《腐蚀电化学原理》读书报告.doc

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研 究 生 课 程 论 文
(2013-2014学年第二学期)

腐蚀电化学原理
研究生：程兴
提交日期： 2014年7月10日 研究生签名：程兴
学 号
201321002784
学 院
机械与汽车工程学院
课程编号

课程名称
腐蚀电化学原理
学位类别
工程硕士
任课教师
张永君 老师
教师评语：报告内容较为全面，基本涵盖了腐蚀电化学的基本概念、重要理论及技术。表明通过本课程的学习，程兴同学已基本了解并掌握了该课程的主要内容。望其在日后学有所用，能够灵活应用所学基础理论知识为科研及工作服务。
成绩评定： 分 任课教师签名： 年 月 日

精品资料
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腐蚀电化学原理读书报告
1 腐蚀
腐蚀有两种解释，广义的解释是指材料由于环境作用引起的破坏或变质。这里所指的环境作用不只限于化学和电化学作用，还包括化学-机械、电化学-机械、生物作用以及单纯的物理作用（溶解）等。但它不包括单纯机械作用所引起的材料断裂和磨损等破坏。不过目前习惯上所说的腐蚀，多半仍然是指金属腐蚀，它是指金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于与其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，其中也包括上述因素与力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。
2 腐蚀作用
由于地下水中氢离子置换铁，使铁离子溶于水中，从而使钢铁材料受到腐蚀的作用。氢离子可以是水中原有的，也可以是由于锅炉中水温增高，弱基性盐类经水解而生成。此外，溶解于水中的O2、C02、H2S也可以成为腐蚀作用的因素。锰的盐类、硫化铁、有机物及油脂都能作接触剂而加强这一作用。一般氢离子浓度较高(pH<7)的酸性水都有腐蚀性。深部碱性碳酸钠水对钢管有强烈腐蚀作用。
3 腐蚀反应
金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生了腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。
在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。
4 腐蚀分类
4.1 从腐蚀的外观形态看，金属腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀
4.1.1 全面腐蚀
全面腐蚀也称均匀腐蚀，腐蚀反应在不同程度上分布在整个或大部分金属表面上，宏观上难以区分腐蚀电池的阴极和阳极。一般表面均匀覆盖着腐蚀产物膜，在不同程度上能使腐蚀减缓，如高温氧化和易钝化金属(如不锈钢、钛、铝等)在氧化环境中形成的钝化膜，都具有良好的保护性，甚至能使腐蚀过程几乎停止。全面腐蚀分布较均匀，危害较小。
4.1.2 局部腐蚀
局部腐蚀即非均匀腐蚀，腐蚀反应集中在局部表面上。局部腐蚀又可分为电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀破裂、磨损腐蚀、腐蚀疲劳和氢损伤等。
4.2 按照腐蚀反应的机理来划分，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀：
4.2.1 化学腐蚀
化学腐蚀是指金属和非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属损耗，如金属的高温氧化和有机物腐蚀。
4.2.2 电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属和电解质发生电化学反应而引起的金属损耗。在电化学腐蚀过程中，同时存在着两个相对独立的反应过程--阳极反应和阴极反应，并有电流产生。例如海水、土壤和潮湿空气中的腐蚀情况。电化学腐蚀是最普遍的腐蚀现象，海洋腐蚀基本上属于电化学腐蚀。除单纯电化学作用外，实际上还常伴随机械作用和生物作用，从而使腐蚀过程复杂化。与机械作用协同的有应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀等，前面已述。与生物作用协同的有微生物腐蚀和生物污损腐蚀。
