腐蚀电化学 第2版PDF电子书下载

绪论 1

0.1 材料的分类 1

0.2 金属腐蚀与社会发展 2

0.3 腐蚀电化学科学发展简史 3

【科学视野】金属腐蚀与化学的关系 5

【科学家简介】荣获2016年度诺贝尔化学奖科学家 7

第一篇 腐蚀电化学原理 10

第1章 金属腐蚀的基本概念 10

1.1 金属腐蚀的定义 10

1.2 金属腐蚀的分类 10

1.2.1 按腐蚀机理分类 10

1.2.2 按腐蚀温度分类 12

1.2.3 按腐蚀环境分类 12

1.2.4 按腐蚀的破坏形式分类 12

1.3 金属腐蚀速率的表示法 12

1.3.1 重量法 13

1.3.2 深度法 13

1.3.3 电流密度指标 14

1.4 金属耐蚀性评定 15

【科学视野】世界腐蚀日倡议：关注腐蚀，保护人类家园 16

【科学家简介】杰出的腐蚀科学家：赫伯特·尤利格 17

思考练习题 17

第2章 腐蚀过程热力学 19

2.1 腐蚀原电池的概念 19

2.1.1 腐蚀电池及其工作历程 19

2.1.2 腐蚀电池的类型 20

2.1.3 电化学腐蚀的次生过程 22

2.2 平衡电极电位和非平衡电极电位 23

2.2.1 电极电位产生的原因 23

2.2.2 平衡电极电位 23

2.2.3 非平衡电位 24

2.3 金属电化学腐蚀倾向的判断 26

2.4 电位-pH图 27

2.4.1 H2O的电位-pH图 27

2.4.2 Fe的电位-pH图的原理 28

2.4.3 Fe-H2O体系电位-pH图的绘制 29

2.4.4 Fe-H2O体系电位-pH图在腐蚀控制中的应用 31

2.4.5 理论电位-pH图的局限性 32

【科学视野】国际腐蚀大会 33

【科学家简介】杰出的电化学家和腐蚀科学家M．布拜 35

思考练习题 37

第3章 电化学腐蚀动力学 39

3.1 电化学反应速率 39

3.1.1 电极过程 39

3.1.2 电极反应速率 40

3.1.3 交换电流密度 40

3.2 极化作用 42

3.2.1 腐蚀电池的极化现象 42

3.2.2 极化原因及类型 42

3.2.3 过电位 43

3.3 单电极电化学极化方程式 44

3.3.1 改变电极电位对电化学步骤活化能的影响 44

3.3.2 单电极电化学极化方程式 45

3.4 浓差极化 48

3.4.1 液相传质的三种方式 48

3.4.2 理想情况的稳态扩散过程 50

3.4.3 浓差极化公式与极化曲线 51

3.5 电化学极化和浓差极化同时存在的极化曲线 52

3.6 瓦格纳混合电位理论 53

3.6.1 共轭体系 53

3.6.2 腐蚀电位 54

3.7 活化极化控制的腐蚀体系 55

3.7.1 影响腐蚀速率的电化学参数 55

3.7.2 影响腐蚀电位的电化学参数 57

3.8 腐蚀金属电极的极化行为 57

3.8.1 外加极化电流与腐蚀金属电极的极化 57

3.8.2 腐蚀金属电极极化曲线方程式 58

3.9 极化曲线 61

3.9.1 理想极化曲线与实测极化曲线 62

3.9.2 极化曲线在腐蚀研究中的重要意义 63

3.10 测定金属腐蚀速率的电化学方法 63

3.10.1 强极化区的Tafel直线外推法 63

3.10.2 微极化区的线性极化法 64

3.10.3 弱极化区的三点法 65

3.11 伊文斯腐蚀极化图及应用 67

3.11.1 腐蚀极化图的概念 67

3.11.2 腐蚀极化图的应用 68

【科学视野】能源、材料领域的电化学研究进展 69

【科学家简介】国际著名电化学家：阿伦．J．巴德 70

思考练习题 71

第4章 电化学腐蚀的阴极过程 73

4.1 阴极去极化反应的几种类型 73

4.2 析氢腐蚀 74

