(二)腐蚀电池

1.腐蚀电池的构成

将铜和锌两块金属直接接触在一起并浸入硫酸中，此时锌为阳极，铜为阴极。锌溶解后所提供的剩余电子流过它直接接触的铜，并在铜表面上为溶液中的氢离子所接受，氢气在铜表面形成并逸出。只要氢离子还原的阴极反应存在，锌就会继续溶解下去，它是一种腐蚀电池。腐蚀电池包括阳极、阴极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分，由该四个组成部分构成腐蚀电池工作的三个环节，即：

1)阳极过程，金属进行阳极溶解，以金属离子或水化离子形式转入溶液，同时将等量电子留在金属上。

2)阴极过程，从阳极流过来的电子被电解质溶液中能够接受电子的物质即氧化性物质所吸收。在金属腐蚀中将溶液中的电子受体称为去极化剂。

3)电子的流动，电池的流动在金属中是依靠电子从阳极流向阴极，在溶液中则依靠离子的迁移，即阳离子从阳极区向阴极区移动，阴离子从阴极区向阳极区迁移，从而使电极系统中的电流构成通路。

腐蚀电池的三个环节间既彼此独立又相互联系与依存，如果其中之一受阻而停止工作，则腐蚀过程即可终止。应当强调，使金属发生电化学腐蚀的最重要原因是溶液中存在着能够接受金属表面过剩电子的氧化剂(即去极化剂)，而这一点恰恰是土壤中金属材料腐蚀的根本原因所在。

2.腐蚀电池的类型

目前，腐蚀电池的分类依据包括组成腐蚀电极电池的尺寸，阳极区和阴极区分布随时间的稳定性，形成腐蚀电池的影响因素以及腐蚀破坏的特征等，一般将腐蚀电池分为宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池和亚微观腐蚀电池三大类。在土壤腐蚀中可粗略地将其分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。

(1)宏观腐蚀电池

这类腐蚀电池的阴、阳极可由肉眼分辨出来，且阴极区和阳极区可保持长时间的稳定，由此而产生明显的局部腐蚀，它包括异金属电池和浓差电池等。金属构件表面与不均匀的土壤接触时，就可能在金属不同部位产生一定的电位差，一般可达数十至数百毫伏不等，常有可能形成土壤腐蚀中危害性很大的宏电池腐蚀。

1)异金属电池它是两种或两种以上金属相接触，在电解质溶液中构成的腐蚀电池，又称腐蚀电偶。构成异金属电池的两种金属电极电位相差愈大，引起的局部腐蚀愈严重，这种腐蚀破坏称为电偶腐蚀。例如在一个铜器件上有一个铁的铆钉，当它埋在土壤中时，由于土壤水分或土壤溶液的作用，铜和铁便构成了一个腐蚀电池，由于Fe的电位比Cu的电位低，因此在腐蚀电池中Fe为阳极，Cu为阴极，电子将从铁铆钉转移到铜板上，电极反应为：

在土壤溶液的pH>5.5时，Fe²⁺与OH^-生成Fe(OH)₂沉淀，并在进一步被氧化后生成红色的氢氧化铁：

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃↓             (11-12)

在铜与铁构成的异金属电池的作用下，通过上述反应使铁铆钉逐渐溶解，而铜板则不发生变化。

2)浓差电池它是同一种金属与不同成分的电解质溶液相接触构成的腐蚀电池，它又分为氧浓差电池和盐浓差电池。埋在不同容重土壤中的金属管道，会因土壤中含氧量的差异而造成氧浓差电池的腐蚀。有关土壤中氧浓差电池的构成因素，曾有较为详细的叙述(张道明等1990)。

i)土壤性质的差异所形成的氧浓差电池：当金属构件通过质地和结构不同的土壤时，例如黏土和砂土，其与通气较差的黏土段接触的表面电位较低，从而构成氧浓差电池的阳极区而遭腐蚀损坏。在通气较好的土壤中，金属表面局部为阴极区，不受腐蚀。这种氧浓差电池的腐蚀是土壤腐蚀的一种主要类型。通常在江河岸边、水旱田交界处、池塘水坑边和地下水位附近等存在这种情况。

ii)不同理设深度形成的氧浓差电池：由于管道的上、下部位处于土壤剖面的不同深度，而在同一剖面中，由于土壤的松紧度和含水量不同，可使氧的浓度产生很大差异，致使较大口径的管道一般在通气较差的底部产生腐蚀。有调查表明，某管线185次穿孔中有164次发生在管道下部，且穿孔地段多集中在黏土地区。垂直埋设的管道，在土壤紧实处易受腐蚀。

iii)不同地面覆盖物形成的氧浓差电池：在城市住宅区，当金属管道通过地面状况不同的地区时，在密实的覆盖物下(如水泥、沥青路面)，管道常易受腐蚀损害。

盐浓差电池是由于同一金属的不同部位接触不同浓度的相应盐溶液所形成的腐蚀电池，由于上壤溶液盐浓度的差异性，因而这类腐蚀在土壤中比较普遍。在盐溃土地区，由于盐分在土壤剖面中的分布不匀，同一剖面的含盐量有时会相差1～2个数量级，从而引起严重的腐蚀现象。

(2)微观腐蚀电池

在同一金属表面由于电化学的不均匀性而产生许多极微小的电极(从0.1 mm到0.1um)，因此形成的腐蚀电池称为微观腐蚀电池。该类腐蚀电池电极的极性在腐蚀过程中能保持较为长久的恒定，可引起微观范围内的局部腐蚀(点腐蚀、晶间腐蚀)，从宏观上可认为该腐蚀破坏是均匀的。

引起金属表面电化学不均匀性的原因很多，最主要的原因包括金属化学成分的不均匀性、金属组织的不均匀性、金属物理状态的不均匀性以及金属表面膜(或表面涂层)的不完整性。在实际金属的腐蚀中，宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池的作用往往同时存在。

相关链接：土壤中金属的腐蚀原理（一）