第二章 腐蚀电池
1 腐蚀电池的工作过程
? 什么是腐蚀电池
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏
而不能对外界作功的短路原电池。
腐蚀电池的特点：
1 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果
造成金属材料的破坏。
2 腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），
电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，
不对外做功。
3 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式
进行。
HCl溶液
Zn Cu
A K
Zn Cu
HCl溶液
Cu Cu Cu
Zn
(a)Zn块和 Cu块通 （ b)Zn块和 Cu块直 （ c)Cu作为杂质分
过导线联接 接接触（ 短路 ） 布在 Zn表面
阳极 Zn,Zn → Zn2++2e （氧化反应）
阴极 Cu,2H++2e → H2 ↑（还原反应）
腐蚀电池的构成
?腐蚀电池的工作环节
1 阳极反应
通式,Me→Mnn++ne
产物有二种：
可溶性离子，如 Fe-2e＝ Fe2+
不溶性固体,如 2Fe+3H2O＝ Fe2O3+6H++6e
2 阴极反应
通式,D+me＝ [D.me]
? 常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2
? 2H++2e＝ H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀
? O2+4H++4e＝ 2H2O （酸性溶液中）
O2+2H2O+4e＝ 4OH-（中性或碱性溶液中）
3电流回路
金属部分：电子由阳极流向阴极
溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移
? 以上三个环节既相互独立，又彼此制约，
其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀电
池工作强度减少。
?腐蚀电流
阳极电流,Ia 腐蚀电流,Icor
Ia=Icor 在什么条件下相等？
法拉第定律：氧化或还原 1摩尔的任何物质
所需要的电量为 nF。
c orinF
AV ???
2 形成腐蚀电池的原因
金属方面 环境方面
? 成分不均匀 金属离子浓度差异
? 组织结构不均匀 氧含量的差异
? 表面状态不均匀 温度差异
? 应力和形变不均匀
? 热处理差异
腐蚀电池形成原因举例
(a)不同金属组合 (b)金属中含杂项 ?表面状态不同
（ d）应力及形变差异 （ e）氧浓度差异 （ f）金属离子浓度差异
渗碳体
铝
钢
铁
新管道 新管道
应力集中
砂土
粘土
铜
铜
表面状态不同缝内 Cu2+浓度
比缝外高
?腐蚀电池的种类
大电池 （宏观腐蚀电池）：指阳极区和阳
极区的尺寸较大，区分明显，肉眼可辩。
微电池 （微观腐蚀电池）：指阳极区和阴
极区尺寸小，肉眼不可分辨。
*大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏
主要集中在阳极区。
**如果微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀
形态是全面腐蚀；如果阴、阳极位置固定不变，
腐蚀形态是局部腐蚀。
?腐蚀过程的产物
初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物。
次生产物：初生产物继续反应的产物。
初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性
产物。
*只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。
Zn Cu
e
NaCl溶液
Zn2+ OH-
Zn(OH)2
[直立电极 ]
NaCl溶液
Zn—Cu 电偶电池
e
水平电极
Zn2+ OH-Zn(OH)2
。
腐蚀过程的产物
?盐水滴试验
实验现象
问题：
阳极、阴极的部位？
阳极反应、阴极反应是什么？
用腐蚀电池的理论解释实验现象？
蓝色,显示 Fe2+(阳极区 )
红色,显示 OH-（阴极区）
棕色,铁锈
如果使用脱氧液滴，则不会出现初始外观。
[初始外观 ]
[其后外观 ]
3%NaCl+铁氰化钾 +酚酞
Fe
盐水滴实验
3 腐蚀电池的极化
极化现象
? 原电池的极化
实验现象：
欧姆定律：
极化现象：电流接通后，电池电动势
降低的现象叫电池的极化现象。
R
EE
R
I 阳阴 ??? ?
Zn Cu测 Zn电极电位
的电路没画出
来
r
V
参比电极
高阻电压表
K
A
?阳极极化和阴极极化
阳极极化：电位偏离初始电位正移。
阴极极化：电位偏离初始电位负移。
*腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴
极的阴极极化，不过两者的极化程度和方
向不相同。
? 极化值
极化程度的大小用极化值表示，记为△ E。
△ E = E - E0 △ E a = Ea –E0﹥ 0
△ Ec = Ec –E0﹤ 0
?
?过电位
*极化现象是由于电极反应存在阻力造成
的，改变电流的大小，腐蚀电流也随之
改变，通常把电极的电位与电流密度的关
系用极化曲线来表示。
eEE ???
0??? eaaa EE? 0??? eccc EE?
