锌的腐蚀与电化学PDF电子书下载

1 性能、产品、工艺与市场 1

1.1 概述 1

1.1.1 历史和自然背景 1

1.1.2 锌的矿物和冶炼方法 2

1.1.3 锌的市场 3

1.2 基本性能 5

1.2.1 物理性能 5

1.2.2 力学性能 6

1.2.3 合金性能 7

1.3 主要产品和应用 8

1.3.1 镀锌 8

1.3.2 铸造锌产品 10

1.3.3 轧制锌 11

1.3.4 锌末和锌粉 11

1.4 涂镀工艺 11

1.4.1 热镀锌 11

1.4.2 电镀锌 17

1.5 磷化 19

1.6 钝化 20

1.7 镀锌技术的未来发展 22

2 电化学的热力学和动力学 27

2.1 概述 27

2.2 热力学稳定性 27

2.3 离子性质 33

2.4 双电层特性 35

2.5 电极反应动力学 37

2.5.1 溶解 37

2.5.2 沉积反应 47

2.5.3 氢的析出 49

2.5.4 氧的还原反应 58

2.6 腐蚀过程 64

2.6.1 概论 64

2.6.2 腐蚀电极的阻抗 65

3 钝化和表面膜的形成 73

3.1 概述 73

3.2 特性和条件 73

3.3 碱性溶液 76

3.3.1 i-V曲线 76

3.3.2 钝化时间 78

3.3.3 特点 82

3.3.4 钝化膜形成机理 84

3.4 其他溶液 87

3.4.1 弱碱性溶液和碳酸盐溶液 87

3.4.2 磷酸盐溶液 92

3.4.3 其他溶液 94

3.5 阳极极化 95

3.6 钝化稳定性 97

3.6.1 钝化的类型 97

3.6.2 钝化的破坏 99

4 氧化锌的电化学 103

4.1 概述 103

4.2 基本性能 103

4.2.1 物理性能 103

4.2.2 电子性能 105

4.3 半导体的电化学行为 108

4.3.1 基础理论 108

4.3.2 平带电位 110

4.3.3 能带结构 114

4.3.4 暗态下的电极动力学 115

4.3.5 光电化学动力学 120

4.3.6 电致发光 124

4.4 薄氧化锌膜 126

4.5 稳定性 129

4.5.1 稳定性条件和分解反应 129

4.5.2 分解速率 131

5 腐蚀电位和腐蚀电流 135

5.1 概述 135

5.2 腐蚀电位与腐蚀电流之间的关系 135

5.2.1 极化电阻和腐蚀电流 137

5.2.2 转换因数 139

5.3 腐蚀电位和反应动力学 140

5.4 不同条件下的Ecorr和icorr 144

5.4.1 锌离子的影响 144

5.4.2 阴离子和阳离子的影响 145

5.4.3 pH值的影响 148

5.4.4 温度的影响 151

5.4.5 通气和对流的影响 153

5.4.6 表面条件的影响 154

5.5 锌合金 156

5.6 时间的影响 161

5.7 腐蚀电流与失重速度的相关性 165

6 腐蚀产物 169

6.1 概述 169

6.2 在大气环境中 170

6.2.1 成分与结构 170

6.2.2 数量和形貌 175

6.2.3 形成过程 178

6.3 在水中 180

6.3.1 淡水 180

6.3.2 海水 183

6.4 在溶液中 184

6.4.1 pH值的影响 185

6.4.2 形成过程 187

6.4.3 锌合金 189

6.5 在其他环境中 190

6.6 腐蚀产物对锌腐蚀的影响 192

7 腐蚀的形态 197

7.1 概述 197

7.2 电偶腐蚀 197

7.2.1 概述 197

7.2.2 理论方面 200

7.2.3 实际因素 212

7.2.4 极性逆转 219

7.2.5 自然环境中的电偶腐蚀 225

7.2.6 锌对钢的电偶保护 231

7.3 点蚀 235

7.3.1 概述 235

7.3.2 点蚀的出现 236

7.3.3 点蚀电位 240

7.3.4 形貌 243

7.3.5 机理 245

7.4 晶间腐蚀 246

7.4.1 概述 246

7.4.2 晶间腐蚀的发生 247

7.4.3 冶金因素影响 248

7.4.4 环境因素影响 252

7.4.5 对力学性能的影响 254

7.4.6 机理 255

7.4.7 潮湿贮存锈斑 257

7.5 氢脆和应力腐蚀破裂 259

8 大气腐蚀 261

8.1 概述 261

8.2 大气腐蚀的影响因素 261

8.2.1 润湿类型 261

8.2.2 空气污染物 263

8.3 户外环境腐蚀 266

8.3.1 典型的腐蚀速率 266

8.3.2 润湿时间的影响 270

8.3.3 污染物的影响 271

8.3.4 海拔及离海水距离的影响 274

8.3.5 初始天气条件的影响 275

8.3.6 气候的影响 276

8.3.7 样品结构的影响 277

8.3.8 遮蔽物的影响 277

8.3.9 镀锌钢 279

8.3.10 合金元素的影响 280

8.3.11 表面处理的影响 284

8.3.12 腐蚀产物的影响 284

8.3.13 腐蚀形式 285

8.3.14 高速公路环境 286

8.4 室内环境腐蚀 288

8.5 模拟环境中的腐蚀 290

8.5.1 湿度箱暴露试验 291

8.5.2 水雾和盐雾 294

8.5.3 循环实验 296

8.5.4 薄膜电解液 298

8.6 腐蚀机理 302

9 水和水溶液中的腐蚀 307

