Quá trình ăn mòn kim loại mà phản ứng khử phân cực catốt do ion hoá ôxi thì gọi là quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi [54]. Quá trình này rất phổ biến
trong thực tế, thường gặp trong các công nghệ khai thác dầu bằng phương pháp ép nước, trong quá trình vận chuyển, tồn chứa dầu..., đôi khi nó cũng xuất hiện cùng với quá trình ăn mòn khử phân cực hiđrô. Quá trình khử phân cực ôxi có thể xảy ra trong môi trường kiềm, môi trường điện ly trung tính và dung dịch axit hữu cơ yếu.
Quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi gồm 6 giai đoạn chính sau đây:
1) Ôxi trong không khí hòa tan vào dung dịch điện ly qua bề mặt phân cách dung dịch điện ly - không khí.
2) Ôxi hoà tan trong dung dịch được vận chuyển sâu vào trong dung dịch điện ly nhờ chuyển động đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức (khuấy, dòng chảy…) của dung dịch điện ly.
3) Ôxi hoà tan trong dung dịch được vận chuyển qua lớp dung dịch có tốc độ dung dịch thay đổi, sự vận chuyển này nhờ chuyển động của lớp điện ly.
4) Ôxi hoà tan trong dung dịch khuếch tán qua lớp chất lỏng nằm sát điện cực. Lớp chất lỏng này không chuyển động gọi là lớp khuếch tán.
5) Ion hoá ôxi xảy ra gồm nhiều giai đoạn phức tạp:
Trong môi trường kiềm hoặc môi trường điện ly trung tính thì quá trình ion hoá ôxi được biểu diễn bằng phương trình sau:
O2 + 2H2O + 4e = 4OH-
Trong môi trường axit thì quá trình iôn hoá ôxi biểu diễn bằng phương trình tổng quát:
O2 + 4H+ + 4e = 2H2O
6) Sau khi ion hoá, trong môi trường kiềm thì có quá trình khuếch tán của ion OH- vào sâu trong lòng dung dịch điện ly.
Trong 6 giai đoạn thì giai đoạn 4 và 5 là khó khăn hơn cả. Do đó 2 giai đoạn này khống chế quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi.
nhưng khi dung dịch được khuấy trộn mạnh thì chiều dày lớp khuếch tán chỉ còn 0,02 ÷ 0,1 mm. Vì vậy, khi khuấy trộn dung dịch điện ly, tốc độ ăn mòn khử phân cực ôxi tăng lên do giảm chiều dày lớp khuếch tán, ôxi dễ dàng xâm nhập vào vùng catốt để tiến hành quá trình khử.
Sự có mặt của các ion có hoá trị thay đổi cũng đóng vai trò quan trọng đối với quá trình khuếch tán của ôxi, các chất này được gọi là chất mang ôxi hay chất kích thích ăn mòn. Độ hoà tan của các chất này ảnh hưởng lớn đến quá trình ăn mòn khử phân cực ôxi.
Quá trình ion hoá ôxi phụ thuộc vào mật độ dòng điện catốt, vào bản chất kim loại làm điện cực catốt, vào nhiệt độ... Sản phẩm của quá trình ăn mòn kim loại khử phân cực ôxi trong môi trường điện ly trung tính thường là các ôxit hoặc hiđrôxit.