金属腐蚀与防护课后习题

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1、真诚为您提供优质参考资料，若有不当之处，请指正。窗体顶端第1章 绪论 1 绪论1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 表1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试 验 介 质30% HNO3，25C试样材料碳 钢铝矩形薄板试样尺寸(mm)2040330405腐蚀前重W0(g)18.715316.1820浸泡时间t (hr)4545腐蚀后重W1(g)18.673916.13473.镁在0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25C，压力760mmHg；试样尺

2、寸为20200.5 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度Vp。（在25C时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg）4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor = 0.55mA。计算铁试样的腐蚀速度V- 和Vp。窗体顶端第2章 腐蚀电池 第2章 腐蚀电池1.将铜片和锌片插在3%NaCl 溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为 +0.05V和 0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。已知电路的欧姆电阻为200W。 (1) 原电池工作后阳极和阴极的电位差Ec Ea = ？ (2) 阳极极化值DEa与阴极极化值

3、DEc的绝对值之和DEa + DEc 等于多少? (3) 如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？ (4) 如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差Ec Ea、阳极极化值与阴极极化值的绝对值之和DEa + DEc 等于多少？电流表的指示又为多少？ 2. 某腐蚀体系的参数为： E 0a = -0.4V，E0c = 0.8V，Ecor = -0.2V。当R = 0时，Icor = 10mA，该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R = 90W，那么Icor =？腐蚀电池又属于什么控制类型？ 窗体顶端第3章 电化学腐蚀倾向 作业1.在下列情况下，氧电

4、极反应的平衡电位如何变化： (1) 温度升高10C (取Po2 =1atm，pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25C)。 (3) 溶液pH值下降1单位 (温度25C)。2.将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中，按阳极反应为 (1) Fe + Fe2+ + 2e (2) Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？ 3.将两根铜棒分别浸于0.01mol/L CuSO4溶液和0.5mol/L CuSO4溶液，组成一个金属离子浓差电池。 (1) 哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？ (2) 写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电

5、位。 该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？ 窗体顶端第4章 电化学腐蚀速度 作业四1表面积为20cm2 的铁样品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，经过50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知在铁的表面上析氧反应符合Tafel公式=-0.64-0.125lg|i|，的单位为V，i的单位为A/cm2 ，试计算： （1） 样品厚度的减少h(mm); （2） 铁电流的腐蚀电流密度icor(A/m2); （3） 铁试样的腐蚀电位Ecor。2.海水中的含氧量为3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩散层厚度为 ，扩散系数为D=1.910-5 cm2 /s,Zn的原子量为65.4）。3对如下两个

6、电极系统： (a) Hg0.1mol/L HCl (b) Pt1mol/L H2SO4 分别进行阴极极化，测量数据列于表1。要求： (1) 分别画出在汞电极上和铂电极上析氢反应的阴极极化过电位曲线。 (2)图上求Tafel斜率bc和交换电流密度i0。 (3)为了使电位偏离平衡电位 +10mV，需要通入多大的外加极化电流(取n = 1)？ 比较两个电极的极化性能。 表1 阴极极化实验数据(25C) 极化电流密度ic 极化电位E (V, vs SCE) (A/m2) Hg电极 Pt电极 5103 -0.5370 2.5103 -0.4991 103 -1.6164 -0.4511 5102 -1.

7、5780 -0.4040 102 -1.5085 -0.3362 10 -1.3815 1 -1.2665 4. 铂电极在充氧的中性水溶液中进行阴极极化，电极表面发生氧离子化反应。利用氧离子化反应的动力学参数(bc = 0.110V，i0 = 1.19810-6 mA/cm2 = 1.19810-5A/m2)，计算当ic= 710-2 mA / cm2时，阴极极化过电位h，其中浓度极化过电位h浓和活化极化过电位h活各占多大比例？ 扩散层厚度取d = 10-2cm，水中溶解氧浓度为3.2mg/L。 比较氢电极反应和氧电极反应的阴极极化特征。 5. 一个活化极化控制腐蚀体系，阴极反应和阳极反应的交

8、换电流密度为 、 ；Tafel斜率为bc、ba；腐蚀电位满足条件EeaEcorEec。 设加入阴极性缓蚀剂，使阴极反应受到抑制，阴极反应交换电流密度改变为 。假定其他参数都不改变，此时腐蚀电位负移到Ecor，腐蚀电流密度下降到icor。 (1) 作加入缓蚀剂前后腐蚀体系的极化曲线图。 用图解法求腐蚀电流密度的变化r = icor / icor和腐蚀电位的变化DE = Ecor Eco6. 一个阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐蚀体系，阴极反应的极限扩散电流密度为id，腐蚀电位为Ecor。 由于搅拌使阴极反应的极限扩散电流密度上升到id，阳极反应参数不变；腐蚀电位正移到Ecor。

