本书以金属材料的电化学腐蚀与防护为主要内容，共分为3篇。第一篇讲述腐蚀电化学原理，内容包括金属腐蚀的基本概念、腐蚀过程热力学、电化学腐蚀动力学、电化学腐蚀的阴极过程、金属的钝化、金属的局部腐蚀、金属在自然环境中的腐蚀等；第二篇主要介绍腐蚀电化学测试方法，内容主要包括腐蚀电化学测量基本知识、稳态极化曲线测量及电化学阻抗谱方法等；第三篇为金属的电化学防护技术，即材料保护技术，主要介绍缓蚀剂的腐蚀电化学、金属的电化学保护、电镀等。
本书是在作者多年教学实践的基础上，结合本人及同事从事金属腐蚀与防护研究的经验及结果，经过不断总结、修改和创新编著而成的。全书既包括腐蚀电化学的基本原理，也包括腐蚀电化学的测试技术，同时每章后所附的“选读材料”和“科学家简介”扩大了读者的知识面而且增加了读者阅读本书的趣味性。
本书可作为高等院校应用化学专业、材料学专业等“腐蚀电化学”或“材料保护”课程的教材，也可作为高等院校化工、机械、冶金等专业开设相关课程的参考教材，还可作为有关专业研究生的教学用书及供工程技术人员参考。 |
本书是在作者多年为应用化学专业本科生及研究生讲授“腐蚀电化学”、“材料保护”等必修课教学实践的基础上，结合自己及同事多年从事金属腐蚀与防护研究的经验及部分研究成果，经过不断总结、修改和创新，为从事金属腐蚀与防护以及与此有关的本科生和研究生学习腐蚀电化学理论、方法与应用而编写的。
本书具有以下特色。
(1)指导思想上
在选材和内容的编排上突出电化学腐蚀理论，但任何理论的发展都与实践紧密相连，离不开仪器的测试，所以本书不同于将金属腐蚀与防护都涉及的《金属腐蚀学》，而是将腐蚀电化学理论与腐蚀电化学测试紧密结合起来。本书的另一个特点是突出了与腐蚀电化学知识有关的防护技术，旨在使读者清楚如何利用学到的腐蚀电化学知识为工农业生产服务，培养读者理论联系实际的能力。同时在编写中力求突出物理概念，尽量避免繁琐和不必要的数学推导。在保持全书系统和重点的前提下，充分考虑了相关知识的衔接和知识面的拓宽，对一些次要和不相关的内容作了大量的删节，使本教材既可以作为应用化学专业本科生的必修课程用书，也可以作为有关专业研究生的教学用书及相关人员的参考书。
(2)内容体系上
本书系统地、深入浅出地论述了腐蚀电化学的基本原理、主要研究方法以及腐蚀电化学理论在工业中的主要应用，内容上专注于金属的电化学腐蚀与防护，既考虑了腐蚀电化学的基础知识与腐蚀电化学研究及测试的统一，又考虑了腐蚀电化学的理论与材料保护的统一。同时为扩大读者的知识面及增加本书的趣味性和可读性，配合主干内容在“选读材料”部分精选了部分院士及专家学者的一些最新研究成果、科学展望、学科发展、科普常识等内容。为帮助读者树立正确的科学观和科学的社会观，在每章的“科学家简介”中介绍本领域著名科学家的业绩，以科学家事迹启迪人生。
(3)编排顺序上
全书以金属材料的电化学腐蚀与防护为主要内容，分为3篇：第一篇为腐蚀电化学原理，主要讲授金属腐蚀的热力学、金属腐蚀的动力学、电化学腐蚀的阴极过程、金属的钝化、金属的局部腐蚀、金属在自然环境中的腐蚀等；第二篇为腐蚀电化学测试方法，包括腐蚀电化学测量基本知识、稳态极化曲线测量及电化学阻抗谱方法等；第三篇为金属的电化学防护技术，即材料保护技术，主要介绍缓蚀剂的腐蚀电化学、金属的电化学保护、电镀等。
(4)深度和广度上
本书的主要读者对象是应用化学专业没有系统深入学习过基础电化学的本科生，同时兼顾到腐蚀电化学专业的研究生，因此在深度上具有阶梯式特点，有些比较难的章节(如第10章电化学阻抗谱方法)对本科生教学可以不讲或选讲，而对研究生应作为必学内容。同时有些内容适合有关的科研人员参考。
为便于读者深入思考所学的内容，巩固所学的知识，加深对知识的理解，每章后有一定数量的思考练习题。
本书的预备知识是化学或金属材料学的基本理论与实践，该书特别适合未系统学习过电化学或腐蚀电化学理论而还从事金属材料的腐蚀与防护工作的读者学习和参考，因此该书的主要内容均为腐蚀电化学的基础知识及研究方法。
学好腐蚀电化学基本原理离不开与此密切联系的实践活动，希望读者在学习本书的同时多参加实验室的实践活动，以对金属材料腐蚀过程的基本原理和防护技术有更深刻的理解和掌握，为从事金属材料腐蚀与防护方面的工作与研究奠定扎实的基础。《腐蚀电化学原理、方法及应用》是一门以电化学为基础，涉及材料科学、物理化学、表面科学等学科的交叉性、综合性学科，同时又是一门实践性很强的专业课。该书的姊妹篇《材料保护实验》已于2005年由化学工业出版社出版发行。