4.2.1 析氢腐蚀的必要条件 74

4.2.2 析氢腐蚀的基本步骤 74

4.2.3 析氢腐蚀的阴极极化曲线与析氢过电位 75

4.2.4 析氢腐蚀的控制 77

4.2.5 减小析氢腐蚀的途径 79

4.3 吸氧腐蚀 79

4.3.1 吸氧腐蚀的必要条件与特征 79

4.3.2 氧去极化过程的基本步骤 80

4.3.3 氧还原过程中阴极极化曲线 82

4.3.4 吸氧腐蚀的控制 83

4.3.5 影响吸氧腐蚀的因素 85

4.3.6 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的简单比较 87

【科学视野】酸雨的危害 87

【科学家简介】腐蚀科学的奠基人：U.R．伊文斯 89

思考练习题 90

第5章 金属的钝化 91

5.1 金属的钝化现象 91

5.1.1 金属钝化的两种方式——化学钝化与电化学钝化 91

5.1.2 金属钝化的阳极极化曲线 93

5.1.3 金属钝态的稳定性——佛莱德电位 94

5.2 金属的自钝化 96

5.3 金属钝化理论 98

5.3.1 成相膜理论 98

5.3.2 吸附理论 99

5.4 影响金属钝化的因素 101

5.4.1 合金成分的影响 101

5.4.2 钝化介质的影响 102

5.4.3 温度的影响 103

5.5 钝化膜破坏引起的腐蚀 103

5.5.1 过钝化 103

5.5.2 活性离子对钝化膜的破坏 104

【科学视野】不锈钢的出现 105

【科学家简介】著名材料科学家：李薰 105

思考练习题 107

第6章 金属的局部腐蚀 108

6.1 局部腐蚀概述 108

6.2 小孔腐蚀 110

6.2.1 孔蚀的概念 110

6.2.2 孔蚀发生的机理 111

6.2.3 孔蚀的影响因素 113

6.2.4 孔蚀的防护措施 114

6.3 缝隙腐蚀 115

6.3.1 缝隙腐蚀的概念 115

6.3.2 缝隙腐蚀机理 116

6.3.3 缝隙腐蚀与孔蚀的比较 117

6.3.4 缝隙腐蚀的影响因素 117

6.3.5 缝隙腐蚀的防护措施 118

6.4 电偶腐蚀 119

6.4.1 电偶腐蚀的概念 119

6.4.2 电偶腐蚀的原理 119

6.4.3 差数效应 121

6.4.4 电偶腐蚀的影响因素 121

6.4.5 控制电偶腐蚀的措施 125

6.5 晶间腐蚀 125

6.5.1 晶间腐蚀的形态及产生条件 125

6.5.2 晶间腐蚀机理 126

6.5.3 晶间腐蚀的防护措施 128

【科学视野】拯救自由女神像 128

【科学家简介】腐蚀专家M.G．方坦纳 130

思考练习题 131

第7章 金属在自然环境中的腐蚀 133

7.1 大气腐蚀 133

7.1. 1 大气腐蚀的分类及特点 134

7.1.2 大气腐蚀机理 135

7.1.3 大气腐蚀的主要影响因素 138

7.1.4 防止大气腐蚀的措施 142

7.2 海水腐蚀 143

7.2.1 海水腐蚀区域的划分 144

7.2.2 海水的性质及对金属腐蚀的影响 145

7.2.3 海水腐蚀的电化学特征 147

7.2.4 海水腐蚀的防护措施 148

7.3 土壤腐蚀 150

7.3.1 土壤的组成和性质 150

7.3.2 土壤腐蚀的电化学特征 152

7.3.3 土壤腐蚀常见的几种形式 153

7.3.4 土壤腐蚀的防护技术 156

7.4 钢筋混凝土腐蚀 157

7.4.1 钢筋混凝土腐蚀机理 157

7.4.2 钢筋混凝土结构的腐蚀防护 159

【科学视野】中国工业与自然环境腐蚀调查 160

【科学家简介】当代金属腐蚀与防护专家：柯伟院士 163

思考练习题 163

第二篇 腐蚀电化学测试方法 166

