铜和镍沉积 2/3 - 腐蚀研究与腐蚀防护

建筑物、桥梁和纪念碑

腐蚀是材料与环境发生化学反应而造成的破坏。这是一个很大的成本因素。更换建筑物、桥梁或纪念碑中被腐蚀的材料，对建筑构件进行油漆或镀锌处理，都是一笔巨大的维护投资。 

"美国的腐蚀成本和预防战略 "研究表明，1998 年，美国的腐蚀成本高达 2760亿美元。这约占美国国内生产总值的 3.2%[1]。 埃菲尔铁塔 每 7 年 的油漆费用约为 400万欧元[2]。 如果没有适当的封闭油漆层，这座纪念碑就会变得不稳定并倒塌 。

因此，电化学研究中最重要的领域之一就是腐蚀。许多公司为学术研究提供资金，用于研究腐蚀过程的机理和创造新的防腐蚀方法。公司检查油漆和润滑剂的防腐蚀能力，并开发新的方法来制造涂层或为机械创造非腐蚀环境，例如在整个齿轮中注入润滑油。 

从化学角度看，普通油漆的保护作用很容易理解。油漆通常是聚合物、彩色颜料和用于调整油漆物理特性的各种添加剂的混合物。例如，这些添加剂可以形成光滑或粗糙的表面，或提供紫外线防护。 涂料通常分散或溶解在某种溶剂（水或有机溶剂）中。涂料涂刷后，溶剂会挥发，而含有添加剂和颜料的聚合物则会留在涂料表面。

其结果是在表面和环境之间形成了一道物理屏障。这层屏障可保护表面免受腐蚀。如果油漆层出现裂缝，表面就会受到腐蚀。 

电化学在腐蚀研究中的机遇

在这方面，电化学已经可以帮助改进e保护层。电泳漆是一种通过电化学反应使其不溶的涂料。将导电工件浸入漆槽中，然后施加电位。这e创建d靠近工件表面的反应会使油漆不溶解，从而在金属表面析出一层油漆。所有导电部件都会被油漆覆盖,甚至通常难以到达的地方。

如果涂料形成了绝缘层，反应就会通过完全阻挡导电表面而自行停止;只用所需的颜料量将使用过。这些涂料具有不同的机理。

最常见的是中和电荷。涂料中的聚合物带有一些带电的官能团。这些官能团使它们具有水溶性。这些基团可以是去质子化的酸或质子化的碱。举例说明我们假设聚合物中含有去质子化的羧基（COO–)。由于带负电荷，它会向带正电荷的电极（阳极）迁移。阳极的电位足够高对于水至劈开如下: 

高浓度的 H+的质子化。–团体

因此，聚合物'sCOOH 基团无偿和聚合物 不是不再溶于水。聚合物会沉淀在阳极上（见图 1.1).沉积完成后，多余的涂料被冲洗掉，涂料层被固化。这意味着涂料会被加热，使其能够流动并形成均匀的表面。 

如果金属本身形成了保护层，防腐蚀就会变得更加容易。铝上的氧化铝层是氧气无法穿透的，因此可以保护下面的铝层。这样做的好处是，涂层受损的部分会被铝本身取代。涂层的厚度可以通过电化学方法增加，从而提供更好的保护。 

防腐蚀：活性涂层

到目前为止，所提到的涂层都是被动涂层。活性涂层可以通过用金属覆盖金属的方式产生。通常的做法是将需要保护的金属浸入含有涂层金属盐的溶液中。在需要保护的金属和由涂层金属制成的电极之间施加电势。

在核心金属上施加负电位，所有正金属离子（阳离子）都会迁移到作为阴极的核心金属（即发生还原的电极）上，离子在阴极被还原成金属元素。另一个电极正在氧化自身的金属，并将其作为离子释放到溶液中。这个电极被称为阳极，是发生氧化作用的电极（见 图 1.2). 

贵金属涂层

由于掌握了电化学系列的知识，我们可以预测某种金属是否比另一种金属更惰性，从而预测其与金属接触时的行为。惰性金属可以形成一层惰性腐蚀涂层，但如果涂层受损，惰性较低的金属暴露在外，就会产生局部元素。惰性涂层金属会从惰性较低的核心金属中夺取电子，因此腐蚀速度非但不会减慢，反而会加快。铬涂层钢就是一个例子。 

使用惰性较低的金属镀层通常是更好的选择。 如果镀层受损，核心金属暴露在外，镀层将起到牺牲阳极的作用。惰性核心金属会从惰性较低的涂层中排出电子，因此核心金属会自我还原，而涂层则会被氧化。镀锌钢就是一个例子。 

保护产品免受腐蚀的方法还有很多，但在本实验框架内，了解这些最重要的方法就足够了。 

文学

[1]Gerhardus H.Koch, Michiel P .H.Brongers, Neil G. Thompson, Y. Paul Virmani and Joe H. Payer.美国的腐蚀成本和预防策略--CC 技术实验室公司向联邦公路管理局 (FHWA) 提交的报告，2001 年 9 月。

[2] http://www.toureiffel.paris/en/everything-about-the-tower/themed-files/97.html。