1、第 1 章 绪论 1 绪论1. 根据表 1 中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度 V- 和年腐蚀深度 Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 表 1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试 验 介 质 30% HNO3，25 C试样材料 碳 钢 铝矩形薄板试样尺寸(mm)20403 30405腐蚀前重 W0(g) 18.7153 16.1820浸泡时间 t (hr) 45 45腐蚀后重 W1(g) 18.6739 16.13473. 镁在 0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡 100 小时，共放出氢气330cm3。试验温度 25C，压力 760mmHg；试样尺
2、寸为 20200.5 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度 Vp。（在 25C 时水的饱和蒸汽压为 23.8mmHg）4. 表面积 4cm2的铁试样，浸泡在 5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为 Icor = 0.55mA。计算铁试样的腐蚀速度 V- 和 Vp。第 2 章 腐蚀电池 第 2 章 腐蚀电池1. 将铜片和锌片插在 3%NaCl 溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为 +0.05V 和 0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。已知电路的欧姆电阻为 200。 (1) 原电池工作后阳极和阴极的电位差 Ec Ea = ？ (2)
3、 阳极极化值 E a与阴极极化值 Ec的绝对值之和 Ea + Ec 等于多少 ? (3) 如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？ (4) 如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差 Ec Ea、阳极极化值与阴极极化值的绝对值之和 E a + Ec 等于多少？电流表的指示又为多少？2. 某腐蚀体系的参数为： E 0a = -0.4V，E 0c = 0.8V，E cor = -0.2V。当 R = 0 时，I cor = 10mA，该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻 R = 90，那么 Icor =？ 腐蚀电池又属于什么控制类型？ 第 3 章
4、电化学腐蚀倾向 作业1. 在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化： (1) 温度升高 10C (取 Po2 =1atm，pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的 10 倍 (温度 25C)。 (3) 溶液 pH 值下降 1 单位 (温度 25C)。2. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中，按阳极反应为 (1) Fe + Fe2+ + 2e (2) Fe + 2OH- = Fe(OH)2 + 2e 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？ 3. 将两根铜棒分别浸于 0.01mol/L CuSO4溶液和 0.5mol/L CuSO4溶液，组成一个金属离子浓差电池。 (1) 哪一根铜棒
5、是阳极，哪一根铜棒是阴极？ (2) 写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。 该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？ 第 4 章 电化学腐蚀速度 作业四1表面积为 20cm2 的铁样品浸泡在 PH=1 的除氧酸溶液中，经过50h 试验，测得了铁样品的损失质量为 0.1g，已知在铁的表面上析氧反应符合 Tafel 公式 =-0.64-0.125lg|i|， 的单位为V，i 的单位为 A/cm2 ，试计算： （1） 样品厚度的减少h(mm); （2） 铁电流的腐蚀电流密度 icor(A/m2); （3） 铁试样的腐蚀电位 Ecor。2.海水中的含氧量为 3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩
6、散层厚度为 ，扩散系数为 D=1.910-5 cm2 /s,Zn 的原子量为 65.4）。3 对如下两个电极系统： (a) Hg0.1mol/L HCl (b) Pt1mol/L H2SO4 分别进行阴极极化，测量数据列于表 1。要求： (1) 分别画出在汞电极上和铂电极上析氢反应的阴极极化过电位曲线。 (2)图上求 Tafel 斜率 bc 和交换电流密度 i0。 (3)为了使电位偏离平衡电位 +10mV，需要通入多大的外加极化电流( 取 n = 1)？ 比较两个电极的极化性能。 表 1 阴极极化实验数据 (25C) 极化电流密度ic 极化电位 E (V, vs SCE) (A/m2) Hg
7、电极 Pt 电极 5103 -0.5370 2.5103 -0.4991 103 -1.6164 -0.4511 5102 -1.5780 -0.4040 102 -1.5085 -0.3362 10 -1.3815 1 -1.2665 4. 铂电极在充氧的中性水溶液中进行阴极极化，电极表面发生氧离子化反应。利用氧离子化反应的动力学参数(b c = 0.110V，i 0 = 1.19810-6 mA/cm2 = 1.19810-5A/m2)，计算当i c= 710-2 mA / cm2 时，阴极极化过电位 ，其中浓度极化过电位 浓 和活化极化过电位 活 各占多大比例？ 扩散层厚度取 = 10-