第8章 腐蚀电化学测量基础 166

8.1 腐蚀电化学测量概述 166

8.1.1 腐蚀电化学测量的特点 166

8.1.2 腐蚀电化学研究方法的类型 167

8.1.3 腐蚀电化学研究方法发展 167

8.2 电极电位的测量 168

8.2.1 电位测量技术 168

8.2.2 腐蚀电化学测量系统的组成 169

8.3 电极系统 170

8.3.1 研究电极及其制备 170

8.3.2 辅助电极及其作用 172

8.3.3 参比电极 172

8.3.4 Ag/AgCl微参比电极 174

8.4 电解池及其应用 175

8.4.1 电解池材料 175

8.4.2 电解池的设计与应用 176

8.4.3 几种常用的电解池 178

8.5 电化学测量仪器 179

8.5.1 恒电位仪工作原理 179

8.5.2 恒电位仪的电路组成 180

8.5.3 恒电位仪使用方法 182

8.5.4 电化学工作站简介 183

8.6 电化学实验前的准备 184

8.6.1 二次蒸馏水的制备 184

8.6.2 氢气和氮气的净化 185

8.6.3 镀铂黑的方法 186

【科学视野】石英晶体微天平及其在大气腐蚀研究中的应用 186

【科学家简介】中国最年轻的中科院院士：卢柯院士 189

思考练习题 190

第9章 稳态极化曲线测量 192

9.1 稳态 192

9.1.1 稳态的概念 192

9.1.2 稳态测量方法的特点 193

9.2 稳态极化曲线测量 193

9.2.1 自变量控制方式 193

9.2.2 控制电流法和控制电位法的选择 194

9.2.3 自变量的给定方式 194

9.3 慢扫描法测定稳态极化曲线 196

9.3.1 动电位扫描法 196

9.3.2 线性电流扫描法 197

9.4 稳态极化测量在腐蚀电化学研究中的应用 197

9.4.1 金属腐蚀机理的研究 197

9.4.2 金属腐蚀速度的极化测量 198

9.4.3 金属局部腐蚀的研究——动电位法测定孔蚀特征电位 202

9.4.4 金属钝态及其影响因素的研究 203

【科学视野】电化学极化过程实验数据处理分析的研究 204

【科学家简介】燃料电池专家：衣宝廉院士 208

思考练习题 210

第10章 电化学阻抗谱方法 211

10.1 引言 211

10.1.1 阻抗的概念 211

10.1.2 交流阻抗的复数表示 212

10.1.3 电化学阻抗谱的种类 214

10.1.4 电化学系统的等效电路 214

10.1.5 电化学交流阻抗法的特点 216

10.2 电化学控制引起的阻抗 217

10.2.1 电化学极化下交流阻抗法测定Rl、Rct和Cd 217

10.2.2 电荷传递控制的腐蚀体系 220

10.3 扩散控制引起的阻抗 220

10.3.1 交流电极化引起的表面浓度的波动 220

10.3.2 浓差极化时可逆电极反应的法拉第阻抗 221

10.3.3 浓差极化时腐蚀电极反应的法拉第阻抗 222

10.4 电化学阻抗的测量 223

10.4.1 电化学阻抗测试的特点 223

10.4.2 电化学阻抗的测试 224

10.4.3 频率域的测量技术 224

10.4.4 时间域的测量技术 225

10.5 电化学阻抗谱的数据处理与解析 226

【科学视野】电化学原位实验技术 228

【科学家简介】腐蚀电化学专家：曹楚南院士 230

思考练习题 232

第三篇 金属的电化学防护技术 236

第11章 缓蚀剂 236

11.1 概述 236

11.1.1 缓蚀剂的定义 236

11.1.2 缓蚀剂分子的结构特征 236

11.1.3 缓蚀剂的技术特性 237

11.2 缓蚀剂的分类 238