4.3 按照腐蚀环境分类，可分为大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀：
4.3.1 大气腐蚀
在腐蚀学科中，常把大气分为工业、海洋和农村大气三类。其中以海洋大气腐蚀最为严重，工业大气次之，农村大气最轻。日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆严重得多。钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400～500倍；离海岸24m的钢试样比离海岸240m的腐蚀快12倍；工业大气比沙漠区的腐蚀可能大50至100倍。大气腐蚀几乎也是一种电化学过程。影响大气腐蚀的主要因素是湿度、工业污染和盐分含量。
4.3.2 水腐蚀
水腐蚀指自然界中存在的水(如海水、江河水、雨水、地下水等等)对金属构件和设备产生的腐蚀作用。这些水大部分为近中性介质，其腐蚀过程的去极化剂为溶解氧，在某些受污染的水质中，还会发生氢去极化过程。其腐蚀反应为：
阳极反应 M － ne- → Mn+
阴极反应 O2 ＋ H2O ＋ 4e- → 4OH- (氧去极化)
2H+ ＋ 2e- → H2 (氢去极化)
4.3.3 土壤腐蚀
金属在土壤中的腐蚀，一般也属于电化学腐蚀。土壤腐蚀和其他介质中的电化学腐蚀过程一样，因金属和介质的电化学不均一性而形成腐蚀原电池。但因土壤介质具有多样性和不均匀性等特点，所以除了有可能生成和于与金属组织不均一性有关的腐蚀微电池外，土壤介质的宏观不均一性还会形成腐蚀宏电池，它在土壤腐蚀中往往起着更大的作用。影响土壤腐蚀的主要因素是含水率、pH值、含盐量、含氧量、透水性和透气性，以及杂散电流与细菌活动情况等。一般常用土壤电阻率作为腐蚀性指标，电阻率越小，腐蚀性越大。
4.3.4 化学介质腐蚀
化学介质包括酸、碱、盐、氧化剂、非电解质和熔体等腐蚀介质。因其品种繁多，条件复杂，故成为最复杂、最严重而且最难控制的腐蚀问题。其中尤为酸腐蚀最普遍、最严重。这些腐蚀性介质往往都是在化工生产中遇到的。
除以上所述，还有食品腐蚀，人体腐蚀等等，各有其特殊性。
5 电化学腐蚀
电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。
电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。
当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。
6 电极系统
电极(electrode)是与电解质溶液或电解质接触的电子导体或半导体，为多相体系。电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，用的较多的是三电极体系。相应的三个电极为工作电极、参比电极和辅助电极。
工作电极:又称研究电极，是指所研究的反应在该电极上发生。一般来讲，对工作电极的基本要求是:工作电极可以是固体，也可以是液体，各式各样的能导电的固体材料均能用作电极。
辅助电极:又称对电极，辅助电极和工作电极组成回路，使工作电极上电流畅通，以保证所研究的反应在工作电极上发生，但必须无任何方式限制电池观测的响应。由于工作电极发生氧化或还原反应时，辅助电极上可以安排为气体的析出反应或工作电极反应的逆反应，以使电解液组分不变，即辅助电极的性能一般不显著影响研究电极上的反应。但减少辅助电极上的反应对工作电极干扰的最好办法可能是用烧结玻璃、多孔陶瓷或离子交换膜等来隔离两电极区的溶液。
参比电极:是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极。参比电极上基本没有电流通过，用于测定研究电极(相对于参比电极)的电极电势。
对于化学电源和电解装置，辅助电极和参比电极通常合二为一。化学电源中电极材料可以参加成流反应，本身可溶解或化学组成发生改变。对于电解过程，电极一般不参加化学的或电化学的反应，仅是将电能传递至发生电化学反应的电极/溶液界面。
7 电极反应
电极反应指在原电池或电解池中，两个电极上发生的半反应，因为在原电池和电解池中，氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。
原电池的负极和电解池的阳极的电极反应都是氧化反应，故也叫氧化极。原电池的正极和电解池的阴极反应都是还原反应，故也叫还原极。
