金属的电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中因电化学反应而发生的腐蚀现象。其核心特点是通过氧化还原反应导致金属材料的性能下降和结构损伤,伴随电流产生。以下是详细解析:
一、基本原理
氧化还原反应 金属腐蚀涉及阳极反应(金属失电子被氧化)和阴极反应(电解质中的物质得电子被还原)。例如,铁在潮湿空气中与氧气反应生成铁锈(Fe → Fe²⁺ + 2e⁻)。
原电池机制
金属与电解质接触时形成原电池,活泼金属(如铁)作阳极失去电子,较不活泼金属(如铜)作阴极获得电子。这种自发的电化学过程加速了腐蚀速率。
二、影响因素
电极电位: 电极电位越低的金属越易失电子被腐蚀(如铁比铜更活泼)。 电解质浓度与温度
环境条件:潮湿环境比干燥环境更易引发电化学腐蚀。
三、腐蚀类型
析氢腐蚀:
阳极反应为$Fe → Fe²⁺ + 2e⁻$,常见于酸性环境。
析氧腐蚀:
阳极反应为$O₂ + 2H₂O → 4OH⁻ + 4e⁻$,多见于碱性环境。
应力腐蚀开裂:
在应力和腐蚀性介质共同作用下发生的开裂现象。
四、防护措施
涂层保护:如镀锌、涂漆隔绝电解质。
阴极保护:通过外部电源提供电子,抑制阳极反应。
材料选择:使用耐腐蚀合金或涂层降低腐蚀风险。
电化学腐蚀是工程实践中需重点防范的腐蚀类型,尤其在海洋环境、化工设备等领域具有显著影响。