2 极化曲线
? 极化曲线的绘制
Sa=Sc 在 E=f(i)坐标体系下绘制极化曲线，
极化曲线的形状与电极面积无关，
只取决于阳极反应和阴极反应的
特征。
Sa≠Sc 在 E=f(I)坐标体系下绘制极化曲线，
极化曲线的形状与电极的面积有关，
面积改变，极化曲线的形状也改变。
Zn Cu测 Zn电极电
位的电路没
画出来
A
r
V
参比电极
高阻电压表
K 开路时,i=0,Cu和 Zn的电位分别为静止电位 Eoc(Cu),Eoa(Zn)
K 闭路，电流通,r 减小,电路欧姆电阻 R减小，电流 i 增大,Zn电位正移,Cu电位负移，
Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i 达到 imax
K
用上图装置测量的极化曲线（ Zn和 Cu面积相等）
欧姆电阻压降 iR
E
Eoc（ cu）
Ec（ cu）
Ea（ Zn）
Eoa（ Zn）
i imax
3 Evans极化图及其应用
? Evans极化图
Eoa
Icor I
E
Eoc
Ecor
? Evans极化图的数学表达式
I c orI c orE o aEaI c or EaEcI c or EcE o cE o aE o c ???????? )(
。，表示阴极反应的阻力叫阴极极化率，记为
的绝对值，是阴极极化曲线的斜率
Pc
I c o r
EcE o c ?
表示阳极反应的阻力。叫阳极极化率，记为
，是阳极极化曲线的斜率
,Pa
I co r
E o aEa ?
Evans极化图的数学表达式
I c orI c orE o aEaI c or EaEcI c or EcE o cE o aE o c ???????? )(
。，表示阴极反应的阻力叫阴极极化率，记为
的绝对值，是阴极极化曲线的斜率
Pc
I c o r
EcE o c ?
表示阳极反应的阻力。叫阳极极化率，记为
，是阳极极化曲线的斜率
,Pa
I co r
E o aEa ?
分的电阻。，它包括金属和溶液部是回路的欧姆电阻 RI c o rEaEc ?
RPcPa
E o aE o c
I c o r
??
?
?
线的斜率就越大。应的阻力越大，极化曲
作的阻力，电极反斜率来表示腐蚀电池工
用极化曲线的极化图的本质特征是：E v a n s
?用 Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素
? 用 Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型
RPaPc
RCr
RPaPc
PaCa
RPaPc
PcCc
?????????,,
PcPaR
RPcPa
RPaPc
,3
,2
,1
??
??
??
）欧姆电阻控制：（
可以忽略）阳极极化控制：（
可以忽略）阴极极化控制：（
（ a）阳极初始电位负移 (b)阴极初始电位正移 （ b）阴极极化率大
（ d）阳极极化率增大 （ e）初始电位差和阴 ~阳极 （ f）溶液欧姆电阻大
极化率共同影响
E
Eoa
Icor Icor
E
Eoa
I
E Pc
Icor
I
Pa
Icor I II`Cor
E
E E
Re
Icor
Icor I
1 腐蚀电池的工作过程
? 什么是腐蚀电池
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
腐蚀电池的定义：只能导致金属材料破坏
而不能对外界作功的短路原电池。
腐蚀电池的特点：
1 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果
造成金属材料的破坏。
2 腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），
电池产生的电流全部消耗在内部，转变为热，
不对外做功。
3 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式
进行。
HCl溶液
Zn Cu
A K
Zn Cu
HCl溶液
Cu Cu Cu
Zn
(a)Zn块和 Cu块通 （ b)Zn块和 Cu块直 （ c)Cu作为杂质分
过导线联接 接接触（ 短路 ） 布在 Zn表面
阳极 Zn,Zn → Zn2++2e （氧化反应）
阴极 Cu,2H++2e → H2 ↑（还原反应）
腐蚀电池的构成
?腐蚀电池的工作环节
1 阳极反应
通式,Me→Mnn++ne
产物有二种：
可溶性离子，如 Fe-2e＝ Fe2+
不溶性固体,如 2Fe+3H2O＝ Fe2O3+6H++6e
2 阴极反应
通式,D+me＝ [D.me]
? 常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和 O2
? 2H++2e＝ H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀
? O2+4H++4e＝ 2H2O （酸性溶液中）
O2+2H2O+4e＝ 4OH-（中性或碱性溶液中）
3电流回路
金属部分：电子由阳极流向阴极
溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移
? 以上三个环节既相互独立，又彼此制约，
其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀电
池工作强度减少。
?腐蚀电流
阳极电流,Ia 腐蚀电流,Icor
Ia=Icor 在什么条件下相等？
法拉第定律：氧化或还原 1摩尔的任何物质
所需要的电量为 nF。
c orinF
AV ???
