中园氏航大学 《航空材料与腐蚀防护》讲义 I Aviation University of ch中国民航大学理学院材料化学教研室苏景新 像图23那样,由于成分和结构的不均匀造成金属表面的电化学性质的不均匀,在金属 表面上微小区域或局部区域存在电位差,会形成微观电池。形成微观电池的原因主要有以下 几种: 1.金属化学成分不均匀,如碳钢中的碳化物,工业纯Zn中的Fe杂质等。由于它们的 电位都高于基体金属,因而构成微观电池 2.金同组织的不均匀,如金属及合金的晶粒与晶界间存在着电位差异,一般晶粒是阴 极,晶界能量高、不稳定为阳极:合金中存在沉淀项(或称第二相),多数情况 第二相是阴极相,基体为阳极相。但有些A合金的第二相为阳极,如Mg质量分 数大于3%的A1Mg合金,MgA18相、AlMg2相是阳极相。此外合金凝固时引起成 分偏析,也能形成微观电池。 3.金属表面的物理状态不均匀,如金属的各部分变形、加工不均匀、晶粒畸变都会导 致形成微观电池。一般形变大、内应力大的部分为阳极区易遭受腐蚀。此外,温差、 光照不均匀等因素,也可形成微观电池。 23电极与电极电位 电极 一个完整的腐蚀电池,是由两个电极组成的。 电极不仅包含电极材料(电子导体)自身,而且也包括电解质溶液(离子导体)在内 由此,电极可定义为:电子导体与离子导体构成的体系。电极可分为单电极和多重电极 单电极是指在电极的相界面上只发生惟一的电极反应,而多重电极则可能发生多个电极反 、电极电位 在电极中,电子导体(金属)与离子导体(电解质溶液)的界面上进行的电化学反应称 为电极反应 参照锌-铜原电池中的电极反应,可以看出电极反应的特点是有离子参与。如Zn的阳极 溶解反应生成Zn2离子:Cu的阴极反应消耗了H离子。 生成的离子,要自电极表面向溶液深处扩散,被消耗的离子也要通过溶液深处向电极界 面的扩散来补充。而扩散是受浓度梯度所推动的。这样,由于离子在电极界面附近浓度的不 均衡,在电极界面和溶液深处产生了一个电位差,即为电极电位,也称为绝对电极电位。 任何一个电极的绝对电极电位都无法直接用测量仪器测得。但是,可以通过测量电极与 某一作为参照物的电极(参比电极)构成的电池的电动势的方法,来测出相对电极电位值 常用的参比电极有氢电极、甘汞电极、银-氯化银电极和硫酸铜电极等。 不同的电极材料、不同的电解质溶液,形成的电极的电位可能是不同的。当同处于一个 电解质溶液中的两个电极电位不同的电极用电子导体连通,就会形成原电池。 所以,从腐蚀电池的模型出发,发生腐蚀的根本原因就是形成了两个有电位差的电极同 处于一个离子导体中,且被电子导体短接的情况《航空材料与腐蚀防护》讲义 中国民航大学理学院材料化学教研室 苏景新 像图 2.3 那样，由于成分和结构的不均匀造成金属表面的电化学性质的不均匀，在金属 表面上微小区域或局部区域存在电位差，会形成微观电池。形成微观电池的原因主要有以下 几种： 1. 金属化学成分不均匀，如碳钢中的碳化物，工业纯 Zn 中的 Fe 杂质等。由于它们的 电位都高于基体金属，因而构成微观电池； 2. 金同组织的不均匀，如金属及合金的晶粒与晶界间存在着电位差异，一般晶粒是阴 极，晶界能量高、不稳定为阳极；合金中存在沉淀项（或称第二相），多数情况， 第二相是阴极相，基体为阳极相。但有些 Al 合金的第二相为阳极，如 Mg 质量分 数大于 3%的 A1-Mg 合金，Mg5A18 相、Al3Mg2 相是阳极相。此外合金凝固时引起成 分偏析，也能形成微观电池。 3. 金属表面的物理状态不均匀，如金属的各部分变形、加工不均匀、晶粒畸变都会导 致形成微观电池。一般形变大、内应力大的部分为阳极区易遭受腐蚀。此外，温差、 光照不均匀等因素，也可形成微观电池。 2.3 电极与电极电位 一、电极 一个完整的腐蚀电池，是由两个电极组成的。 电极不仅包含电极材料（电子导体）自身，而且也包括电解质溶液（离子导体）在内。 由此，电极可定义为：电子导体与离子导体构成的体系。电极可分为单电极和多重电极。 单电极是指在电极的相界面上只发生惟一的电极反应，而多重电极则可能发生多个电极反 应。 二、电极电位 在电极中，电子导体（金属）与离子导体（电解质溶液）的界面上进行的电化学反应称 为电极反应。 参照锌-铜原电池中的电极反应，可以看出电极反应的特点是有离子参与。如 Zn 的阳极 溶解反应生成 Zn2+离子；Cu 的阴极反应消耗了 H+离子。 生成的离子，要自电极表面向溶液深处扩散，被消耗的离子也要通过溶液深处向电极界 面的扩散来补充。而扩散是受浓度梯度所推动的。这样，由于离子在电极界面附近浓度的不 均衡，在电极界面和溶液深处产生了一个电位差，即为电极电位，也称为绝对电极电位。 任何一个电极的绝对电极电位都无法直接用测量仪器测得。但是，可以通过测量电极与 某一作为参照物的电极（参比电极）构成的电池的电动势的方法，来测出相对电极电位值。 常用的参比电极有氢电极、甘汞电极、银-氯化银电极和硫酸铜电极等。 不同的电极材料、不同的电解质溶液，形成的电极的电位可能是不同的。当同处于一个 电解质溶液中的两个电极电位不同的电极用电子导体连通，就会形成原电池。 所以，从腐蚀电池的模型出发，发生腐蚀的根本原因就是形成了两个有电位差的电极同 处于一个离子导体中，且被电子导体短接的情况