◇ 北京 王篤年(特級(jí)教師)

問題1鋼鐵表面的電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí),會(huì)不會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕?

答案是“會(huì)”．鋼鐵只要暴露在空氣中且表面附有水膜,就一定會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕．大家之所以會(huì)提出這樣的問題,與教科書里關(guān)于電化學(xué)腐蝕類型的分析、描述不全面有關(guān)．

我們知道,鋼鐵不管是發(fā)生吸氧腐蝕還是析氫腐蝕,負(fù)極的電極方程式都是Fe-2e-=Fe2+,當(dāng)電解質(zhì)溶液中H+濃度很大時(shí),正極反應(yīng)以H+得電子為主:2H++2e-=H2↑,而H+濃度較小(溶液酸性不強(qiáng))時(shí),則以溶解氧得電子還原為主:O2+4e-+2H2O=4OH-．一般情況下,O2在水中的溶解度受電解質(zhì)酸堿性影響不會(huì)很大,故堿性溶液里依然存在溶解氧,也會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕．

試想,如果堿性條件下鋼鐵不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕,海洋中航行的輪船就不需要進(jìn)行防護(hù)了(因?yàn)楹Ｋ蠖汲嗜鯄A性)，而事實(shí)不然．

問題2吸氧腐蝕會(huì)不會(huì)伴隨析氫腐蝕而發(fā)生?

當(dāng)然會(huì)．析氫腐蝕與吸氧腐蝕之間并不相互矛盾,只是不同條件下以哪一種方式為主的問題．可以說,只要鋼鐵暴露在空氣中,且表面附有電解質(zhì)溶液,就一定存在吸氧腐蝕．至于析氫腐蝕是否發(fā)生,則取決于電解質(zhì)的pH,只有在pH很小(電解質(zhì)酸性很強(qiáng))的條件下,才會(huì)以析氫腐蝕為主,并不排除伴隨著吸氧腐蝕．

問題3浸泡在食鹽水中的鐵釘,哪個(gè)部位腐蝕最快?哪個(gè)部位最先產(chǎn)生鐵銹?

如圖1所示，將鐵釘浸泡在食鹽水中,凡是與液體接觸的部分，F(xiàn)e均會(huì)發(fā)生離子化:Fe-2e-=Fe2+,電子則沿著鋼鐵傳導(dǎo)、分布到鐵釘內(nèi)部各部位．

圖1

由于靠近液面的部分，O2容易得到補(bǔ)充,主要發(fā)生吸氧過程:O2+4e-+2H2O=4OH-,這樣鐵釘內(nèi)部的電子就源源不斷地向此部位集中,靠近液面處OH-濃度較大,與Fe2+結(jié)合形成Fe(OH)2:Fe2++2OH-=Fe(OH)2,接著發(fā)生以下氧化過程:

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3．

所以,鐵銹主要集中在液面下靠近液面的部位,而腐蝕變細(xì)的部位則包括整個(gè)水下部分．

問題4犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法中,用于保護(hù)船體的鋅塊可不可以放置在艙內(nèi)?

這可真是異想天開，要運(yùn)用“犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法”,卻夢(mèng)想不犧牲陽(yáng)極(將其放置在船艙內(nèi),不與電解質(zhì)接觸,不被腐蝕而永久起作用)．

要回答此問題,我們得先弄清楚犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的原理:所謂犧牲陽(yáng)極,就是選擇一種比鐵活潑的金屬,一般選用鋅或鎂,將其與需要保護(hù)的鋼鐵制品組成電池(一般并非像教科書里畫的那樣通過導(dǎo)線連接,而是直接焊接在鋼鐵制品的表面,縮短二者之間的距離,減小電阻),當(dāng)整個(gè)體系與電解質(zhì)溶液接觸時(shí),該陽(yáng)極材料因?yàn)楸辱F容易失去電子,所以率先離子化(“犧牲”自己),把電子傳導(dǎo)到鋼鐵的表面,使鋼鐵表面負(fù)電荷密度增大,鋼鐵作為正極不發(fā)生反應(yīng),于是就避免了鋼鐵的腐蝕．

如果把選定的陽(yáng)極材料擱置在船艙內(nèi),讓它不與電解質(zhì)溶液接觸,那么它如何發(fā)生離子化呢?電子如何傳遞到鋼鐵制品表面，如何達(dá)到保護(hù)鋼鐵材料的目的呢?

問題5外接電源的陰極保護(hù)法中,通入多大的電流合適?

根據(jù)上述問題4的分析,在外接電源的陰極保護(hù)法中,外接電源的電壓高低,顯然以控制被保護(hù)的金屬不發(fā)生離子化為準(zhǔn)最合適．

因?yàn)橥饨与娫磁c惰性輔助陽(yáng)極、被保護(hù)金屬部件、電解質(zhì)構(gòu)成閉合回路,所以理論上,不應(yīng)該讓回路中有明顯的電流．至于實(shí)際操作中具體控制在多大范圍,需要依據(jù)理論計(jì)算結(jié)果并結(jié)合多年的經(jīng)驗(yàn)積累作出判斷．