2 形成腐蚀电池的原因
金属方面 环境方面
? 成分不均匀 金属离子浓度差异
? 组织结构不均匀 氧含量的差异
? 表面状态不均匀 温度差异
? 应力和形变不均匀
? 热处理差异
腐蚀电池形成原因举例
(a)不同金属组合 (b)金属中含杂项 ?表面状态不同
（ d）应力及形变差异 （ e）氧浓度差异 （ f）金属离子浓度差异
渗碳体
铝
钢
铁
新管道 新管道
应力集中
砂土
粘土
铜
铜
表面状态不同缝内 Cu2+浓度
比缝外高
?腐蚀电池的种类
大电池 （宏观腐蚀电池）：指阳极区和阳
极区的尺寸较大，区分明显，肉眼可辩。
微电池 （微观腐蚀电池）：指阳极区和阴
极区尺寸小，肉眼不可分辨。
*大电池的腐蚀形态是局部腐蚀，腐蚀破坏
主要集中在阳极区。
**如果微电池的阴、阳极位置不断变化，腐蚀
形态是全面腐蚀；如果阴、阳极位置固定不变，
腐蚀形态是局部腐蚀。
?腐蚀过程的产物
初生产物：阳极反应和阴极反应的生成物。
次生产物：初生产物继续反应的产物。
初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性
产物。
*只有不溶性产物才能产生保护金属的作用。
Zn Cu
e
NaCl溶液
Zn2+ OH-
Zn(OH)2
[直立电极 ]
NaCl溶液
Zn—Cu 电偶电池
e
水平电极
Zn2+ OH-Zn(OH)2
。
腐蚀过程的产物
?盐水滴试验
实验现象
问题：
阳极、阴极的部位？
阳极反应、阴极反应是什么？
用腐蚀电池的理论解释实验现象？
蓝色,显示 Fe2+(阳极区 )
红色,显示 OH-（阴极区）
棕色,铁锈
如果使用脱氧液滴，则不会出现初始外观。
[初始外观 ]
[其后外观 ]
3%NaCl+铁氰化钾 +酚酞
Fe
盐水滴实验
3 腐蚀电池的极化
极化现象
? 原电池的极化
实验现象：
欧姆定律：
极化现象：电流接通后，电池电动势
降低的现象叫电池的极化现象。
R
EE
R
I 阳阴 ??? ?
Zn Cu测 Zn电极电位
的电路没画出
来
r
V
参比电极
高阻电压表
K
A
?阳极极化和阴极极化
阳极极化：电位偏离初始电位正移。
阴极极化：电位偏离初始电位负移。
*腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴
极的阴极极化，不过两者的极化程度和方
向不相同。
? 极化值
极化程度的大小用极化值表示，记为△ E。
△ E = E - E0 △ E a = Ea –E0﹥ 0
△ Ec = Ec –E0﹤ 0
?
?过电位
*极化现象是由于电极反应存在阻力造成
的，改变电流的大小，腐蚀电流也随之
改变，通常把电极的电位与电流密度的关
系用极化曲线来表示。
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0??? eaaa EE? 0??? eccc EE?
2 极化曲线
? 极化曲线的绘制
Sa=Sc 在 E=f(i)坐标体系下绘制极化曲线，
极化曲线的形状与电极面积无关，
只取决于阳极反应和阴极反应的
特征。
Sa≠Sc 在 E=f(I)坐标体系下绘制极化曲线，
极化曲线的形状与电极的面积有关，
面积改变，极化曲线的形状也改变。
Zn Cu测 Zn电极电
位的电路没
画出来
A
r
V
参比电极
高阻电压表
K 开路时,i=0,Cu和 Zn的电位分别为静止电位 Eoc(Cu),Eoa(Zn)
K 闭路，电流通,r 减小,电路欧姆电阻 R减小，电流 i 增大,Zn电位正移,Cu电位负移，
Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i 达到 imax
K
用上图装置测量的极化曲线（ Zn和 Cu面积相等）
欧姆电阻压降 iR
E
Eoc（ cu）
Ec（ cu）
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Eoa（ Zn）
i imax
3 Evans极化图及其应用
? Evans极化图
Eoa
Icor I
E
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? Evans极化图的数学表达式
I c orI c orE o aEaI c or EaEcI c or EcE o cE o aE o c ???????? )(
。，表示阴极反应的阻力叫阴极极化率，记为
的绝对值，是阴极极化曲线的斜率
Pc
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EcE o c ?
表示阳极反应的阻力。叫阳极极化率，记为
，是阳极极化曲线的斜率
,Pa
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Evans极化图的数学表达式
I c orI c orE o aEaI c or EaEcI c or EcE o cE o aE o c ???????? )(
。，表示阴极反应的阻力叫阴极极化率，记为
的绝对值，是阴极极化曲线的斜率
Pc
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EcE o c ?
表示阳极反应的阻力。叫阳极极化率，记为
，是阳极极化曲线的斜率
,Pa
I co r
E o aEa ?
分的电阻。，它包括金属和溶液部是回路的欧姆电阻 RI c o rEaEc ?
RPcPa
E o aE o c
I c o r
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线的斜率就越大。应的阻力越大，极化曲
作的阻力，电极反斜率来表示腐蚀电池工
用极化曲线的极化图的本质特征是：E v a n s
?用 Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素
? 用 Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型
RPaPc
RCr
RPaPc
PaCa
RPaPc
PcCc
?????????,,
PcPaR
RPcPa
RPaPc
,3
,2
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）欧姆电阻控制：（
可以忽略）阳极极化控制：（
可以忽略）阴极极化控制：（
（ a）阳极初始电位负移 (b)阴极初始电位正移 （ b）阴极极化率大
（ d）阳极极化率增大 （ e）初始电位差和阴 ~阳极 （ f）溶液欧姆电阻大
极化率共同影响
E
Eoa
Icor Icor
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Pa
Icor I II`Cor
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Icor
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