金属的电化学腐蚀

    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。其特点是：在腐蚀过程中同时存在_嘣个相对独立的反应过程——阳极反应和阴极反应，在反应过程中伴随有电流的产牛。金属在酸、碱、盐中的腐蚀都属于电化学腐蚀。
    电化学腐蚀和化学腐蚀有着不同的机理，为了解释金属发生电化学腐蚀的原理，人们提出了腐蚀原电池模型，下面通过Cu-zn腐蚀原电池模型来加以说明(图4—1)。原电池足一个可以将化学能转变为电能的装置，丹尼尔电池是人们熟知最早的一种原电池。
    将锌片和铜片分别浸入由半透膜隔开的ZnSO2和CuSO4溶液中后，再用电线把它们和电流表、负载连接起来，如图4-l(a)所示。由于锌的电势较低，铜的电势较高，它们各自在电极／溶液界而上建立的电极平衡过程遭到破坏，并在两个电极上分别进行各自的电极反应。Cu—Zn原电池电对简式如下：
    (一)znIZnSO2(水溶液||cus0。(水溶液)I cu(+)
    式中“l”为有两相界面存在；“||为“盐桥”。
    按照电化学的定义，电极电位较低的电极称为负极，电极电位较高的电极称为正极。发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。在电化学上对电池的两个电极用阴极和阳极来命名。
    由于在原电池的负极上进行的是氧化反应，其负极是阳极。正极上进行的是还原反应，其正板是阴极。因此，当用导线将网4-l(a)中的锌片、铜片、电流表和负载串接起来接通时，发现电流表的指针会立即转动。这说明有电流通过，电流方向是从铜片经导线流向锌片。锌的电极电位较低(负)，铜的电极电位较高(正)，在两个电极上分别进行以下的电极反应。
    锌电极作为阳极，发生氧化反应：

    在电池工作过程中，锌电极不断发生氧化反应，锌不断被溶解，以zn2’的形式进入溶液，锌电极上积累的电子通过导线流到铜电极。铜电极上不断发生还原反应，cu。’接收从锌电极上传来的电子成为单质铜而沉积在铜片上。随着电池反应的不断进行，锌电极被氧化腐蚀而质量变小，铜电极被还原沉积而质量变大。在整个电池中，电子从锌极经导线流向铜极，在溶液中，则依靠阴、阳离子的迁移来实现电荷的传递。这样，整个电池就形成了一个回路，将化学能转变为电能为外界做功。
    如果不通过负载直接把锌片和铜片如图4 l(b)用导线连接起来，这时虽然电路中仍有电流通过，但是由于电池是短路的，电池反应所释放的化学能虽然转变成了电能。但是不能对外界做功，只能以热的形式散发掉。因此短路电池已失去了原电池原有的含义，仅仅是一个进行氧化一还原反应的电化学体系。其反应的结果是作为阳极的金属材料被氧化而腐蚀。这种只能导致金属材料损失，而不能对外界做功的短路原电池称为腐蚀原
电池或腐蚀电池。而腐蚀电池才足导致金属腐蚀的根本原因所在，只是在实际腐蚀中，腐蚀电池的两电极之问并不需要导线来连接，而是两种电极的直接接触。比如将一块铜和一块锌连接再完全浸入H2so4溶液中，就组成了一个腐蚀电池。在该腐蚀电池中，锌电极电位较低，为阳极，发生氧化反应，不断溶解而被腐蚀。铜的电极电位较高，为阴极，溶液L}『的氢离子发生还原反应，在铜电极上不断有氢气析出。如图4—2所示。