原电池的电极由电极本身决定，相对活泼的金属为负极，金属失电子，发生氧化反应；相对不活泼的金属或非金属为正极，金属得电子，发生还原反应。电解池的电极由外加电源决定，分为阴极和阳极，阴极上，阳离子得电子发生还原反应，阳极上，阴离子失电子发生氧化反应。两电极相加等于氧化还原反应方程式。
电极反应特点：
①半反应
②突出电子得失
③活泼金属失电子，被氧化为负极
8 阴极
阴极（Cathode)是电化学反应的一个术语。指的是得电子的极，也就是发生还原反应的极。在原电池中，阴极是正极；电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。在电解池中阴极与电源的负极相连。阴极总是与阳极（ Anode ）相对应而存在的。
9 阳极
阳极（ Anode ）是电化学反应的一个术语，阳极总是与阴极（Cathode)相对应而存在的。发生氧化作用的极称为阳极（Anode），在原电池中，阳极是负极，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极； 在电解池中阳极与正极相连，在阳极上发生氧化反应的是溶液中的阴离子。与阴极（ cathode ）相对应。
阳极是电镀制程中供应镀层金属的来源，并也当成通电用的正极。一般阳极分为可溶性阳极及不可溶的阳极。一般阳极材料有以下几种镁及镁合金、锌及锌合金、铝合金。
10 化学位
化学位又称化学势，它是指吉布斯自由能对成分的偏微分，化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质，强度性质在物理化学中常写成偏微商的形式。
恒温恒压条件下，在指定组成的无限大体系中，加入1mol的B物质引起体系的Gibbs能的改变。也就是说，在指定条件下1mol的B物质对体系的G的贡献。化学势是强度性质，状态函数。
化学势的定义是从恒温、恒压、恒内能、恒体积条件下得到的，因此实际固溶体中，系统自由能变化还会包括化学势以外的能量变化。化学势的偏微分定义具有普适性，表示成分变化对能量变化的影响，即可以是线性关系，也可以是非线性关系。
化学势的适用范围是气体、液体，但对于固体而言，由于引入一种物质，系统的原有物质不可能保持恒定，即内能和体积将会相应发生改变，此时，化学势需要做出相应修正，用扩散势代替。
11 电化学位（electrochemical potential）
电化学位其实就是电化学势，像离子这样的带电粒子，除受浓度梯度的作用外，还要受电力的驱动，这两种力合称电化学势，或称电化学位。某一物种Yi在物相α中的化学势必是判断Yi在α相中的稳定性和研究其平衡性质的重要特性。设Yi为荷电的，电荷量为zi；而α相也带电，其内电位为Ф。此时必须考虑电的作用，则相应的特性为电化学势α，可定义为α=μiα+ziFФα，式中的F为法拉第常数。必须指出，把μiα拆分为化学部分μiα和电学部分ziFФα少完全是人为的，但不失为方便的处理方法，且很有用。例如可得Yi在α和β两相间平衡的条件为α=β当Yi无过剩电荷时，zi为零，则=μi，电化学势即化学势。又如，在金属或半导体中，电子的电化学势相当于其费米能级。
12 绝对电位
1982年，Trasatti对绝对电极电位从理论上作了概括。他认为，对电池M|S|M1|M’来说，当使用电子作试验电荷并且让它沿着物理意义明确的路线，从电池的一端到另一端，只有三种可能的路线。因此，绝对电极电位的概念只有三种。
下面通过图1说明这三种绝对电极电位的概念。为了使物理量的单位与SI单位一致，这里讨论一摩尔电子的转移情况(Trasatti讨论的是单个电子转移的情况)。为此，假定所讨论的电极及其所构成的电池均为足够大，因而一摩尔电子从一相转移到另一相并不影响有关相的强度性质。

图1在电池M|S|M1|M’中，把一摩尔电子从M’转移至M所做功示意图（A、B、C表示三种不同的路线）
在图1中，M和M1表示两种金属，e表示电子，S表示溶液，J表示外电位，J表示从M到S的外电位差，H表示电子功函，表示i组分在溶液中的真实位(= -)。M和M’是相同的金属，但是电状态不同。
12.1 绝对电极电位XV
若1mol电子沿着外电路(即A线路)，从M’移至M，则此过程所作的可逆电功，FE= -_+_，由于M’与M1间已达电子平衡，所以， _=_，故， FE= -_+_.由上式或图1还可以得到
FE=HM1+FJ-HM，因为一个电池的电动势是构成该电池的两个电极电位的差值，所以，
FE= -_+_= HM1+FJ-HM= -，显然，= -_/F=jM-_/F（*）.
