主题：【系列讲座】钢铁腐蚀与钢结构防护 系列问答-3

10．钢铁表面一旦具备了形成腐蚀电池的条件，腐蚀就持续进行下去，是这样吗？
钢铁表面一旦具备了形成腐蚀电池的条件，腐蚀变会发生和发展，但发展速度还要取决于其他条件。为说明问题，还是以“干电池”作为例子。我们知道， “干电池”是典型的腐蚀电池，它伴随着阳极（锌皮）的腐蚀而提供电流。而电流的大小就代表腐蚀速度的大小。
当“干电池”用了一段时间之后，会发现电压不到原来的 1.5V 了，所提供的电流也会变小了。到后来锌皮锈穿（阳极面积变小） ，电流、电压都会降低，腐蚀速度就降下来。当达不到使用要求时，该电池就废弃了。
我们要问，为什么电压（电流）会降低？这里需要引出“极化”和“去极化”的概念，它们在解释腐蚀的运行、发展和腐蚀速度等方面是必不可少的。我们知道“干电池”中心的碳棒只是起导电作用，真正的“阴极”是碳棒周围所填充的“氧化剂” ，是它不断夺取由阳极（锌腐蚀）所传递过来的电子（还原反应） ，使两极之间保持 1.5V 的电位差（电压） 。需知，氧化剂是有一定数量的，当它消耗的一定程度，它不断夺取电子、还原反应的速度就慢下来，电子不能及时取走，就在阴极发生“积累” ，其结果使阴极电位负向变化、阴阳极之间的电位差（电压）变小（比如由原来的 1.5V 减少到 1.2V 了） 。当氧化剂全部耗尽是，阴阳极之间的电位差也不存在了，这个腐蚀电池便“寿终” 。使阴极还原反应受阻、迫使阴极电位负向变化的现象，称作“阴极极化” ；同理，阳极面积变小，回使阳极反应变得困难，还有一些其他因素会促使阳极氧化反应受阻、迫使阳极电位正向变化，这种现象，称作“阳极极化” 。可以看出，不论阴极极化还是阳极极化，都能使腐蚀电池的电位差缩小，使腐蚀速度放慢或终止。从减少腐蚀危害的观点看，极化现象是有利的，或者说是可以利用的思路与方法。所谓“去极化”就是不使其发生“极化”现象，比如在阴极有不断补充的氧化剂。
通常的氧气就是起到阴极“去极化”作用，因此氧是促进腐蚀电池不断运行、加速腐蚀的物质。
除了“极化”因素外，腐蚀电池阴极与阳极之间的电阻，也是控制腐蚀速度的重要因素。 通常钢铁表面要用涂层保护， 一方面是为了隔离环境， 使钢铁表面不能形成腐蚀电池 （完全做到是困难的） ，另一方面，就是加大阴极与阳极之间的电阻，最大限度地降低钢铁表面的腐蚀速度。
如前面已经阐明过，在自然环境中，钢铁腐蚀是“自发”的，完全阻止钢铁腐蚀是困难的。然而，依据腐蚀原理，最大限度地降低其腐蚀速度，是可以做到的，从而达到延长钢铁使用寿命的目的。
钢铁腐蚀有多个控制因素，这对于认识和理解防腐蚀原理来说，是非常重要的。每一个图 11-1“电解电池”示意图。



图 11-1 所示“电解电池”中，如果溶液是中性水，那么，电化学反应是：
阳极反应（氧化反应）式为：
            Fe - 2e = Fe ++                          (11-1)
阴极反应（还原反应）的表达式是：
          2O2 + H2O + 4e = 4 OH -                    (11-2)
综合电化学过程（氧化还原反应） ：
2Fe +O2 +2 H2O =    2Fe （OH）2                    （11-3）
如果电解液中含有足够量的铜离子，那么，阴极反应会变为：
Cu++ + 2e = Cu                            （11-4）
作为阴极的铁棒表面回沉积一层铜，这正是电镀铜的原理，也是其他金属镀层生成的基本原理。电镀是钢铁防护的有效方法之一。