材料表面产生不同电极的原因很多。根据电极大小及位置,分别构成微观腐蚀电池和宏观腐蚀电池。
一、微观腐蚀电池
微观腐蚀电池是造成潮湿大气中防腐板腐蚀的主要原因,材料表面形成的微阳极、微阴极尺寸小,问距近,主要由金属表面来自以下几方面的不均匀性造成。
1.化学成分不均匀性
如:金属中杂质。杂质的组成、性质不同于基体,有的相对基体呈阳极,如:金属锌中的Al, Pb, Hg等杂质减缓了金属锌在硫酸中腐蚀;但有的杂质呈阴极,加速腐蚀,例如:Fe,Cu等杂质加速锌在硫酸中腐蚀。
2.组织结构不均匀性
金属或合金内部存在粒子、成分和排列方式不同区域。如,普遍存在晶粒和晶界。一般说,晶界原子排列疏松和混乱,易富集杂质,化学性质较活泼,电位比晶粒电位更负。如:工业纯铝晶粒电位0. 585V,而晶界电位0. 494V ,
3.物理状态不均匀性
机械加工造成局部材料变形或应力集中。一般说,应力集中和变形大的地方易成为阳极,例如铁板弯曲处及铆钉头部区域容易优先发生腐蚀。
4.表面膜不完整性
金属表面膜如果不完整,孔隙或破损处金属相对带膜表面有较负电位,易成为阳极。防腐板腐蚀往往先从这些点上开始。
观察微腐蚀电池存在的最简单方法是采用显色指示剂。例如,采用酚酞检测阴极区附近因阴极反应积累的OH-;用铁氰化钾溶液检测铁阳极区所积累的亚铁离子;用茜素洒精溶液检测铝阳极区溶出的铝离子等等。
二、宏观腐蚀电池
电极大小可用肉眼区分开的腐蚀电池称为宏观腐蚀电池。产生原因有以下几种。
1.异种金属接触
不同金属或合金接触后同处溶液中,电位较负的材料成为阳极,不断腐蚀,电位较正的材料得到保护。海水中航行的船体钢壳与铜合金推进器构成这类电池,它们又称为腐蚀电偶。2.环境中腐蚀介质浓度差异
因环境腐蚀成分浓度差异构成的电池通称为“浓差电池”。常见浓差电池有“盐浓差电池”和“充气差异电池”。前者由氯离子等盐浓度差异造成,后者为含空气(主要是氧气)量的差异产生。这类电池用来解释“缝隙腐蚀”、“水线腐蚀”及“垢下腐蚀”等现象
3温度差异
不同温度的同种金属构成的电池称为温差电池,研究它们对防腐板影响的报道不多。有报道说,硫酸铜溶液中,高温铜是阴极,低温铜是阳极。铅的行为与铜类似,但银的极性与铜相反。
作为粗略估计,第一类电池的最大阴、阳极电位差可达几百毫伏,甚至一伏以上;第二类电池的最大电位差一般只有几十毫伏;温差电池电位差只有几毫伏或更小。
实际腐蚀过程往往是以上各类微腐蚀电池和各类宏腐蚀电池的某种混合形式。
由此可见,电极是腐蚀电池工作的原动力,在电化学领域里,电极可能有两种含义:
(1)代表电子导体、离子导体及它们接触界面所组成的体系;
(2)只代表电子导体本身。后者是对前者简化说法,有时可根据上下文判别。例如:铜电极一般指金属铜和其相接触溶液组成体系,有时也单指金属铜。完整的电极含义为第一个说法,如:电极的电位。
防腐板能很好的减小表面形成电极。