在以上式子中_、_分别表示化学位和电化学位，E表示电池电动势，F为法拉第常数，X表示绝对电极电位，j为内电位。(*)式即为绝对电极电位的定义式。由此知的物理意义是:把单位电量所对应数目的电子从金属M中拉到真空无穷远处所作的总功(包括电功和化学功).电子的参比能级为真空无穷远处。
若MZ+在金属M与溶液S中已达平衡，则所对应的反应式为:MZ+(S)+Ze(V)→M (M ) (**).这是因为上述反应的吉布斯自由能变:ΔG= -ZF=Z(_-_) (***)，由此式可得 (*)式.显然 (**)式并不是化学平衡式，因为显然MZ+离子达平衡，但电子e并未达平衡，所以ΔG≠0。由于 (***)式右边的两项原则上可测，故是一个原则上可测量的量。
12.2 绝对电极电位XK
如果电子通过内电路沿B路线从M1至M，则可得到FE=HM1+FJ -FJ -HM，即E=HM1/F
+J -J -HM/F= -，由此得到 =HM/F+J。
上式即为绝对电极电位的定义式.由此知的物理意义是:把单位电量所对应数目的电子从金属M中拉到溶液表面附近的真空中(简称液表真空，一般认为距溶液表面10-6m)所作的总功。电子的参比能级为液表真空处。同理，与之相对应的电极反应为:MZ+(S)+Ze(V at S)→M (M )，显然，此式也不是化学平衡式，电子未达平衡，ΔG≠0。由=HM/F+J可知， 是可测量的物理量。
12.3 绝对电极电位XS
若电子通过内电路沿C路线从M1至M，则可得FE= -_+FJ +_ -_ -FJ +_，即E= -_/F+J +_/F-_/F-J +_/F=-，显然= -_/F+J +_/F=HM/F+J +/F (****)，上式即为绝对电极电位的定义式。由此式知的物理意义是:把单位电量所对应数目的电子从电极M中移至溶液中所作的总功。电子的参比能级为整个溶液中。与之对应的电极反应为MZ+(S)+Ze(S)→M (M )，此式同样不是平衡式，因为电子并未达平衡，所以ΔG≠0。(****)式右边的三项原则均可测，故是原则上可测量的量。
由上面的讨论可知， 、、均为绝对电极电位，只不过它们的电子参比能级不同。
13 平衡电位
当金属成为阳离子进入溶液以及溶液中的金属离子沉积到金属表面的速度相等时，反应达到动态平衡，亦即正逆过程的物质迁移和电荷运送速度都相同，即

则该电极上具有一个恒定的电位值。由于此时电极反应正逆过程的电荷和物质都达到了平衡。所以把这种电位称为平衡电极电位或可逆电位。
平衡电位也可以这样理解：处于热力学平衡状态的电极体系（可逆电极），由于氧化反应和还原反应速度相等，电荷交换和物质交换都处于动态平衡之中，因而净反应速度为零，电极上没有电流流过，即外电流等于零。这时的电极电位就是平衡电极电位。
14 Nerst方程（参数、意义）：
能斯特方程是用以定量描述离子ri在A、B两体系间形成的扩散电位的方程表达式。
对于任一电池反应：
aA+bB=cC+dD
……………………⑴

式中：
:标准电极电势
R：气体常数8.31441J/(Kmol)
T:温度
n:电极反应中电子转移数
F:法拉第常数96.487kJ/(Vmol)
⑴这个方程就叫做能斯特(Nernst，W.H.1864~1941）方程。它指出了电池的电动势与电池本性（E）和电解质浓度之间的定量关系。
当温度为298K时，能斯特方程为：
……………………⑵

15 静止电位
静态电位（又称静息电位、静止电位、静止膜电位、休息电位、休息膜电位），是神经细胞处于相对安静状态时，细胞膜内外存在的恒定电位差。其主要来源于钠钾泵的活动。静止膜电位的存在对于神经传导而言，是非常重要的。
16 混合电位
16.1 混合电位理论主要包括两个方面的内容
（1）任何电化学反应都能分成两个或多个局部氧化反应和局部还原反应；
（2）在电化学过程中，不可能有静电荷积累

16.2 混合电位理论的推广—多电极体系
由两种以上金属组成的腐蚀原电池系统称为多电极腐蚀原电池系统，工程上很多不均匀合金以及多金属组合体系都是典型的多电极腐蚀原电池系统。判断该系统中各个电极的极性以及腐蚀电流的大小，不仅有理论意义，而且有重大的实际价值。
多电极腐蚀电池的方法也可以利用混合电位理论：
