腐蝕與表面處理
以三選一題型確認標準電極電位、局部電池與差異充氣電池、電偶腐蝕、鈍態、孔蝕與應力腐蝕破裂,以及以犧牲陽極、電鍍與塗裝的防蝕,也能練習以法拉第定律計算腐蝕量。
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腐蝕與表面處理的重點
金屬的腐蝕是電化學反應:金屬釋出電子成為陽離子的陽極反應,與溶氧或氫離子接受電子的陰極反應成對進行。標準電極電位越低(越活潑)的金屬,越有容易溶解的傾向。即使在單一金屬的表面上,也會因不均勻或氧濃度差而形成局部電池;若讓異種金屬接觸,則會發生較活潑一側加速溶解的電偶腐蝕。
不鏽鋼與鈦受到厚度數nm的鈍化膜保護,但必須注意氯離子造成的孔蝕與間隙腐蝕,以及拉伸應力與環境共同作用的應力腐蝕破裂等局部腐蝕。防蝕方法有犧牲陽極、電鍍、塗裝等,其中較活潑的鋅保護鋼的機制是重點。腐蝕量與電鍍量可依法拉第定律由電流與時間計算。
腐蝕與表面處理的題目列表(12題)
- 25℃時的標準電極電位,Cu²⁺/Cu 為 +0.34 V,Fe²⁺/Fe 為 −0.44 V,Zn²⁺/Zn 為 −0.76 V。在這3種金屬中,熱力學上最容易被氧化(最容易成為陽離子)的是下列何者?
- 在中性且接觸空氣的水中,鐵的表面形成局部電池而進行腐蝕時,在陰極主要發生的反應為下列何者?
- 在水中的鋼材上,若溶氧濃度因位置而異,會形成差異充氣電池。腐蝕容易集中在何處?
- 在海水中的鋼結構物上安裝鋅犧牲陽極。設標準電極電位 Fe²⁺/Fe 為 −0.44 V,Zn²⁺/Zn 為 −0.76 V,視為標準狀態的電池時,電動勢與溶解金屬的組合,下列何者正確?
- 在海水中將鋼與銅電性接觸使用。電偶腐蝕造成的鋼損傷最容易變得最嚴重的是下列何者?
- 不鏽鋼在大氣或水中不易生鏽的主要理由為下列何者?
- 將SUS304用於含大量氯離子的海水中時,容易發生的局部腐蝕與其對策的組合,下列何者正確?
- 關於應力腐蝕破裂的敘述,下列何者正確?
- 關於鋼板防蝕的下列敘述,何者正確?
- 某鋼管中,鐵以 Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ 溶解的腐蝕電流,平均以0.10 A持續流了1年(365日)。溶解的鐵的質量最接近下列何者?設Fe的莫耳質量為55.85 g/mol,法拉第常數為96485 C/mol。
- 鐵的腐蝕電流密度在整面均勻為1.0 µA/cm²時,表面因腐蝕而後退的速率最接近下列何者?設鐵以 Fe²⁺ 溶解,莫耳質量55.85 g/mol,密度7.87 g/cm³,法拉第常數96485 C/mol,1年為3.15×10⁷ s。
- 以電流密度2.0 A/dm²進行鍍鎳30分鐘。設電流效率為100%,鍍膜的厚度最接近下列何者?設 Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni,Ni的莫耳質量為58.69 g/mol,密度為8.90 g/cm³,法拉第常數為96485 C/mol。