9.1 概述 307

9.2 水的特性 307

9.2.1 淡水 307

9.2.2 海水 309

9.3 纯水中的腐蚀 310

9.4 在自然水中的腐蚀 313

9.4.1 冷淡水 313

9.4.2 热淡水 314

9.4.3 海水 316

9.5 在水溶液中的腐蚀 321

9.5.1 溶解物的影响 321

9.5.2 pH值的影响 324

9.5.3 浸泽条件的影响 325

9.5.4 表面处理的影响 327

9.5.5 冶炼因素的影响 327

10 土壤腐蚀 330

10.1 概述 330

10.2 土壤特征 330

10.3 腐蚀速率 333

10.3.1 土壤因素的影响 336

10.3.2 电偶腐蚀 338

10.4 电化学检测 338

11 漆下腐蚀 341

11.1 概述 341

11.2 油漆的基本特征 341

11.2.1 油漆的成分 342

11.2.2 油漆的屏障性能 342

11.3 腐蚀实验 344

11.4 腐蚀行为 345

11.4.1 腐蚀特征 345

11.4.2 镀层种类影响 348

11.4.3 实验条件的影响 351

11.4.4 油漆体系的影响 354

11.4.5 电偶反应 358

11.5 腐蚀机理 360

12 富锌涂层 363

12.1 概述 363

12.2 涂层特性 363

12.3 保护机理 366

12.4 性能 367

12.4.1 锌含量的影响 367

12.4.2 锌颗粒大小的影响 370

12.4.3 黏结剂的影响 371

12.4.4 涂层厚度的影响 372

12.4.5 添加物的影响 373

12.4.6 表面条件的影响 374

12.4.7 其他因素 374

13 混凝土中的腐蚀 377

13.1 概述 377

13.2 混凝土环境 378

13.2.1 混凝土的形成 378

13.2.2 特性 379

13.3 钢筋在混凝土中的腐蚀 385

13.3.1 腐蚀的影响 385

13.3.2 保护方法 385

13.3.3 镀锌涂层 386

13.4 混凝土中镀锌钢的腐蚀 386

13.4.1 试验方法 386

13.4.2 户外试验结果 387

13.4.3 模拟试验的结果 393

14 电池内的腐蚀 401

14.1 概述 401

14.2 锌电池 401

14.2.1 勒克朗谢电池 402

14.2.2 氯化锌电池 403

14.2.3 碱性锌电池 404

14.2.4 锌空气电池 404

14.2.5 锌镍电池 405

14.3 腐蚀 405

14.3.1 试验时间的影响 407

14.3.2 电解液的影响 408

14.3.3 化学药剂的影响 410

14.3.4 锌电极成分和形态的影响 414

14.3.5 使用条件的影响 419

15 其他环境中的腐蚀 422

15.1 概述 422

15.2 有机溶剂 422

15.2.1 分类 422

15.2.2 腐蚀 424

15.3 气体环境 429

15.4 锌阳极 433

15.4.1 牺牲阳极 433

15.4.2 用于外加电流阴极保护的阳极 437

16 电池用锌电极 439

16.1 概述 439

16.1.1 历史背景 440

16.1.2 目前情况 442

16.2 锌电极的物理特征 447

16.2.1 锌电极的结构 447

16.2.2 锌材料的形态 449

16.2.3 生产方式 452

16.3 基本电极过程 454

16.3.1 反应和反应动力学 456

16.3.2 反应产物的溶解和析出 457

16.4 多孔电极的行为 459

16.4.1 反应电流分布 459

16.4.2 电子电流和离子电流的分布 461

16.4.3 放电时间的影响 462

16.5 电沉积锌的形貌 466

16.5.1 形貌类型 466

16.5.2 形成条件的影响 470

16.5.3 杂质和添加物的影响 473

16.5.4 形貌类型的形成机理 476

16.6 锌电极存在的一些问题和可能的改进方向 479

16.6.1 可再充电电极的形貌改变和循环寿命 479

16.6.2 高功率放电的性能 491

16.7 结束语 498

17 镀锌钢材的实际应用知识 500

17.1 钢与锌之间的电偶反应 500

17.1.1 电偶保护距离 500

17.1.2 理论模型 504

17.1.3 不同电偶金属对的电偶序和极性 508

17.2 镀锌钢材的腐蚀机理 509

17.2.1 一个概念模型 509

17.2.2 腐蚀产物的影响 510

17.2.3 腐蚀产物的溶解和锌的流失 511

17.3 自然环境中的腐蚀速率 513

17.3.1 概述 513

17.3.2 腐蚀速率比 514

17.3.3 时间的影响 516

17.4 腐蚀试验 517

17.4.1 测量腐蚀试验相关性的标准 517

17.4.2 自然和实验室试验结果之间的腐蚀比的比较 518

17.4.3 腐蚀试验的相关性 520

17.5 锌镀层寿命预测 523

17.5.1 寿命预测的需求 523

17.5.2 大气腐蚀的性质 523

17.5.3 预测方法 524

17.6 实际模型 526

17.7 腐蚀性地图 527

17.7.1 腐蚀性地图的需求 527

17.7.2 基本方法 528

17.7.3 腐蚀性地图的绘制 529

参考文献 532