（1）短路的多电极系统中，各个电极的极化电位都等于该系统的腐蚀电位。混合电位处于各个电极反应中最高的电极电位和最低的电极电位之间，对于任何一个反应来说，如果其初始电极电位高于混合电位，将作为阴极，而低于混合电位将作为阳极。
（2）当多电极系统处于稳定状态时，系统中总的阳极电流等于总的阴极电流。

17 腐蚀电位：
金属在土介质中未通过电流时所产生的电位，称为腐蚀电位，也称自然电位或自腐电位或自然腐蚀电位或自腐蚀电位。金属结构物的性质和土质都可直接影响到腐蚀电位，但这种影响不大，当测得腐蚀电位有变化且电位增大时，应考虑土层中有杂散电流存在的。
狭义的腐蚀电位是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。
腐蚀电位可分为湿腐蚀电位和干腐蚀电位两类。湿腐蚀电位指金属在有水存在下的腐蚀电位，干腐蚀电位则指在无液态水存在下的干气体中的腐蚀电位。由于大气中普遍含有水，化工生产中也经常处理各种水溶液，因此湿腐蚀电位是最常见的，但高温操作时干腐蚀电位造成的危害也不容忽视。
湿腐蚀电位金属在水溶液中的腐蚀电位是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电位电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触水溶液的金属表面，电子有大量机会被溶液中的某种物质中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。常见的阴极过程有氧被还原、氢气释放、氧化剂被还原和贵金属沉积等。
随着腐蚀电位过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会受到阻滞而变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀电位随极化而减缓。
干腐蚀电位一般指在高温气体中发生的腐蚀电位，常见的是高温氧化。在高温气体中，金属表面产生一层氧化膜，膜的性质和生长规律决定金属的耐腐蚀电位性。膜的生长规律可分为直线规律、抛物线规律和对数规律。直线规律的氧化最危险，因为金属失重随时间以恒速上升。抛物线和对数的规律是氧化速度随膜厚增长而下降，较安全，如铝在常温氧化遵循对数规律，几天后膜的生长就停止，因此它有良好的耐大气氧化性。
腐蚀电位可分为均匀腐蚀电位和局部腐蚀电位两种。在化工生产中，后者的危害更严重。
均匀腐蚀电位发生在金属表面的全部或大部，也称全面腐蚀电位。多数情况下，金属表面会生成保护性的腐蚀电位产物膜，使腐蚀电位变慢。有些金属，如钢铁在盐酸中，不产生膜而迅速溶解。通常用平均腐蚀电位率（即材料厚度每年损失若干毫米）作为衡量均匀腐蚀电位的程度，也作为选材的原则，一般年腐蚀电位率小于1～1.5mm，可认为合用（有合理的使用寿命）。
局部腐蚀电位只发生在金属表面的局部。其危害性比均匀腐蚀电位严重得多，它约占化工机械腐蚀电位破坏总数的70%，而且可能是突发性和灾难性的，会引起爆炸、火灾等事故。
18 电极反应及其耦合
18.1 电极反应
电极反应指在原电池或电解池中，两个电极上发生的半反应，因为在原电池和电解池中，氧化反应和还原反应是分别在两个电极上发生的。
原电池的负极和电解池的阳极的电极反应都是氧化反应，故也叫氧化极。原电池的正极和电解池的阴极反应都是还原反应，故也叫还原极。
原电池的电极由电极本身决定：相对活泼的金属为负极，金属失电子，发生氧化反应；相对不活泼的金属或非金属为正极，金属得电子，发生还原反应。电解池的电极由外加电源决定，分为阴极和阳极，阴极上，阳离子得电子发生还原反应，阳极上，阴离子失电子发生氧化反应。两电极相加等于氧化还原反应方程式。
18.2 电极反应的耦合
在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应的现象叫做电极反应的耦合。这两个耦合的反应又称为共轭反应，相应的体系成为共轭体系。
如果阳极反应的平衡电位是φ1，阴极反应的平衡电位是φ2，则耦合后的结果将得到新的电极电位φ，并且

19 极化
