电偶腐蚀

电化学腐蚀是一个很好理解的化学过程

200多年前,英国海军护卫舰“ 警报”失去了铜板,因为用于将铜固定在船体上的铁钉迅速腐蚀。 这种快速腐蚀是由于称为电化学腐蚀的化学过程而发生的。

只有当两种电化学不同的金属彼此接近并浸没在电解液(如盐水)中时,才会发生电偶腐蚀。

当发生这种情况时,金属和电解质会形成一个原电池。 电池具有腐蚀一种金属而牺牲另一种金属的作用。

在报警的情况下,铁以铜为代价被腐蚀。 在连接铜板两年后,用于将铜保持在船底的铁钉已经被严重腐蚀,导致铜片脱落。

电偶腐蚀如何工作

金属和金属合金都具有不同的电极电位。 电极电位是金属在给定电解质中变得活跃的趋势的相对量度。 金属越活跃或越不贵,越可能在电解环境中形成阳极(带正电的电极)。 在同一环境中,活性越低或者金属越贵,则越可能形成阴极(带负电的电极)。

电解质充当离子迁移的导管,将金属离子从阳极移动到阴极。 结果,阳极金属比其它情况下更快地腐蚀,而阴极金属腐蚀得更慢,并且在某些情况下可能根本不会腐蚀。

报警的情况下,较高贵金属(铜)充当阴极,而较低贵金属充当阳极。

铁离子损失的代价是铜,最终导致指甲的迅速恶化。

如何防止电偶腐蚀

根据我们目前对电偶腐蚀的理解,带金属外壳的船舶现在配备了“牺牲阳极”,这对船只的运行没有直接的作用,但是用来保护船只的结构部件。 牺牲阳极通常由制成,电极电位极低的金属。 当牺牲阳极腐蚀并恶化时,它们必须被替换。

为了解金属将成为阳极,并在电解环境中作为阴极,我们必须了解金属的贵族或电极电位。 这通常是相对于标准Calomel电极(SCE)测量的。

下表列出了根据流动海水中电极电位(贵族)排列的金属清单。

还应该指出,电偶腐蚀不仅发生在水中。 电偶细胞可以在任何电解质中形成,包括潮湿的空气或土壤以及化学环境。

在流动的海水中的Galvanic系列

稳态电极 物质潜力,伏特
(饱和甘汞半电池)
石墨 +0.25
+0.15
-0.04
316型不锈钢(被动式) -0.05
304型不锈钢 (被动式) -0.08
蒙乃尔400 -0.08
哈氏合金C -0.08
-0.1
-0.13
410型不锈钢(被动) -0.15
316型不锈钢 (主动) -0.18
-0.2
430型不锈钢(被动) -0.22
铜合金715(70-30铜镍) -0.25
铜合金706(90-10铜镍) -0.28
铜合金443(海军部黄铜) -0.29
G青铜 -0.31
铜合金687(铝黄铜) -0.32
-0.36
合金464(海军轧制黄铜) -0.4
410型不锈钢(主动) -0.52
304型不锈钢(主动式) -0.53
430型不锈钢(主动) -0.57
碳素钢 -0.61
铸铁 -0.61
3003-H -0.79
-1.03

资料来源:ASM手册, 13,钛和钛合金的腐蚀,p。 675。