9、 (1) 作腐蚀体系的极化曲线图。 (2 ) 用图解法求腐蚀电位变化DE = Ecor Ecor。 窗体顶端第5章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 思考题1. 1. 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系；过电位和电极反应速度的关系。动力学方程的一般表达式；Tafel方程式的数学形式、图形表示以及及适用条件；极限扩散电流密度的计算。2 2.对受氧扩散控制的吸氧腐蚀体系，当id增加到一定程度，阴极反应将由浓度极化控制转变为浓度极化与活化极化共同影响。这种控制特征的变化与电极金属材 材料有什么关系？用极化图进行分析。 习题(1) 在pH = 0的除氧硫酸铜溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀生成Cu2

10、+？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？ (2) 在pH = 10的除氧氰化钾溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？ 设腐蚀生成的Cu(CN)2-离子的活度等于10-4mol/L，已知电极反应 Cu + 2CN- = Cu(CN)2- + e 的标准电位E0 = -0.446V。 习题(1) 推导氢电极反应交换电流密度i0与溶液pH值的关系式。 (2) 在1mol/L盐酸溶液中，Fe表面上氢电极反应的i0 = 2.510-6A/cm2，在0.01mol/L 盐酸溶液中Fe表面上氢电极反应的i0 = ?(取Tafel斜率b = 0.118V)。 (3) 当酸溶液的pH值改变一

11、个单位，氢电极反应的Tafel公式中的a的绝对值a改变多少伏？ 习题钢制容器用作酸溶液的中间贮槽，与酸溶液接触的表面积为15m2，进入贮槽的酸溶液的工艺条件为： pH = 2.5，25C，1atm，并含有4.5mg/L 的溶解氧，流量0.1m3/min。 实验测出容器表面的腐蚀电位Ecor = -0.54V(vsSCE)。 (1) 求钢容器的腐蚀速度。 (2) 求流出的酸溶液中的氧含量。 扩散层厚度取d = 510-3cm。 窗体顶端第6章 金属的钝化 习题11. 铁和两种不锈钢在除氧的0.5mol/L 硫酸溶液中的钝化参数列于表1。(在不锈钢表面上析氢反应动力学参数采用铁的数据) （1）这三

12、种体系的阳极反应电流峰值ip分别为多少？ （2）如果要由通入氧气来使铁和不锈钢钝化，溶液中最少需要含有多少氧(mg/L)？ 表1 三种腐蚀体系的钝化参数 材 料 溶 液 Ep (V) i致 (mA/cm2) Fe 0.5mol/L H2SO4 +0.46 200 Cr25不锈钢 0.5mol/L H2SO4 -0.18 25.4 Cr25Ni3不锈钢 0.5mol/L H2SO4 -0.11 2.0 习题22. 如果钝化体系的真实阳极化曲线与真实阴极极化曲线相交产生三个点时，为什么会出现阴极极化电流现象？ 窗体顶端第7章 金属的高温氧化 思考题1.金属表面的膜具有保护性的条件是什么？2.提高合

13、金抗高温氧化性能的途径有哪些？ 习题已知PdO在850C时的分解压力等于500mmHg，在该温度下Pd在空气中和1atm氧气中是否能氧化？ 习题已知锌发生高温氧化时的PB比等于1.55，锌的密度为7.1g/cm3。在400C经过120小时氧化，测出增重腐蚀速度为0.063g/m2hr。锌试样表面氧化膜的厚度等于多少？ 窗体顶端第8章 局部腐蚀 习题1. 氯离子活度对四种不锈钢的击穿点位Eb的影响分别为： （1）Cr17 Eb=-0.084lgaCl-+0.020(V) （2）Cr18Ni9 Eb=-0.115 lgaCl- +0.247(V) （3）Cr17M12M02.5 Eb=-0.068

14、 lgaCl- +0.49=0.48(v) (V) （4）Cr26M01 Eb=-0.198lgaCl- +0.485(V) 排出在3%的NaCl溶液和2mol/LNaCl溶液中这4种不锈钢的耐腐蚀性能的顺序。 习题2. 金属在酸溶液中发生的缝隙腐蚀可以用氢离子浓差电差电池来说明，设将Fe试样浸泡于pH=0的酸溶液（25）中，缝内氢离子难以补充，使pH上升到3。问： （1）缝内Fe表面和缝外Fe表面哪个是阴极哪个是阳极？ （2）求缝外Fe表面阳极溶解电流密度 和缝外Fe表面阳极溶解电流密度ia2的比值。 思考题3.不锈钢按组织分类可以分为哪几类，各举出他们的耐腐蚀性如何，并举例。4. 1Cr18Ni9不锈钢和1Cr17不锈钢的晶间腐蚀原理有何不同，采取什么热处理方法可以消除晶间腐蚀的感性？ /