对本书做出贡献的专家学者有：辽宁师范大学化学化工学院王凤平教授主要完成第一篇第2～7章；中国石油大学(华东)石油工程学院康万利教授主要完成第二篇第8～10章；安徽工业大学材料学院敬和民教授主要完成第三篇第11～13章；辽宁师范大学化学化工学院李杰兰副教授主要完成第一篇第1章及思考练习题、附录等。中国科学院金属研究所杜元龙研究员和湖南大学化学化工学院余刚教授在百忙中为本书提出了许多宝贵的意见和建议。与此同时，本书还参考了国内外大量的专著、文献以及作者本人的部分研究成果，一并列在参考文献中。研究生唐丽娜、单金环、谭旭翔、李瑞雪、李东栋、吴鹏等担任本书部分文字的输入和图表绘制，作者在此一并表示衷心的感谢。全书最后由王凤平润色和定稿。
本书由山东省泰山学者建设工程和辽宁师范大学出版基金共同资助。在化学工业出版社有关人员的辛勤工作下，本书得以高标准和高质量出版，作者对他们表示衷心的感谢。
限于编者水平，书中缺点和不当之处在所难免，如蒙指正，不胜感激。
编著者2007年12月于大连
(wang_fp123@yahoocomcn)
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绪论1
01材料的分类1
02金属腐蚀与社会发展2
03腐蚀电化学科学发展简史3
【选读材料】金属腐蚀与化学的关系5
【科学家简介】2007年诺贝尔化学奖得主:格哈德·埃特尔7
第一篇腐蚀电化学原理
第1章金属腐蚀的基本概念10
11金属腐蚀的定义10
12金属腐蚀的分类10
121按腐蚀机理分类10
122按腐蚀温度分类12
123按腐蚀环境分类12
124按腐蚀的破坏形式分类12
13金属腐蚀速度的表示法12
131重量法13
132深度法13
133电流密度指标14
14金属耐蚀性评定15
【选读材料】钢铁时代15
【科学家简介】杰出的腐蚀科学家——赫伯特·尤利格17
思考练习题18
第2章腐蚀过程热力学19
21腐蚀原电池的概念19
211腐蚀电池及其工作历程19
212腐蚀电池的类型20
213电化学腐蚀的次生过程22
22平衡电极电位和非平衡电极电位23
221平衡电极电位23
222非平衡电位23
23金属电化学腐蚀倾向的判断25
24电位pH图26
241H2O的电位pH图26
242Fe的电位pH图的原理28
243FeH2O体系电位pH图的绘制29
244FeH2O体系电位pH图在腐蚀控制中的应用30
245理论电位pH图的局限性32
【选读材料】世界腐蚀大会32
【科学家简介】M布拜33
思考练习题36
第3章电化学腐蚀动力学38
31电化学反应速度38
311电极过程38
312电极反应速度39
313交换电流密度39
32极化作用41
321腐蚀电池的极化现象41
322极化原因及类型41
323过电位42
33单电极电化学极化方程式43
331改变电极电位对电化学步骤活化能的影响43
332单电极电化学极化方程式44
34浓差极化48
341液相传质的三种方式48
342理想情况的稳态扩散过程49
343浓差极化公式与极化曲线50
35电化学极化和浓差极化同时存在的极化曲线51
36瓦格纳混合电位理论52
361共轭体系52
362腐蚀电位53
37活化极化控制的腐蚀体系54
371影响腐蚀速度的电化学参数55
372影响腐蚀电位的电化学参数56
38腐蚀金属电极的极化行为56
381外加极化电流与腐蚀金属电极的极化56
382腐蚀金属电极极化曲线方程式58
39极化曲线60
391理想极化曲线与实测极化曲线61
392极化曲线在腐蚀研究中的重要意义62
310测定金属腐蚀速度的电化学方法62
3101强极化区的Tafel直线外推法62
3102微极化区的线性极化法63
3103弱极化区的三点法64
311伊文斯腐蚀极化图及应用66
3111腐蚀极化图的概念66
3112腐蚀极化图的应用67
【选读材料】能源、材料领域的电化学研究进展68
【科学家简介】国际著名电化学家：阿伦J巴德69
思考练习题70
第4章电化学腐蚀的阴极过程72
41阴极去极化反应的几种类型72
42析氢腐蚀73
421析氢腐蚀的必要条件73
422析氢腐蚀的基本步骤73
423析氢腐蚀的阴极极化曲线与析氢过电位74
424析氢腐蚀的控制76
425减小析氢腐蚀的途径78
