一文详解电偶腐蚀的形成及防护

电偶腐蚀是指由于腐蚀电位不同，异种金属处于同一介质中，彼此接触或通过其他导体连通，造成异种金属接触部位的局部腐蚀，因此电偶腐蚀也称接触腐蚀或异（双）金属腐蚀。

电偶腐蚀原理示意

例如，用铁铆钉联结的铜板在潮湿的空气中会发生接触腐蚀，铁为阳极，发生溶解而被腐蚀；碳钢和铜相接触，在同一电解液中组成的电偶，使钢的腐蚀比其单独存在时加大。

产生电偶腐蚀的三个必要条件

01、电位差

电位差是形成电偶腐蚀的驱动力。当两种不同的金属在导电性的水溶液中时，两种金属之间通常存在着电位差。产生电偶腐蚀的前提是阴阳两极必须具有一定的电位差。比如电位较正的“不锈钢管”和电位较负的“碳钢管”偶接，“不锈钢管”呈阴极，“碳钢管”呈阳极，电位差越大则电偶腐蚀倾向愈大。

02、电子通道

电子通道是电偶腐蚀需要经导线连接或直接接触后形成电子通道。“碳钢管”中的铁失去的电子到达“不锈钢管”表面被腐蚀剂吸收。

03、电解质

电偶腐蚀需要在两种金属的接触区有电解质覆盖或浸没。“碳钢管”中的铁失去的电子形成离子，“不锈钢管”表面的电子被电解质中的腐蚀剂（如空气中的氧）拿走，电解质即成为离子通道。

电偶腐蚀的特点

在工程技术中，不同金属的组合是不可避免的，几乎所有的机器、设备和金属结构件都是由不同的金属材料部件组合而成，电偶腐蚀非常普遍。

电偶腐蚀是一种常见的局部腐蚀类型，所带来的腐蚀后果也是触目惊心的。由于结构功能的要求，典型的船舶结构使用了各种金属材料的组合，海水是自然界中腐蚀性很强的介质，船体设备上异种金属接触，在海水中发生的电偶腐蚀会给船舶的安全性和结构的完整性带来了严重危害；在冷却水系统中，电偶腐蚀也经常发生。换热器中黄铜换热管和碳钢管板或钢制水室之间在冷却水中会发生电偶腐蚀。在腐蚀过程中，被加速腐蚀的是很厚的钢制管板或水室，而不是薄的铜管。电偶作用有时也会促进阴极的破坏，如等面积的铝（阴极）和镁（阳极）在海水中，电偶作用将加速镁阳极的腐蚀，而在充气条件下阴极表面上的主要产物OH-也会同时促进铝的破坏，所以电偶中的两极最终都会加剧腐蚀。

发生电偶腐蚀时，电极电位较负的金属通常会加速腐蚀，而电极电位较正的金属的腐蚀则会减慢。两种金属的电极电位相差越大，电偶腐蚀越严重。一般一对接触着的金属在特定环境中，比较不耐腐蚀的金属是阳极。在腐蚀过程中，随着条件的变化，不同的环境中，电位有时会出现逆转现象。如锌-钢电偶对，在电解质溶液中锌被腐蚀；在某些生活用水中，温度大于82℃时，钢被腐蚀。

电偶序与电动序

01、电偶序

实际金属或合金在特定的介质中的实际电位（非平衡）的次序，不同介质中具有不同的电偶序。

电偶腐蚀的推动力：接触金属的电位差是电偶腐蚀的推动力。

02、电动序

金属置于含有金属盐的溶液中在标准条件下测定的热力学平衡电位的序。

实际腐蚀体系：非纯金属、夹杂或合金、钝化膜——电动序并不适合。

材料在电偶序中的位置，只能反映其腐蚀倾向，不能表示其腐蚀速率。

电位逆转

Al和Mg在中性NaCl溶液中接触，开始时Al比Mg的电位正，Mg发生阳极溶解；随后Mg的溶解使介质变成碱性，电位出现逆转，Al变成阳极。

防止电偶腐蚀的措施

根据电偶腐蚀的特点，只有改变三个必要条件中的一个，双金属腐蚀即被终止，可采取电镀、涂刷涂料以及加入缓蚀剂等方式来预防电偶腐蚀。

（1）在设计时，尽量避免异种金属或合金相互接触。若不可避免时，应尽量选取电位序相近的材料组合，即在工作环境下电极电位尽量接近（最好不超过50mV）的金属作为相接触的电偶对，尽量避免大阴极-小阳极的面积组合。

（2）电偶腐蚀与双金属接触面积有关，接触面积越大，腐蚀越轻。减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属表面积增大。

（3）在允许的条件下，在介质中加入缓蚀剂，以减缓介质的腐蚀性。

（4）施工中可考虑在不同金属材料的连接处加以绝缘，尽量使相接触的金属电绝缘，并使介质电阻增大。如在法兰连接处所有接触面均用绝缘防护材料做垫圈或涂层保护。

（5）对于一些必须装在一起的小零件，必须采用表面处理。如对钢件法兰表面镀锌，对铝合金表面进行阳极氧化。这些表面膜在大气中的电阻较大，可以用来减轻电偶的腐蚀。

（6）在两种不同金属之间插入第三种金属材料，减小电位差。

（7）要考虑到易于腐蚀的阳极部件在维修时更换或修理，把容易更换的部件作为阳极，并使其厚度加大，以延长寿命。

（8）采用涂料涂层。在使用涂层时必须把涂料涂装在阴极性金属上，这样可以显著减小阴极面积。如果涂在阳极表面上，因涂层的多孔性，可能使部分阳极表面暴露于介质中，反而会造成大阴极-小阳极的面积组合而加速腐蚀。如镁合金在中性介质中与其他结构材料接触的时候，其腐蚀为氢去极化的电偶腐蚀。这就要求涂料对镁合金有很好的附着性，又能阻断外部介质渗透进来。同时又要求一旦介质渗透到达镁合金表面，能使镁合金表面处于钝化状态，这就对底漆提出了更高的要求。