极化是因为电流的移动而最终导致电位偏离电极开路电位的现象。当电流不停移动的时候，阴极和阳极都会出现极化现象。极化降低了阳极与阴极之间的电位差，从而降低了腐蚀电流和腐蚀速率。最开始阴极周围有大量的反应物，可以及时减少阴极上的电子， 但是随着阴极反应的不断增加，阴极周围的反应物越来越少，反应后沉积下来的产物越来越多；因为反应产物不能快速移走，妨碍了新的反应物接近阴极。这样的最终结果就是阴极区域多余的电子得不到消化而越来越多。伴随着电子不断增加，阴极电位也会慢慢降低。阴极保护就是利用这一现象原理，使金属表面各点的电位都降低到同一个电位值 ，因此可以减少金属表面各点之间的电位差，达到减缓腐蚀的目的。相反情况 ，如果阴极区域存在很多的反应物或者反应产物很容易被移走比如在流动的水中， 这时候想要将电位降低到某一位置，就会需要相对更多的电子，也就是说，极化困难。例如，阴极周围存在大量的氧分子，阴极难以极化到要求的电位。能够消耗阴极电子的物质称为去极化剂。去极化剂包括：1、溶解氧；2、微生物活性；3、水流。当极化和去极化作用之间达到平衡时，电位差和阴阳极间的腐蚀电流达到稳定。腐蚀速率取决于这个最终的电流。
20 去极化剂
去极化剂是指过渡族金属的某些盐类如硫酸铜、硫酸银、硫酸氧钒等。这些盐类的阳离子的标准电极电势都比氢离子的高（如E（Cu2+/Cu）=0.3400V；E（Ag+/Ag）=0.7994V）例如：极化剂对液体钽电容器高频电性能的影响。实验表明在100V/100μF的液体钽电容器的电解质中加入去极化剂Fe2（SO4）3可以改善电容器在高频电路中的电性能，使之获得较低的ESR和较高的电容量C。
21 过电位
过电位（英语：over potential）是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。
测量的过电位代表为了维持电极反应速率（电流密度）所需要的额外能量，此能量会转成热能。结果，阳极运作电位永远高于平衡状态下的电位；阴极运作电位永远低于平衡状态下的电位。过电位随着电流密度升高而提高.
22 腐蚀金属电位
即金属在土介质中未通过电流时所产生的电位，称为腐蚀电位，也称自然电位或自腐电位或自然腐蚀电位或自腐蚀电位。

腐蚀电位
金属结构物的性质和土质都可直接影响到腐蚀电位，但这种影响不大，当测得腐蚀电位有变化且电位增大时，应考虑土层中有杂散电流存在的。
广义的腐蚀电位指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀电位是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。
23 电位—PH图
电位—pH图是一种将水溶液中的基本反应作成电位与pH的函数，是在指定温度、压力和组分活度（或气体分压）情况下，取电位作纵坐标，pH作横坐标而绘制成的热力学位图。
它可以指明反应自动进行或组分间平衡共存的条件，阐明物质在水溶液中稳定存在的区域和范围。它使抽象的化学热力学原理图象化、直观化，从而变得简明易懂，一目了然。
下面以ZnS－H2O系的φ—pH图来说明其意义：

ZnS－H2O系φ—pH图
图中有三个液相区(I、II、III)和一个固相区(IV)。在不同条件下，ZnS分别与不同组分的液相保持平衡。
从区间I转移到区间II时，反应使硫化氢将被氧化成元素硫，这一反应伴随着电子的迁移且与H+浓度有关，I/II区间的平衡线是倾斜的。II/IV区间的平衡关系是液固相间的平衡，S2-产生是由于ZnS的离解，在有氧化剂存在的情况下，发生反应，反应只有电子迁移，与H＋浓度无关，平衡线与横坐标平行。
II/III区间的平衡关系发生的反应，使ZnS酸浸产生H2SO4-反应有电子迁移，又与H+浓度有关，平衡线为斜线。
由图可以看出，加压浸出时随着溶液酸度减小(pH值增大)，平衡将由I区向II、III方向移动。而提高氧分压可使电位增大，可取得同样效果。
24 原电池
是利用两个电极不同，产生电势差，从而使电子流动，产生电流。又称非蓄电池，是电化学电池的一种。其电化学反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能。简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对。
常用原电池有锌－锰干电池、锌－汞电池、锌－银扣式电池及锂电池等。
25 腐蚀电池