43吸氧腐蚀78
431吸氧腐蚀的必要条件与特征78
432氧去极化过程的基本步骤79
433氧还原过程中阴极极化曲线81
434吸氧腐蚀的控制82
435影响吸氧腐蚀的因素83
436析氢腐蚀与吸氧腐蚀的简单比较85
【选读材料】酸雨的危害86
【科学家简介】伊文斯87
思考练习题88
第5章金属的钝化90
51金属的钝化现象90
511金属钝化的两种方式——化学钝化与电化学钝化90
512金属钝化的阳极极化曲线92
513金属钝态的稳定性——佛莱德电位93
52金属的自钝化95
53金属钝化理论97
531成相膜理论97
532吸附理论98
54影响金属钝化的因素100
541合金成分的影响100
542钝化介质的影响101
543温度的影响102
55钝化膜破坏引起的腐蚀102
551过钝化102
552活性离子对钝化膜的破坏103
【选读材料】不锈钢的出现104
【科学家简介】著名材料科学家：李薰104
思考练习题106
第6章金属的局部腐蚀107
61局部腐蚀概述107
62小孔腐蚀109
621孔蚀的概念109
622孔蚀发生的机理110
623孔蚀的影响因素112
624孔蚀的防护措施113
63缝隙腐蚀114
631缝隙腐蚀的概念114
632缝隙腐蚀机理115
633缝隙腐蚀与孔蚀的比较116
634缝隙腐蚀的影响因素116
635缝隙腐蚀的防护措施117
64电偶腐蚀118
641电偶腐蚀的概念118
642电偶腐蚀的原理118
643差数效应120
644电偶腐蚀的影响因素120
645控制电偶腐蚀的措施124
65晶间腐蚀124
651晶间腐蚀的形态及产生条件124
652晶间腐蚀机理125
653晶间腐蚀的防护措施127
【选读材料】拯救自由女神像127
【科学家简介】MG方坦纳129
思考练习题130
第7章金属在自然环境中的腐蚀132
71大气腐蚀132
711大气腐蚀的分类及特点133
712大气腐蚀机理134
713大气腐蚀的主要影响因素137
714防止大气腐蚀的措施141
72海水腐蚀142
721海水腐蚀区域的划分143
722海水的性质及对金属腐蚀的影响144
723海水腐蚀的电化学特征146
724海水腐蚀的防护措施147
73土壤腐蚀149
731土壤的组成和性质149
732土壤腐蚀的电化学特征151
733土壤腐蚀常见的几种形式152
734土壤腐蚀的防护技术155
74钢筋混凝土腐蚀156
741钢筋混凝土腐蚀机理156
742钢筋混凝土结构的腐蚀防护158
【选读材料】中国工业与自然环境腐蚀调查159
【科学家简介】当代金属腐蚀与防护专家：柯伟院士162
思考练习题162
第二篇腐蚀电化学测试方法
第8章腐蚀电化学测量基本知识166
81腐蚀电化学测量概述166
811腐蚀电化学测量的特点166
812腐蚀电化学研究方法的类型167
813腐蚀电化学研究方法发展167
82电极电位的测量168
821电位测量技术168
822腐蚀电化学测量系统的组成169
83电极系统170
831研究电极及其制备170
832辅助电极及其作用172
833参比电极172
834Ag/AgCl微参比电极174
84电解池及其应用175
841电解池材料175
842电解池的设计与应用176
843几种常用的电解池178
85电化学测量仪器179
851恒电位仪工作原理179
852恒电位仪的电路组成180
853恒电位仪使用方法182
854计算机控制的恒电位仪/恒电流仪183
86电化学实验前的准备185
861二次蒸馏水的制备185
862氢气和氮气的净化185
863镀铂黑的方法186
【选读材料】石英晶体微天平及其在大气腐蚀研究中的应用187
【科学家简介】中国最年轻的中科院院士：卢柯院士190
思考练习题191
第9章稳态极化曲线测量192
91稳态192
911稳态的概念192
912稳态测量方法的特点193
92稳态极化曲线测量193
921控制电位法194
922控制电流法194
923控制电流法和控制电位法的选择194
924自变量的给定方式195
93慢扫描法测定稳态极化曲线196
931动电位扫描法197
932线性电流扫描法197
94稳态极化测量在腐蚀电化学研究中的应用198
941金属腐蚀机理的研究198
942金属腐蚀速度的极化测量198
943金属局部腐蚀的研究——动电位法测定孔蚀特征电位202
