[科普中国]-析氢腐蚀

在酸性较强的溶液中金属发生电化学腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。 在钢铁制品中一般都含有碳。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。在高中化学中属于电化学腐蚀1。

基本知识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

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。

负极（铁）：铁被氧化Fe-2e-=Fe2+ ；

正极（碳）：溶液中的H 被还原2H++2e-=H2↑1

影响条件a值a是单位时的过电位值。文献中常称为氢过电位。金属电极材料的种类对析氢反应的a值有重大影响。

按|a|的大小可划分：

高氢过电位金属（如Hg，Pb，Zn，Cd） 中氢过电位金属（如Cu，Fe，Ni） 低氢过电位金属可知，a值反映了交换电流密度i0大小。（随着i0增大，|a|减小）

b值b称为Tafel斜率，与金属材料和溶液关系很小，

故各种金属表面上析氢反应的b值相差不大。

腐蚀特点⑴可以按照均相腐蚀电极处理，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。

⑵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。

控制类型阴极极化控制如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。

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。

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。

影响因素溶液方面⑴pH值

溶液pH值对析氢腐蚀速度影响很大，随pH值下降，腐蚀速度迅速增大。

一方面，pH值下降，Eec正移，腐蚀倾向增大；另方面，pH值下降，ic0增大，阴极极化性能减小。

⑵溶液中的其他组分

⑶温度 温度升高，腐蚀速度迅速增大。

金属方面⑴金属材料种类和杂质

金属材料种类和所含杂质的影响既涉及阴极反应又涉及阳极反应。混合控制腐蚀体系比阴极极化控制腐蚀体系明显。

⑵阴极区面积

⑶金属表面的状态1

腐蚀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2。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学