阴极保护的微观电池是用肉眼难以分辨出电极的极性,但确实存在着氧化和还原反应过程的原电池。微观电池是因金属表面电化学的不均匀性引起的,不均匀性的原因是多方面的,在这里我重点介绍几种:
1、化学成分不均匀形成的微观电池
众所周知,工业上使用的金属常含有各种各样的杂质,当金属与电解质溶液接触时,这些杂质则以微电极的形式与基体金属构成了许多短路微电池。倘若杂质作为微阴极,它将加速基体金属的腐蚀;反之,若杂质是微阳极的话,则基体金属就会受到保护而减缓其腐蚀。如Cu、Fe、Sb等金属可加速锌在硫酸中的腐蚀作用,Fe、Cu等杂质大大加速了铝在盐酸溶液中的腐蚀速度。
钢和铸铁是制造工业设备 常用的材料,由于其成分不均匀性,存在着第二相碳化物和石墨,在它们与电解质溶液接触时,这些第二相的电位比铁正,成为无数个微阴极,从而加速了基体金属铁的腐蚀。
2、组织结构的不均匀性形成的微观电池
金属和合金的晶粒与晶界的电位不完全相同,往往以晶粒为阴极,晶界是缺陷、杂质、合金元素富集的地方,导致它比晶内更为活泼,具有更负的电报电位值,成为阳极,构成微观电池,发生沿晶腐蚀。单相周溶体结晶时,由于成分偏析,形成贵金属富集区和贱金属富集区,则贵金属富集区成为阴极,贱金属富集区成为阳极,构成微观电池加剧腐蚀。除此以外,合金存在第二相时,多数情况下第二相充当阴极加速了基体腐蚀。
3、物理状态的不均匀性形成的微观电池
金属在加工或使用过程中往往产生部分变形或受力不均匀性,以及在热加工冷却过程中引起的热应力和相变产生的组织应力等,都会形成微观电池。一般情况下,应力大的部位成为阳极,如在铁板弯曲处和铆接处容易发生腐蚀就是这个原因。另外,温差、光照的不均匀性也会引起微观电池的形成。
4、金属表面膜不完整形成的微观电池
金属的表面一般都存在一层初生膜。如果这种膜不完整、有孔隙或破损,则孔隙或破损处的金属相对于表面膜来说,电极电位较负,成为微电池的阳极,故腐蚀将从这里始。这是导致小孔腐蚀和应力腐蚀的主要原因。
在生产实践中,要想使整个金属的物理和化学性质、金属各部位所接触的介质的物理和化学性质完全相同,使金属表面各点的电极电位完全相同是不可能的。由于种种因素使得金属表面的物理和化学性能存在着差异,使金属表面上各部位的电位不相等,我们把这些情况统称为电化学不均匀性,它是形成腐蚀电池的基本原因。
综上所述,腐蚀原电池的原理与一般原电池的原理一样,它只不过是将外电路短路的电池。腐蚀原电池工作时也产生电流,只是其电能不能被利用,i而是以热的形式散失掉了,其工作的直接结果只是加速了金属的腐蚀。
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