由阳极、阴极、电解质溶液和电子回路组成的只能导致金属材料破坏而不能对外界作有用功的短路原电池。
26 界面双电层
任何两个不同的物相接触都会在两相间产生电势，这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相互吸引，形成双电层。
在电极的金属-电解质的两相界面存在电势，同样将产生双电层（electrical double layer），其总厚度一般约为0.2-20纳米。电极的金属相为良导体，过剩电荷集中在表面；电解质的电阻较大，过剩电荷只部分紧贴相界面，称紧密双层（compact double layer）；余下部分呈分散态，称分散双层（diffuse double layer；有误译为“扩散层”）。电极反应的核心步骤——迁越骤（即活化步骤）都需在紧密层中进行，影响电极反应的吸附过程也发生在双电层中，故双电层结构的研究对于电化学的理论和生产都有重要意义。
27 金属的钝化
金属表面状态变化所引起的金属电化学行为使它具有贵金属的某些特征(低的腐蚀速率、正的电极电势)的过程。若这种变化因金属与介质自然作用产生，称为化学钝化或自钝化；若该变化由金属通过电化学阳极极化引起，称为阳极钝化。另有一类由于金属表面状态变化引起其腐蚀速率降低，但电极电势并不正移的钝化（如铅在硫酸中表面覆盖盐层引起腐蚀速率降低），称为机械钝化。金属钝化后所处的状态称为钝态。钝态金属所具有的性质称为钝性（或称惰性）。
钝化能使金属变得稳定，从本质上讲这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜，因而提高了金属的抗腐蚀性能。为了提高金属的防护性能，可采用化学方法或电化学方法，是金属表面上覆盖一层人工氧化膜，这种方法就是通常所说的氧化处理或发蓝，如在机械制造、仪器制造、武器、飞机及各种金属日用品中，作为一种防护装饰性覆盖层广泛地被采用。
金属钝化时由于金属和介质作用，生成一层极薄的肉眼所看不见的保护膜。这层膜是金属和氧的化合物。金属钝化是一种界面现象，它没有改变金属本体的性能，只是使金属表面在介质中的稳定性发生了变化。产生钝化的原因较为复杂，对其机理还存在着不同的看法，还没有一个完整的理论可以解释所有的钝化现象。
28 腐蚀电化学稳态测量技术
稳态测量主要测量腐蚀金属电极的电位E与连接腐蚀金属电极外线路中德电流之间的关系。测量方式主要有两种：控制电位的测量和控制电流的测量。
控制电位的测量主要有两种方法即：恒电位法和电位扫描法。
控制电流的测量是指在恒电流电路或恒电流仪的保证下，控制通过研究电极的极化电流按照人们预想的规律变化，不受电解池阻抗变化的影响，同时测量相应电极电势的方法。
在金属腐蚀方面，测量极化曲线可得出阴极保护电势，阳极保护的致钝电势、致钝电流、维钝电流、击穿电势和再钝化电势等。测量极化曲线，采用强极化区、线性极化区和弱极化区的方法可快速测量金属的腐蚀速度，从而快速筛选金属材料的缓蚀剂。测量阴极极化曲线和阳极极化曲线，可用于研究局部腐蚀。分别测量两种金属的极化曲线，可推算这两种金属连接在一起时的电偶腐蚀。测量腐蚀系统的阴阳极极化曲线，可查明腐蚀的控制因素、影响因素、腐蚀机理及缓蚀剂作用类型。
29 稳态
在指定的时间范围内，电化学系统的参量（电极电势、电流密度、电极界面附近液层中粒子的浓度分布、电极界面状态等）变化甚微或基本不变，这种状态称为电化学稳态。
稳态概念的理解：
1．稳态不等于平衡状态
平衡态：正逆反应速率相等，没有净物质转移，没有净电流流过，电极状态为平衡。
稳态：正逆反应速率相差一个稳定值，电流不变，电势不变，达到稳态。
稳态不等于平衡态，平衡态是稳态的特例。
2. 绝对不变的电极状态是不存在的
在Zn2+/Zn溶解中，达到稳态时，Zn电极表面还在溶解，只不过不显著而已。
3. 稳态和暂态是相对的
稳态和暂态区分标准是参量变化是否显著，这个标准是相对的。
30 暂态
当极化条件改变时，电极会从一个稳态向另一个稳态转变，期间所经历的不稳定的、电化学参量显著变化的阶段就称为暂态过程。
从电极极化开始到各个子过程（电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程）做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的，变化的“过渡阶段”，称为暂态过程。
