电化学腐蚀是一个很好理解的化学过程
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。
在报警的情况下,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。 牺牲阳极通常由锌和镁制成,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 |
| 铂 | +0.15 |
| 锆 | -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 |
| 钛 | -0.1 |
| 银 | -0.13 |
| 410型不锈钢(被动) | -0.15 |
| 316型不锈钢 (主动) | -0.18 |
| 镍 | -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 |
| 铜 | -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 |
| 铝 3003-H | -0.79 |
| 锌 | -1.03 |
资料来源:ASM手册, 13,钛和钛合金的腐蚀,p。 675。