11.2.1 按化学成分分类 238

11.2.2 按作用机理分类 238

11.2.3 按缓蚀剂所形成的保护膜特征分类 238

11.2.4 按物理状态分类 239

11.2.5 按用途分类 240

11.3 缓蚀剂的作用机理 240

11.3.1 缓蚀剂的电化学机理 240

11.3.2 缓蚀剂的物理化学机理 242

11.3.3 缓蚀剂的协同作用 245

11.4 缓蚀作用的影响因素 246

11.4.1 介质流速的影响 246

11.4.2 温度的影响 246

11.4.3 缓蚀剂浓度的影响 247

11.5 缓蚀剂的测试评定及研究方法 247

11.5.1 实验室中缓蚀剂性能测试 247

11.5.2 现场条件下缓蚀剂性能测试 250

11.6 缓蚀剂的应用 252

11.6.1 在石油与化学工业中的应用 252

11.6.2 在化学清洗中的应用 253

11.6.3 在冷却水系统中的应用 255

11.6.4 在大气腐蚀中的应用 255

【科学视野】自组装膜技术在金属防腐蚀中的应用 256

【科学家简介】海洋腐蚀权威：弗朗西斯．L．拉克 258

思考练习题 260

第12章 电化学保护法 261

12.1 阴极保护法 261

12.1.1 阴极保护的基本原理 261

12.1.2 阴极保护的基本控制参数 263

12.1.3 外加电流阴极保护法 265

12.1.4 牺牲阳极保护法 271

12.1.5 阴极保护的应用范围 273

12.2 阳极保护法 273

12.2.1 阳极保护的基本原理 274

12.2.2 阳极保护的主要参数 275

12.2.3 阳极保护参数的测定 280

12.2.4 阳极保护应用及实例 280

【科学视野】阴极保护也有一段奇特的历史 281

【科学家简介】金属腐蚀和阴极保护专家：哈维汉克 283

思考练习题 284

第13章 电镀 285

13.1 电镀概述 285

13.1.1 电镀的定义 285

13.1.2 电镀的目的 285

13.1.3 镀层的分类 285

13.1.4 合格镀层的条件 286

13.1.5 电镀液的组成及功能 286

13.2 电镀的基本原理 287

13.2.1 电镀的阴极过程——电沉积过程 287

13.2.2 电镀的阳极过程 289

13.2.3 电流效率 290

13.3 影响电镀质量的因素 291

13.3.1 电镀溶液的影响 291

13.3.2 工艺因素的影响 292

13.4 电镀液的性能 293

13.4.1 镀液的均镀能力和深镀能力 293

13.4.2 电镀时阴极上电流的分布 294

13.4.3 最佳电流密度及均镀能力的测定方法 296

13.4.4 提高镀液均镀能力的机械措施 297

13.5 常用镀层举例 298

13.5.1 电镀锌 298

13.5.2 电镀铜 300

13.6 电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理 303

【科学视野】鲜花电镀技术 304

【科学家简介】电化学专家：屠振密教授 306

思考练习题 307

附录 308

附录1 一些物理化学常数（IUPAC 1988推荐值） 308

附录2 几种气体在水中的溶解度［在标准状况下1cm3水中溶解气体的体积（cm3）］ 308

附录3 甘汞电极相对标准氢电极的电极电位 308

附录4 线性极化技术中B的文献值（摘录） 309

附录5 水的饱和蒸气压 309

附录6 酸性溶液中的标准电极电位EΘ（298K） 310

附录7 碱性溶液中的标准电极电位EΘ（298K） 312

附录8 清除各种金属腐蚀产物的化学方法 313

参考文献 314

主题索引 315