944金属钝态及其影响因素的研究204
【选读材料】电化学极化过程实验数据处理分析的研究204
【科学家简介】燃料电池专家：衣宝廉院士208
思考练习题210
第10章电化学阻抗谱方法211
101电化学阻抗谱的基本知识211
1011阻抗的概念211
1012交流阻抗的复数表示212
1013电化学阻抗谱的种类214
1014电化学系统的等效电路214
1015电化学交流阻抗法的特点216
102电化学控制引起的阻抗217
1021电化学极化下交流阻抗法测定Rl、Rct和Cd217
1022电荷传递控制的腐蚀体系220
103扩散控制引起的阻抗220
1031交流电极化引起的表面浓度的波动220
1032浓差极化时可逆电极反应的法拉第阻抗221
1033浓差极化时腐蚀电极反应的法拉第阻抗223
104电化学阻抗数据的测量技术223
1041电化学阻抗测试的特点223
1042频率域的测量技术224
1043时间域的测量技术225
105电化学阻抗谱的数据处理与解析226
【选读材料】我国电化学“十一五”发展规划228
【科学家简介】腐蚀电化学家：曹楚南院士229
思考练习题231
第三篇金属的电化学防护技术
第11章缓蚀剂234
111概述234
1111缓蚀剂的定义234
1112缓蚀剂分子的结构特征234
1113缓蚀剂的技术特性235
112缓蚀剂的分类236
1121按化学成分分类236
1122按作用机理分类236
1123按缓蚀剂所形成的保护膜特征分类236
1124按物理状态分类237
1125按用途分类238
113缓蚀剂的作用机理238
1131缓蚀剂的电化学机理238
1132缓蚀剂的物理化学机理240
1133缓蚀剂的协同作用243
114缓蚀作用的影响因素244
1141介质流速的影响244
1142温度的影响244
1143缓蚀剂浓度的影响245
115缓蚀剂的测试评定及研究方法245
1151实验室中缓蚀剂性能测试245
1152现场条件下缓蚀剂性能测试248
116缓蚀剂的应用250
1161在石油与化学工业中的应用250
1162在化学清洗中的应用251
1163在冷却水系统中的应用253
1164在大气腐蚀中的应用253
【选读材料】自组装膜技术在金属防腐蚀中的应用254
【科学家简介】弗朗西斯L拉克256
思考练习题258
第12章电化学保护法259
121阴极保护法259
1211阴极保护的基本原理259
1212阴极保护的基本控制参数261
1213外加电流阴极保护法263
1214牺牲阳极保护法269
1215阴极保护的应用范围271
122阳极保护法271
1221阳极保护的基本原理272
1222阳极保护的主要参数273
1223阳极保护参数的测定278
1224阳极保护应用及实例278
【选读材料】阴极保护也有一段奇特的历史279
【科学家简介】哈维汉克281
思考练习题282
第13章电镀283
131电镀概述283
1311电镀的定义283
1312电镀的目的283
1313镀层的分类283
1314合格镀层的条件284
1315电镀液的组成及功能284
132电镀的基本原理285
1321电镀的阴极过程——电沉积过程285
1322电镀的阳极过程287
1323电流效率288
133影响电镀质量的因素289
1331电镀溶液的影响289
1332工艺因素的影响290
134电镀液的性能291
1341镀液的均镀能力和深镀能力291
1342电镀时阴极上电流的分布292
1343最佳电流密度及均镀能力的测定方法294
1344提高镀液均镀能力的机械措施295
135常用镀层举例296
1351电镀锌296
1352电镀铜298
136电镀工艺过程中的镀前预处理和镀后处理301
【选读材料】鲜花电镀技术302
【科学家简介】电化学专家：屠振密教授304
思考练习题305
附录306
附录1一些物理化学常数306
附录2几种气体在水中的溶解度306
附录3甘汞电极相对标准氢电极的电极电位306
附录4线性极化技术中B的文献值307
附录5水的饱和蒸气压307
附录6酸性溶液中的标准电极电位E(298K)308
附录7碱性溶液中的标准电极电位E(298K)310
附录8清除各种金属腐蚀产物的化学方法311
参考文献312
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