极化率；R-腐蚀系统电阻；Ea=I Pa，阳极极化引起的电位差；E0-阳极和阴极平衡电极电位之差下列电极过程为何种控制？为什么？答：（a）为阳极控
12、制过程，因为阳极极化率阴极极化率；（b）为阴极控制过程，因为阴极极化率阳极极化率；（c）为混合控制，阳极极化率与阴极极化率接近相等；（d）是电阻控制，系统电阻在腐蚀控制中占主导地位根据下图你能得出何结论？此时，改变阳极极化曲线对其腐蚀有无影响？答：当阳极极化曲线在A点以上变化时，对腐蚀速度无影响，低于A点后，随阳极极化曲线变化，对腐蚀速度的变化有较大影响。如图说明为什么标准氢电极(参比电极)采用金属铂制成。答：是因为金属铂的超电压在较大电流密度下相对其他金属的小，偏离平衡电位的数值就小，作为标准氢电极采用的金属，测定的电极电位误差就小。 说明影响析氢腐蚀的因素和特点。答：影响析氢腐蚀的因素有：
13、a.电极表面状态 粗糙表面析氢超电压低，光滑表面析氢超电压高。原因是粗糙表面积大，阴极面积大。b.PH值 酸性溶液中PH值上升，析氢超电压升高，碱性溶液中PH值下降，析氢超电压升高。c.温度 温度升高析氢超电压下降，约温度每增加1，析氢超电压减小2mV。d.溶液中的添加剂的性质不同，引起析氢超电压的变化不同。析氢腐蚀的特点：阴极材料的性质对腐蚀速度影响很大。溶液的流动状态对腐蚀速度影响不大。阴极面积增加，腐蚀速度加快。氢离子浓度增高(PH下降)、温度升高均会促使析氢腐蚀加剧。求251atm时氢在中性溶液中的平衡电极电位。 题给条件是标准状态，在标准状态下，氢的平衡电极电位规定为0。影响耗氧腐蚀
14、的因素有哪些？如何影响？答：影响耗氧腐蚀的因素有：金属的本性、溶液的含氧量、阴极面积大小、溶液的流动状态。阳极金属的电位和极化性能不同，它的极化曲线与耗氧腐蚀的阴极极化曲线相交的位置不同，腐蚀速度不同；溶液的含氧量不同，耗氧腐蚀阴极极化曲线不同，氧含量大时，对应同样的阳极极化曲线，腐蚀电流大；对于宏观腐蚀电池阴极面积大，腐蚀速率大，对于微观腐蚀电池，阴极面积大小对腐蚀电流大小的影响很小，几乎无影响；溶液流动状态不同，造成溶液中的氧量补充到阴极的数量不同，一般流速大时腐蚀速率高。对一般电化学腐蚀，微阴极的数目对腐蚀有很大影响，为什么？若阴极过程为耗氧反应，是否受微阴极多少的影响？为什么？答：因为
15、一般电化学腐蚀，微阴极数目大时，还原反应进行的多，阳极就必须提供相应量的电子，腐蚀速度就大。到达微阴极的去极剂是溶解在电解质溶液中靠浓度差传递的，阴极面积越大，与去极剂相遇的机会就高。若为耗氧反应，氧从气液界面进入溶液向金属界面传递，传递途径类似一个圆锥体，一定数量的微阴极就已经利用了全部输送氧的扩散通道，微阴极增加，并不能增加扩散到微阴极上的总量。何为金属的钝化？指出钝化时典型阳极极化曲线上各区域的名称（活态区，过渡区、钝态区、过钝化区）及各符号的物理意义。(画图说明)答：金属从活性溶解状态变成非常耐蚀的状态，这种表面状态的突变过程称为“钝化”铁制容器能否用来盛稀硝酸和浓硝酸？为什么？答：不能。因为铁虽可在硝酸浓度40%后，被钝化，但钝化层会随温度升高，硝酸浓度的变化出现溶解，失去钝化作用。 成相膜理论和吸附理论的要点是什么？答：成相膜理论认为：钝化是由于金属溶解时，在金属表面生成了致密的、覆盖性良好的固体产物保护膜，这层保护膜作为一个独立的相而存在，它或者使金属与电解质溶液完全隔开，或者强烈地阻滞了阳极过程的进行，结果使金属的溶解速度大大降低，亦即使金属转变为钝态。 吸附理论认为：金属钝化并不需要固态产物膜，而只要在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附层就足够使金属钝化了。当这些粒子在金属表面上吸附以
