金屬腐蝕學(xué)-安成強-試卷.doc

1、第一大題填空題（每空 1 分，共 10 分）1金屬鈍化理論可用成相膜理論和（吸附理論）來解釋。2應(yīng)力腐蝕斷裂是金屬在（拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)）的共同作用下產(chǎn)生的破壞。3. 根據(jù)腐蝕傾向的熱力學(xué)判據(jù)，金屬發(fā)生腐蝕的電化學(xué)判據(jù)為（( G)T,P 0）。4在酸性溶液的電化學(xué)反應(yīng)中，溶解氧發(fā)生還原反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為+）。（ O2+4H +4e 2H 2O5氧去極化腐蝕速度主要取決于（溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面的放電速度）。6在氧去極化的電化學(xué)反應(yīng)中，對于敞開體系，當(dāng)溫度升高時，腐蝕速度（降低）。7產(chǎn)生嚴(yán)重大氣腐蝕的條件是：（潮濕環(huán)境與鹽分） 。8點蝕通常發(fā)生在（有鈍化膜）金屬表面上，并且介

2、質(zhì)條件為（含有Cl - 離子）。9縫隙腐蝕發(fā)生應(yīng)滿足的條件為：（氧濃差電池與閉塞電池自催化效應(yīng)共同作用）。第二大題名詞解釋題（每題 2 分，共 10 分）1 Cathodic polarisation在電流通過時，陰極電極電位偏離平衡電位，向負(fù)方向移動。2縫隙腐蝕由于縫隙的存在，使縫隙內(nèi)溶液中與腐蝕有關(guān)的物質(zhì)遷移困難而引起縫隙內(nèi)金屬的腐蝕的現(xiàn)象。3 Mixed potential指腐蝕過程可分為兩個或兩個以上的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，且反應(yīng)過程不會有凈電荷的積累，也稱為自腐蝕電位。4局部腐蝕是指僅局限或集中在金屬的某一特定部位的腐蝕，其腐蝕速度遠(yuǎn)大于其他部位的腐蝕速度。5保護電位在陽極極化曲線中，

3、在極化電流上升時進(jìn)行回掃，與正掃曲線相交，此點的電位稱為保護電位。第三大題簡述題（每題4 分，共16 分）1 腐蝕極化圖不能由實驗直接測定，試畫圖說明使用Tafel極化曲線反推法如何得到腐蝕極化圖。測得Tafel 曲線后，將兩條曲線做切線，切線交點為S，過S 做平行線，得Ecorr 。將 S 與兩平衡電位，EO,A ， EO,C 連接起來就得到腐蝕極化圖。2簡述電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕的區(qū)別。電化學(xué)腐蝕所在環(huán)境要有電解液，陰陽極反應(yīng)可以不在同一區(qū)域上發(fā)生，通過導(dǎo)線導(dǎo)電，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽茐慕饘??；瘜W(xué)腐蝕所在環(huán)境干燥，氧化還原反應(yīng)同時發(fā)生，無電流產(chǎn)生，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿取?簡述析氫腐蝕和吸氧腐蝕的

4、區(qū)別主要都是陰極的反應(yīng)，區(qū)別主要為去極化劑的性質(zhì)，去極化劑的濃度，陰極控制的因素，陰極反應(yīng)的產(chǎn)物不同。4簡述陰極極化產(chǎn)生的原因。由于陰極的還原反應(yīng)速度小于電子進(jìn)入陰極的速度，造成了電子在陰極的積累，使陰極電位向負(fù)方向移動。 （ 3）或是由于濃差極化引起的。由于陰極附近反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物擴散速度慢，造成陰極附近濃差極化（ 2）第四大題論述題 （共 54 分）1闡述腐蝕速度與腐蝕電池的初始電位差的關(guān)系。（ 10 分）初始電位差是腐蝕的原動力。 在其他情況相同的情況下，初始電位差越大， 腐蝕電流越大 （ 4）作圖。（ 3）由于不同金屬的平衡電位不同，發(fā)生陽極極化，當(dāng)陰極反應(yīng)相同時，金屬的平衡電位越低，

5、其服飾電流越大。（ 4）2論述點蝕的機理，并闡述點蝕與縫隙腐蝕的區(qū)別。（10 分）點蝕是閉塞性腐蝕，在金屬面上首先有金屬的溶解，形成蝕坑，在蝕坑內(nèi)氧濃度比外界低，形成濃差腐蝕。使腐蝕進(jìn)一步加速蝕孔生長。由于金屬的腐蝕而產(chǎn)生金屬離子的濃度升高，吸引+5）。負(fù)離子和水解產(chǎn)生 H形成 HCl 等繼續(xù)維持了點蝕（點蝕先前沒有蝕孔，形成之后繼續(xù)腐蝕，在回掃形成的包絡(luò)曲線所環(huán)繞的面積上，點蝕只繼續(xù)生長，不會有新的點蝕生成。 （ 2）縫隙腐蝕是在腐蝕前就已經(jīng)有了縫隙，在腐蝕介質(zhì)中繼續(xù)沿縫隙進(jìn)行腐蝕，在回掃形成包絡(luò)曲線所環(huán)繞的范圍內(nèi)，縫隙腐蝕不但繼續(xù)生長還有新的腐蝕生長。（3）3.試畫出氧去極化過程的陰極極化

