两种不同金属之间的接触经常发生在日常生活中的各种情况下。铸铁块上的铝头,锌镀锌在钢梁上,铜管和钢紧固件上的焊料在Aluzinc薄片上只是恒定接触的不同金属的一些常见实例。
这通常不会造成任何问题,然而,在某些情况下,不同金属之间的接触可能是有害的,并导致一种腐蚀,称为双金属腐蚀(也称为双金属腐蚀)电流腐蚀)。当满足某些标准和环境条件是理想的理想时,发生这种类型的腐蚀。虽然双金属腐蚀可能对金属产生许多不利影响,但有一个情况电化学过程可以在许多应用中得到有益和积极的应用。(要了解更多关于这些电化学过程的信息,请阅读腐蚀电化学:腐蚀中涉及的6个电化学反应.)
什么是双金属腐蚀?
如前所述,双金属(电偶)腐蚀发生时,两种不同的金属电极电位,在存在的情况下彼此接触(直接或间接地)电解质如水。其特征在于,在其中一个金属中发生的加速或优先腐蚀,而另一个金属仍然存在电压保护。
当金属暴露于或浸入导电液体中时,它采用电极电位。当两个不同的金属接触时,它们形成了一个双金属夫妇(一个金属是阳极另一个是阴极)由于它们对电子的亲和力。阳极可能的差异氧化和阴极的可能性减少被称为潜在的差异。这种潜力的这种差异允许阳极和阴极之间的自由流动,并导致电流。
通常,在双金属腐蚀中发生的反应和方法类似于在单个未耦合的金属中发生的那些。然而,当存在具有显着差异差异的不同金属存在时,腐蚀速率可以显着增加。
当电子流出阳极(在电镀系列中的金属)中的阴极(序列中的金属)中时,在阳极处发生氧化,并且开始优先腐蚀,因此在阴极保留保护时牺牲自身。金属进一步分开电系列,两种金属之间的电位差异越大,因此对阳极的腐蚀效应越大。(在文章中获取电流系列的背景电镀系列介绍:电流兼容性和腐蚀.)
相反,彼此在该系列中彼此接近的金属具有类似的反应性,并且它们之间的电位差异很小,因此电流腐蚀的效果不太可能。
双金属腐蚀所需的条件
两种不同金属之间的接触虽然是必要的,但并不一定会导致双金属腐蚀。造成双金属腐蚀的三个基本要求是:
1.连接两个金属的电解质
电解质基本上是一种导电溶液,它有助于电子在阳极和阴极之间流动。电解液不一定对单个金属具有高度的反应性,当它们分离时,电解液可能以雨水、大气中水蒸气凝结而形成的表面沉积物、潮湿的土壤或盐沉积的形式存在。一般来说,多一个导电电解质导致更大的腐蚀。
2.金属之间的电连接
金属之间的电接触是发生双金属腐蚀的必要条件。虽然这通常涉及到直接的物理接触,但两种金属之间的电接触可以通过使用绝缘涂层导体、钢结构或任何其他导电材料间接实现。连接介质不一定要暴露在电解液中才会发生腐蚀。
3.两种金属之间的充分潜在差异
如前所述,电位的差异允许从阳极流向阴极,这导致电流。两种金属在电流系列中彼此相互偏离,电位差异越大。随着阳极失去电子,发生氧化。阳极处的金属转换为离子,它溶解后会产生凹点并逐渐被消耗。
有利的双金属腐蚀情况
在大多数情况下,要避免双金属腐蚀,通常采取措施防止其发生。尽管它被认为是一种破坏性的过程,但这种电化学现象提供了一些优势,如下所示:
1.电池电压产生
通过不同金属之间产生的电流产生的电流原理用于典型的干电池电池。阳极通常由一个组成锌外壳,而阴极可以以石墨杆的形式。电解质溶液将两种金属和洗片电子分离在阳极和阴极之间以产生电力。
2.金属的电/阴极保护
将两种具有足够电位差的金属结合起来,可以通过允许阳极优先腐蚀,从而牺牲其自身来防止阴极腐蚀。当镀锌结构钢构件,其中锌涂层用于电压保护下面的钢材。
预防异种金属腐蚀
防止或减轻双金属腐蚀影响的方法主要集中在破坏系统金属或电解液部分的电路径。一些最常见的防止双金属腐蚀的方法包括:
电绝缘
通过使金属彼此绝缘,它们就不再接触,它们之间的电子流动也受到了抑制。这可以通过在两种金属之间使用非导电材料来实现,例如塑料或橡胶套管、垫圈和垫圈。
2.从电解质中分离
电解质是通过金属之间的电位差进行电子转移的介质。因此,将金属与电解液分离会导致电路中断,从而防止电偶腐蚀。常用的方法包括使用防水化合物,如润滑脂、油漆、清漆、塑料涂料等电镀.
3.使用具有相似电极电位的金属
在电流系列中紧密匹配的金属具有较小的潜在差异,因此较少电流电流.这最终导致双金属腐蚀的概率显著降低。
结论
通过适当的材料选择和其他绝缘和分离技术,可以防止对金属部件有害的双金属腐蚀。然而,尽管其破坏性的声誉,但是可以在许多有益的应用中使用治理这种类型的腐蚀的原则。