電偶腐蝕

電化學腐蝕是一個很好理解的化學過程

200多年前,英國海軍護衛艦“ 警報”失去了銅板,因為用於將銅固定在船體上的鐵釘迅速腐蝕。 這種快速腐蝕是由於稱為電化學腐蝕的化學過程而發生的。

只有當兩種電化學不同的金屬彼此接近並浸沒在電解液(如鹽水)中時,才會發生電偶腐蝕。

當發生這種情況時,金屬和電解質會形成原電池。 電池具有腐蝕一種金屬而犧牲另一種金屬的作用。

在報警的情況下,鐵以銅為代價被腐蝕。 在連接銅板兩年後,用於將銅保持在船底的鐵釘已經被嚴重腐蝕,導致銅片脫落。

電偶腐蝕如何工作

金屬和金屬合金都具有不同的電極電位。 電極電位是金屬在給定電解質中變得活躍的趨勢的相對量度。 金屬越活躍或越不貴,越可能在電解環境中形成陽極(帶正電的電極)。 在同一環境中,活性越低或者金屬越貴,則越可能形成陰極(帶負電的電極)。

電解質充當離子遷移的導管,將金屬離子從陽極移動到陰極。 結果,陽極金屬比其它情況下更快地腐蝕,而陰極金屬腐蝕得更慢,並且在某些情況下可能根本不會腐蝕。

報警的情況下,較高貴金屬(銅)充當陰極,而較低貴金屬充當陽極。

鐵離子損失的代價是銅,最終導致指甲的迅速惡化。

如何防止電偶腐蝕

根據我們目前對電偶腐蝕的理解,帶金屬外殼的船舶現在配備了“犧牲陽極”,這對船隻的運行沒有直接的作用,但是用來保護船隻的結構部件。 犧牲陽極通常由製成,電極電位極低的金屬。 當犧牲陽極腐蝕並惡化時,它們必須被替換。

為了解金屬將成為陽極,並在電解環境中作為陰極,我們必須了解金屬的貴族或電極電位。 這通常是相對於標準Calomel電極(SCE)測量的。

下表列出了根據流動海水中電極電位(貴族)排列的金屬清單。

還應該指出,電偶腐蝕不僅發生在水中。 電偶細胞可以在任何電解質中形成,包括潮濕的空氣或土壤以及化學環境。

在流動的海水中的Galvanic系列

穩態電極 物質潛力,伏特
(飽和甘汞半電池)
石墨 +0.25
+0.15
-0.04
316型不銹鋼(被動式) -0.05
304型不銹鋼 (被動式) -0.08
蒙乃爾400 -0.08
哈氏合金C -0.08
-0.1
-0.13
410型不銹鋼(被動) -0.15
316型不銹鋼 (主動) -0.18
-0.2
430型不銹鋼(被動) -0.22
銅合金715(70-30銅鎳) -0.25
銅合金706(90-10銅鎳) -0.28
銅合金443(海軍部黃銅) -0.29
G青銅 -0.31
銅合金687(鋁黃銅) -0.32
-0.36
合金464(海軍軋製黃銅) -0.4
410型不銹鋼(主動) -0.52
304型不銹鋼(主動式) -0.53
430型不銹鋼(主動) -0.57
碳素鋼 -0.61
鑄鐵 -0.61
3003-H -0.79
-1.03

資料來源:ASM手冊, 13,鈦和鈦合金的腐蝕,p。 675。