[科普中國]-析氫腐蝕

在酸性較強的溶液中金屬發(fā)生電化學腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。 在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質溶液，使水里的氫離子增多。這就構成無數(shù)個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質溶液的微小原電池。在高中化學中屬于電化學腐蝕1。

基本知識發(fā)生析氫腐蝕的體系標準電位很負的活潑金屬大多數(shù)工程上使用的金屬，如Fe正電性金屬一般不會發(fā)生析氫腐蝕。但是當溶液中含有絡合劑時，正電性金屬（如Cu，Ag）也可能發(fā)生析氫腐蝕。

⑴pH

⑵在弱氧化性和非氧化性酸溶液中，在反應速度不是很大時，陽極反應亦受活化極化控制。

⑶Fe在酸溶液中的腐蝕形態(tài)，一般是均勻腐蝕。所以，F(xiàn)e在酸溶液中的腐蝕可以當作均相腐蝕電極處理，作為活化極化控制腐蝕體系的典型例子。

負極（鐵）：鐵被氧化Fe-2e-=Fe2+ ；

正極（碳）：溶液中的H 被還原2H++2e-=H2↑1

影響條件a值a是單位時的過電位值。文獻中常稱為氫過電位。金屬電極材料的種類對析氫反應的a值有重大影響。

按|a|的大小可劃分：

高氫過電位金屬（如Hg，Pb，Zn，Cd） 中氫過電位金屬（如Cu，F(xiàn)e，Ni） 低氫過電位金屬可知，a值反映了交換電流密度i0大小。（隨著i0增大，|a|減?。?/p>

b值b稱為Tafel斜率，與金屬材料和溶液關系很小，

故各種金屬表面上析氫反應的b值相差不大。

腐蝕特點⑴可以按照均相腐蝕電極處理，歐姆電阻可以忽略，只需要比較陰極反應和陽極反應的阻力。

⑵屬于活化極化腐蝕體系，陽極反應都受活化極化控 制。因此，比較電極反應的阻力，只需比較交換電流密度就行了。

控制類型陰極極化控制如Zn在稀酸溶液中的腐蝕。因為Zn是高氫過電位金屬，故為陰極極化控制。

其特點是腐蝕電位與陽極反應平衡電位靠近。對這種類型的腐蝕體系，在陰極區(qū)析氫反應交換電流密度的大小將對腐蝕速度產生很大影響。

陽極極化控制只有當金屬在酸溶液中能部分鈍化，造成陽極反應阻力大大增加，才能形成這種控制類型。

有利于陽極鈍化的因素使腐蝕速度減小。

混合控制陰陽極極化程度差不多，稱為混合控制。

其特點是：腐蝕電位離陽極反應和陰極反應平衡電位都足夠遠

對于混合控制的腐蝕體系，減小陰極極化或減小陽極極化都會使腐蝕電流密度增大。

影響因素溶液方面⑴pH值

溶液pH值對析氫腐蝕速度影響很大，隨pH值下降，腐蝕速度迅速增大。

一方面，pH值下降，Eec正移，腐蝕傾向增大；另方面，pH值下降，ic0增大，陰極極化性能減小。

⑵溶液中的其他組分

⑶溫度 溫度升高，腐蝕速度迅速增大。

金屬方面⑴金屬材料種類和雜質

金屬材料種類和所含雜質的影響既涉及陰極反應又涉及陽極反應?；旌峡刂聘g體系比陰極極化控制腐蝕體系明顯。

⑵陰極區(qū)面積

⑶金屬表面的狀態(tài)1

腐蝕條件氫電極在一定的酸濃度和氫氣壓力下，可建立如下平衡：2H+ +2e=H2 這個氫電極的電位叫氫的平衡電位，它與氫離子濃度和氫分壓有關。

如果在腐蝕電池中，陽極的電位比氫的平衡電位正，陰極平衡電位當然比氫的平衡電位更正，所以，腐蝕電位比氫的平衡電位正，不能發(fā)生析氫腐蝕。

如果陽極電位比氫的平衡電位負時，則腐蝕電位才有可能比氫的平衡電位負，才有可能實現(xiàn)氫去極化和析氫腐蝕?？傊?，氫的平衡電位成為能否發(fā)生析氫腐蝕的重要基準，而EeH=-0.059PH，酸性越強，PH值越小，氫的平衡電位越正和陽極電位越負，對于氫去極化可能性的增加具有等效作用。

因此，許多金屬之所以在中性溶液中不發(fā)生析氫腐蝕，就是因為溶液中氫離子濃度太低，氫的平衡電位較低，陽極電位高于氫的平衡電位。但是當選取電位更負的金屬（鎂及合金）作陽極時，因為他們的電位比氫的平衡電位負，有發(fā)生析氫腐蝕，甚至在堿性溶液中也發(fā)生極化腐蝕2。

本詞條內容貢獻者為:

李斌 - 副教授 - 西南大學