8、2cm，水中溶解氧浓度为 3.2mg/L。 比较氢电极反应和氧电极反应的阴极极化特征。 5. 一个活化极化控制腐蚀体系，阴极反应和阳极反应的交换电流密度为 、 ；Tafel 斜率为 bc、b a；腐蚀电位满足条件EeaEcorEec。 设加入阴极性缓蚀剂，使阴极反应受到抑制，阴极反应交换电流密度改变为 。假定其他参数都不改变，此时腐蚀电位负移到 Ecor，腐蚀电流密度下降到 icor。 (1) 作加入缓蚀剂前后腐蚀体系的极化曲线图。 用图解法求腐蚀电流密度的变化 r = icor / icor 和腐蚀电位的变化E = Ecor Eco6. 一个阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制的腐
9、蚀体系，阴极反应的极限扩散电流密度为 id，腐蚀电位为Ecor。 由于搅拌使阴极反应的极限扩散电流密度上升到 id，阳极反应参数不变；腐蚀电位正移到 Ecor。 (1) 作腐蚀体系的极化曲线图。 (2 ) 用图解法求腐蚀电位变化 E = Ecor Ecor。 第 5 章 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 思考题1. 1. 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系；过电位和电极反应速度的关系。动力学方程的一般表达式；Tafel 方程式的数学形式、图形表示以及及适用条件；极限扩散电流密度的计算。2 2.对受氧扩散控制的吸氧腐蚀体系，当 id 增加到一定程度，阴极反应将由浓度极化控制转变为浓度极化与活化
10、极化共同影响。这种控制特征的变化与电极金属材 材料有什么关系？用极化图进行分析。 习题(1) 在 pH = 0 的除氧硫酸铜溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀生成Cu2+？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？ (2) 在 pH = 10 的除氧氰化钾溶液中( )，铜能否发生析氢腐蚀？如果能发生，腐蚀倾向是多少伏？ 设腐蚀生成的Cu(CN)2-离子的活度等于 10-4mol/L，已知电极反应 Cu + 2CN- = Cu(CN)2- + e 的标准电位 E0 = -0.446V。 习题(1) 推导氢电极反应交换电流密度 i0 与溶液 pH 值的关系式。 (2) 在 1mol/L 盐酸溶液中，Fe 表面上
11、氢电极反应的 i0 = 2.510-6A/cm2，在 0.01mol/L 盐酸溶液中 Fe 表面上氢电极反应的 i0 = ?(取 Tafel 斜率 b = 0.118V)。 (3) 当酸溶液的 pH 值改变一个单位，氢电极反应的 Tafel 公式中的 a 的绝对值a改变多少伏？ 习题钢制容器用作酸溶液的中间贮槽，与酸溶液接触的表面积为15m2，进入贮槽的酸溶液的工艺条件为： pH = 2.5，25 C，1atm，并含有 4.5mg/L 的溶解氧，流量0.1m3/min。 实验测出容器表面的腐蚀电位 Ecor = -0.54V(vsSCE)。 (1) 求钢容器的腐蚀速度。 (2) 求流出的酸溶液
12、中的氧含量。 扩散层厚度取 = 510-3cm。 第 6 章 金属的钝化 习题 11. 铁和两种不锈钢在除氧的 0.5mol/L 硫酸溶液中的钝化参数列于表 1。(在不锈钢表面上析氢反应动力学参数采用铁的数据) （1）这三种体系的阳极反应电流峰值 ip分别为多少？ （2）如果要由通入氧气来使铁和不锈钢钝化，溶液中最少需要含有多少氧(mg/L)？ 表 1 三种腐蚀体系的钝化参数 材 料 溶 液 Ep (V) i 致 (mA/cm2) Fe 0.5mol/L H2SO4 +0.46 200 Cr25 不锈钢 0.5mol/L H2SO4 -0.18 25.4 Cr25Ni3 不锈钢 0.5mol/
13、L H2SO4 -0.11 2.0 习题 22. 如果钝化体系的真实阳极化曲线与真实阴极极化曲线相交产生三个点时，为什么会出现阴极极化电流现象？ 第 7 章 金属的高温氧化 思考题1.金属表面的膜具有保护性的条件是什么？2.提高合金抗高温氧化性能的途径有哪些？ 习题已知 PdO 在 850C 时的分解压力等于 500mmHg，在该温度下Pd 在空气中和 1atm 氧气中是否能氧化？ 习题已知锌发生高温氧化时的 PB 比等于 1.55，锌的密度为7.1g/cm3。在 400C 经过 120 小时氧化，测出增重腐蚀速度为0.063g/m2hr。锌试样表面氧化膜的厚度等于多少？ 第 8 章 局部腐蚀
14、 习题1. 氯离子活度对四种不锈钢的击穿点位 Eb 的影响分别为： （1）Cr17 Eb=-0.084lgaCl -+0.020(V) （2）Cr18Ni9 Eb=-0.115 lgaCl - +0.247(V) （3）Cr17M12M02.5 Eb=-0.068 lgaCl - +0.49=0.48(v) (V) （4）Cr26M01 Eb=-0.198lgaCl - +0.485(V) 排出在 3%的 NaCl 溶液和 2mol/LNaCl 溶液中这 4 种不锈钢的耐腐蚀性能的顺序。 习题2. 金属在酸溶液中发生的缝隙腐蚀可以用氢离子浓差电差电池来说明，设将 Fe 试样浸泡于 pH=0 的酸溶液（25）中，缝内氢离子难以补充，使 pH 上升到 3。 问： （1）缝内 Fe 表面和缝外 Fe 表面哪个是阴极哪个是阳极？（2）求缝外 Fe 表面阳极溶解电流密度 和缝外 Fe 表面阳极溶解电流密度 ia2的比值。 思考题3.不锈钢按组织分类可以分为哪几类，各举出他们的耐腐蚀性如何，并举例。4. 1Cr18Ni9 不锈钢和 1Cr17 不锈钢的晶间腐蚀原理有何不同，采取什么热处理方法可以消除晶间腐蚀的感性？