6、曲線并解釋圖中各拐點的意義（12）。作圖（ 3）當(dāng)陰極電流密度較小且供氧充分時，相當(dāng)于計劃曲線的E0AB 段，這時過電位與電流密度的對數(shù)呈直線關(guān)系，陰極過程的速度取決于氧的離子化反應(yīng)。（ 3）當(dāng)陰極電流密度增大時，相當(dāng)于圖中的BCD 段，由于氧的擴散速度有限，供氧受阻，出現(xiàn)了明顯的濃差極化。陰極過程受氧的離子化反應(yīng)和擴散共同控制。（3）當(dāng) iC 大約等于 iL 時，氫的去極化過程就開始與氧的去極化過程同時進(jìn)行，得到總的陰極去極化曲線。（ 3）4. 什么是金屬的自鈍化？闡述產(chǎn)生自鈍化的必要條件。（10 分）在沒有任何外加極化的情況下，由于腐蝕介質(zhì)的氧化劑（去極化劑）的還原引起的金屬的鈍化。（ 3

7、）畫圖（ 1）氧化劑的氧化 -還原平衡電位要高于該金屬的致鈍電位。（ 3）在致鈍電位下，氧化劑陰極歡原反應(yīng)得電流密度必須大于該金屬的致鈍電流密度，（ 3）5寫出吸氧腐蝕在不同 pH 條件下的反應(yīng)方程式，論述氧的陰極還原過程，討論可能的控制步驟并說明原因。（ 10 分）+在中性或酸性條件下：O2+4H +4e 2H2O在堿性條件下：O2+2H 2O+4e 4OH -氧的陰極還原過程： (1) 氧由空氣 /溶液界面溶解進(jìn)入溶液；(2) 氧在擴散和對流的作用下進(jìn)入陰極附近；(3) 氧在擴散作用下進(jìn)入雙電層，吸附在電極表面；(4) 氧在陰極上得到電子，發(fā)生吸氧腐蝕?？刂撇襟E：(1)3 為控制步驟，因為

8、氧不足以消耗陰極上的電子，使腐蝕減慢。(2) 4 為控制步驟 。四、簡答題：（本題共 6 小題，共 40 分）1、金屬的腐蝕過程包括的三個基本步驟（6分）（ 1）腐蝕介質(zhì)通過對流和擴散作用向界面遷移（ 2）在相界面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)（ 3）腐蝕產(chǎn)物從相界遷移到介質(zhì)中去或在金屬表面上形成覆蓋膜2、析氫腐蝕的特征是什么（6分）A 酸性溶液中沒有其他更正電位的去極化劑存在時，才產(chǎn)生典型的去極化腐蝕B陽極無鈍化膜或其他成相膜存在時是一個陽極活化的腐蝕過程CPH 降低，析氫電位升高，腐蝕速度增加D氫離子濃度高時，陰極濃差極化可忽略E氫去極化產(chǎn)生的腐蝕稱為均勻腐蝕3、鈍化發(fā)生的吸附理論內(nèi)容是什么（

9、7分）吸附理論認(rèn)為，引起金屬的鈍化并不一定要形成成相膜，而只要在金屬表面或部分表面上生成氧和含氧粒子的吸附層就足夠了。金屬表面的化學(xué)結(jié)合力飽和并改變了金屬和溶液界面的結(jié)構(gòu)，大大提高了陽極反應(yīng)的活化能，降低了金屬陽極溶解過程的交換電流密度，使金屬進(jìn)入鈍態(tài)，導(dǎo)致金屬與腐蝕介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)將顯著減小4、孔蝕的腐蝕特征是什么（6分）a、破壞高度集中b、蝕孔的分布不均勻c、蝕孔通常沿重力方向發(fā)展d、蝕孔很小，而且往往覆蓋有固體沉浮物。因此不易發(fā)現(xiàn)e、孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期5、陽極保護和陰極保護各自的特點（8分）A 陽極保護的應(yīng)用范圍比陰極保護要窄得多B 陽極保護所需直流電源的容量要比陰極保護的大得多C

10、陽極保護下的金屬仍具有較高的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，而只是動力學(xué)受阻，使腐蝕速度降低D 陰極保護，要防止電位過負(fù)引起過保護而可能產(chǎn)生氫脆，尤其對加壓設(shè)備很危險E陰極保護的輔助電極是陽極，是要溶解的6、從陽極、陰極兩方面考慮實現(xiàn)自鈍化的途徑（7分）A、使真實陽極極化曲線向左向下移動提高金屬材料的鈍化性能加入陽極性緩蝕劑，抑制陽極反應(yīng)，使EP 和 I p 降低B、使陰極極化曲線向右向下移動使陰極反應(yīng)在金屬表面上更容易進(jìn)行增加溶液的氧化性五、綜合題：（本題共 1 小題，共 12 分）1、畫圖說明大氣腐蝕的特征并說明腐蝕機理（12 分）1101000X- 水膜厚 /nmY-腐蝕速度從左到右四個區(qū)域為，詳細(xì)解答：區(qū)域為干大氣腐蝕，其特點是金屬表面不存在液膜層，只有極薄的氧化膜：號學(xué)區(qū)域為潮大氣腐蝕。隨大氣中濕度的增加，金屬表面液膜層厚度也逐漸增加，水膜厚可達(dá)幾十或幾百個水分子層厚，形成連續(xù)電解液薄層，開始了電化學(xué)腐蝕。區(qū)域為濕大氣腐蝕，由于氧通過液膜擴散到金屬表面困難了，所以此去腐蝕速度有所下降區(qū)域水膜再增厚，就相當(dāng)于浸在電解液中的腐蝕情況，腐蝕速度基本不變1、大氣腐蝕初期的腐蝕機理：線陰極過程：主要是依靠氧的去極化作用，通常的反應(yīng)為O2 +2H 2O+4e- 4OH -陽極過程：在薄的液膜條件下，大氣腐蝕陰極過程會受到較大阻礙，陽極鈍化一級金屬離子