31 极化电阻
狭义定义：极化电阻是极化曲线在△E=0（即在腐蚀电位Ecorr处）切线的斜率。
广义定义：某一电位下极化电阻是极化曲线在该电位处切线的斜率。
电极上有（净）电流流过时，电极电势偏离其平衡值，此现象称作极化。根据电流的方向又可分为阳极化和阴极化。
极化是指腐蚀电池作用一经开始，其电子流动的速度大于电极反应的速度。在阳极，电子流走了，离子化反应赶不上补充；在阴极，电子流入快，取走电子的阴极反应赶不上，这样阳极电位向正移，阴极电位向负移，从而减小电位差，降低了腐蚀速率。
32 极化曲线的测量
极化曲线的测量通常有两种方法，即恒电位法合恒电流法。
恒电位法是指将研究电极电势依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。
恒电流法是指控制研究电极上的电流密度依次恒定在不同的数值下，同时测定相应的稳定电极电势值。采用恒电流法测定极化曲线时，由于种种原因，给定电流后，电极电势往往不能立即达到稳态，不同的体系，电势趋于稳态所需要的时间也不相同，因此在实际测量时一般电势接近稳定(如1min～3min内无大的变化)即可读值，或人为自行规定每次电流恒定的时间。
33 腐蚀电化学暂态测量技术
主要测量某一个电化学变量随时间的变化。决定暂态变化所需要时间的重要参数是“时间常数”。从测量的电化学变量分类：暂态电流测量和暂态电位测量。
由于暂态过程是随时间而变化的，因而相当复杂。因此常常将电极过程用等效电路来描述，每个电极基本过程对应一个等效电路的原件。如果我们得到了等效电路中某个元件的数值，也就知道了这个元件所对应的电极基本过程的动力学参数。这样，我们就将对电极过程的研究转化为对等效电路的研究。
在被测电极系统处于原来的定常态情况下，突然用外加电源使被测电极上的流过的极化电流密度改变一个预先选定的数值。被测电极上的电流密度随时间而改变。
34 暂态测量的分类
①按控制方式分：
a. 控制电流法暂态测量
b. 控制电位法暂态测量
②按极化波形方式分：
a. 阶跃法
b. 方波法
c. 线性扫描法
d. 交流阻抗法
③按极化或控制的幅度分(幅度：电极极化的幅度，界面电位变化量)；
a.大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10mV (大幅度)浓差极化不可忽略，方程解析的研究方法。
b.小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、Cd) |Δφ|<10 mV (小幅度)，电极过程处于传荷控制，采用等效电路的研究方法。
35 断电流瞬态响应
即先使被测电极流过一定数值的外侧电流密度，待其稳定后，突然切断电源，使外侧电流密度为零，被测电极成为孤立电极，测量电极电位在瞬态过程中随时间的变化。
36 交流阻抗技术
交流阻抗技术是电化学暂态技术的一种。常用的是正弦波交流阻抗技术。控制电极电流（或电极电势）使按正弦波规律随时间小幅度变化，同时测量作为其响应的电极电势（或电流）随时间的变化规律。这一响应经常以直接测得的电极系统的交流阻抗Z或导纳Y来代替。电极阻抗一般用复数表示，即Z＝Z′-jZ ″（或Y＝Y′-jY″），虚部常是电容性的，因此Z ″前用负号。测量电极阻抗的方法总是围绕解决测量实部和虚部这两个成分或模和相位角。
通过电极阻抗频谱和等效电路分析，交流阻抗技术将比其他电化学暂态技术易于给出电极界面和电极过程动力学的各种参数。这个技术在研究电极界面双电层结构、电极上的各种吸附行为、半导体电极（例如掺杂浓度、平带电势）和半导体电极的光电转换行为、金属表面钝化膜和电结晶过程以及其他一些电极表面过程等方面都较其他暂态技术优越。
37 阻抗和导纳
对于一个稳定的线性系统M，如以一个角频率为 w 的正弦波电信号（电压或电流）X为激励信号（在电化学术语中亦称作扰动信号）输入该系统，则相应地从该系统输出一个角频率也是 w 的正弦波电信号（电流或电压）Y，Y即是响应信号。
若输入△I（jw ），输出△E（jw ），则Z=△E/△I，为阻抗。
若输入△E（jw ），输出△I（jw ），则Y=△I/△I，为导纳。
阻纳是