㈠ 钢铁的电化学腐蚀电极反应
钢铁在不同环境下的电化学腐蚀主要分为析氢腐蚀与吸氧腐蚀两种形式。当钢铁表面吸附水膜酸性较强时,会发生析氢腐蚀。在这个过程中,钢铁作为负极,发生的电极反应是:Fe=Fe2++2e-,随后Fe2+与水反应生成Fe(OH)2和H+:Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+。与此同时,杂质充当正极,进行反应:2H++2e-=H2。整个电池反应可以表示为:Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑,由于有氢气释放,这种腐蚀被称为析氢腐蚀。
当钢铁表面吸附水膜酸性较弱时,则发生吸氧腐蚀。此时,钢铁作为负极,电极反应依然为:Fe=Fe2++2e-。而在正极处,氧气与水作用生成氢氧根离子:O2+2H2O+4e-=4OH-。总体反应为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,由于吸收氧气,这种腐蚀被称为吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2会进一步被氧气氧化,生成Fe(OH)3,最后脱水形成铁锈。反应方程式为:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3。实际上,钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀则发生在弱酸性或中性环境中。这两种腐蚀形式在钢铁制品的保护和防护方面有着重要的意义。