析氢腐蚀

金属，尤其是铁，容易发生腐蚀现象。而当把不纯的钢铁材料（含碳）在强酸性环境下发生电化学腐蚀时会产生氢气，我们把这种会生成氢气的金属腐蚀叫做析氢腐蚀。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的氢离子增多。这就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池，金属和H+发生氧化还原反应，放出氢气，这就是析氢腐蚀。

析氢腐蚀和吸氧腐蚀

1、析氢腐蚀过程原理

析氢腐蚀是指金属在酸性较强的溶液中发生电化学腐蚀时放出氢气，可以发现，析氢就是释放出氢气，发生析氢腐蚀的体系标准电位很负的活泼金属大多数工程上使用的金属，如Fe正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。但是当溶液中含有络合剂时，正电性金属（如Cu，Ag）也可能发生析氢腐蚀。

⑴pH < 3时，阴极反应受活化极化控制。

⑵在弱氧化性和非氧化性酸溶液中，在反应速度不是很大时，阳极反应亦受活化极化控制。

⑶Fe在酸溶液中的腐蚀形态，一般是均匀腐蚀。所以，Fe在酸溶液中的腐蚀可以当作均相腐蚀电极处理，作为活化极化控制腐蚀体系的典型例子。

发生的电化学方程式如下：

阴极（活性金属）被氧化Fe-2e-=Fe2+ ； 

阳极：溶液中的H 被还原2H+ + 2e-=H2↑

2、吸氧腐蚀过程原理

吸氧腐蚀是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。发生吸氧腐蚀的必要条件是：金属的电位比氧化还原反应的电位低。如钢在接近中性的潮湿的空气中的腐蚀就属于吸氧腐蚀，其电极反应如下： 

阴极（金属）：2M - 4e = 2M2+ 

阳极：2H2O + O2 + 4e = 4OH-

析氢腐蚀特点

1、可以按照均匀腐蚀电极处理，欧姆电阻可以忽略，只需要比较阴极反应和阳极反应的阻力。均匀腐蚀的阴、阳极不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。

2、属于活化极化腐蚀体系，阳极反应都受活化极化控制。因此，比较电极反应的阻力，只需比较交换电流密度就行了。活化极化是指由于电极电化学反应迟延而引起其电位偏离平衡电位的现象。又称电化学极化或化学极化，是电极极化的一种基本形式。在低电流密度下容易出现活化极化。阳极活化极化意味着在阳极上进行的电氧化反应难以释放电子，为促使其释放电子，就必须使阳极电位更正于平衡电位。阴极活化极化则是在阴极上进行的电还原反应难以吸收电子，为促使其吸收电子，就必须使阴极电位更负于平衡电位。

析氢腐蚀发生的条件

氢电极在一定的酸浓度和氢气压力下，可建立如下平衡：2H+ +2e=H2 这个氢电极的电位叫氢的平衡电位，它与氢离子浓度和氢分压有关。

如果在腐蚀电池中，阳极的电位比氢的平衡电位正，阴极平衡电位当然比氢的平衡电位更正，所以，腐蚀电位比氢的平衡电位正，不能发生析氢腐蚀。

如果阳极电位比氢的平衡电位负时，则腐蚀电位才有可能比氢的平衡电位负，才有可能实现氢去极化和析氢腐蚀。总之，氢的平衡电位成为能否发生析氢腐蚀的重要基准，而EeH=-0.059PH，酸性越强，PH值越小，氢的平衡电位越正和阳极电位越负，对于氢去极化可能性的增加具有等效作用。

因此，许多金属之所以在中性溶液中不发生析氢腐蚀，就是因为溶液中氢离子浓度太低，氢的平衡电位较低，阳极电位高于氢的平衡电位。但是当选取电位更负的金属（镁及合金）作阳极时，因为他们的电位比氢的平衡电位负，有发生析氢腐蚀，甚至在碱性溶液中也发生极化腐蚀。

析氢腐蚀的控制类型

1、阴极极化控制

如Zn在稀酸溶液中的腐蚀。因为Zn是高氢过电位金属，故为阴极极化控制。

其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近。对这种类型的腐蚀体系，在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响。

2、阳极极化控制

只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类型。

有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。

3、混合控制

阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。

其特点是：腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远

对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。