论高温氧化的利与弊-材科1104-张明康
论高温腐蚀的利与弊
北京科技大学张明康
摘要本文分别通过研究分析生物质燃烧设备，燃煤火电厂锅炉，城市供热管线不锈钢补偿器，航天航空发动机高温合金，电触头材料等新材料的高温腐蚀的原因及其应用，论述了高温腐蚀的利与弊，并对新型高温合金的发展提出建议。关键词高温腐蚀新型高温合金新材料
1 引言
高温腐蚀是指金属材料与环境介质在高温下发生不可逆转的化学反应而退化的过程，而金属的高温氧化是高温腐蚀领域中最重要最基本的一种腐蚀形式。在能源、动力、航天航空等领域普遍存在着高温腐蚀的问题，而这些腐蚀问题对工业生产发展造成很大经济的损失，因而亟待解决。在解决高温腐蚀的问题的过程中，利用高温氧化进行防腐又是一种有效可行的措施。
2.1 高温腐蚀存在的问题
目前来说，高温腐蚀存在的问题是不可否认的，其弊端在于多个方面，关键是在于能否及时发现高温腐蚀的现象，并对其进行失效分析，为拟定相应的对策做好准备。
2.1.1 生物质燃烧设备的高温腐蚀问题
近年年来，随着石油、煤炭等传统能源短缺的问题越来越受到人们的关注，生物质能作为一种可再生的新能源，有着资源量大、可再生、广泛的可获取性以及可存储运输等诸多独特的优点。其中，燃烧是有效利用生物质能的重要途径之一。但是由于生物质中的碱金属等杂质的存在，使得生物质在燃烧的过程中相关的设备会产生高温腐蚀等问题。因而研究生物质燃烧过程中的高温腐蚀问题，对提高生物质燃烧的利用水平有着重要意义。其腐蚀根据生物质的种类、床料、所用管材的不同导致腐蚀的机理不同，大致又可分为三类，即气相腐蚀、固相腐蚀以及液相腐蚀。[1]
2.1.2 燃煤火电厂锅炉高温腐蚀问题
燃煤火电厂的高温腐蚀主要发生在“四管”，即水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管。其主要的腐蚀原因包括飞灰，低熔点的沉积物，以及锅炉烟气的硫腐蚀、氯腐蚀、和钒腐蚀。火电厂锅炉的“四管”爆漏引起的非计划停运时间占机组非计划停运时间的40%左右,少发电量占全部事故少发电量的50%以上,是影响发电机组安全经济运行的主要因素。[2]
2.1.3 城市供热管线不锈钢补偿器的高温腐蚀
补偿器井内的水介质污染严重,而且井内处于高温状态,有利于细菌的繁殖生长,而且井内水介质中的Cl-及SO2 -4含量较高,以及管道热应力作用.补偿器井内的304不锈钢补偿器,发生晶间腐蚀、点蚀、细菌腐蚀以及应力腐蚀等不同的腐蚀形式。[3]
2.2 高温腐蚀的利用
对于高温腐蚀存在的各种各样的问题，对其机理进行研究分析后发现，可利用高温腐蚀这一方法对金属材料进行防腐，因而高温腐蚀在人为的作用下，也可趋于对人们有利的方面。
2.2.1 航天航空发动机高温合金
航空发动机热端部件因高温腐蚀、蠕变、机械疲劳、热疲劳等,将导致其尽快失效。发动机叶片的失效,绝大部分是与高温腐蚀有关。影响其高温腐蚀的主要有三大因素，分别为温度、环境介质、燃气成分。为了防止高温腐蚀，可采用高温合金制备的发动机叶片，目前有ODS合金，粉末高温合金等。在其高温合金中可添加一些改善其抗高温氧化的元素，例如添加Cr,Al,Si等元素，然后利用其高温氧化生成的致密的保护性氧化膜Cr2O3,Al2O3,SiO2，防止合金进一步氧化。[4]
2.2.2 电触头材料
电触头是各种电力设备、自动化仪表和控制装置中使用的一种关键金属元件，通过其接通或分断，达到保护电器，传递、承受和控制电流的目的。利用
合金内氧化原理制备颗粒增强电触头材料Ag-CdO、电触头材料,先制成Ag-Cd 合金,经内氧化处理形成Ag-CdO材料以及稀土改进的Ag-CdO-RexOy材料。考虑到Cd有毒,研制了Ag-Al2O3,最近又研制了Ag-CuO系新材料。预期用内氧化原理可发展ODS合金及梯度材料。[5]
2.2.3 NiCrAlY 涂层及其抗高温腐蚀
从20世纪60年代开始,随着低压等离子喷涂，电子束蒸发沉积和溅射技术的发展,人们研制出了一种较为理想的高温防护涂层一一一MCrAlY(M代表Fe,co 和/或Ni)包覆涂层,并开始得到广泛使用。鲁金涛等人利用热扩散的方法在高温合金K417基体上制备了NiCrAlY涂层，在表面形成了Al2O3等氧化膜，发现其受Cr,Y等元素选择性氧化效应的影响，在1000℃氧化时表现出优异的抗氧化性能。[6]
3 高温腐蚀研究重点
由于高温腐蚀存在的多种问题，因而需要研究对应的各种防止高温腐蚀的方法，目前高温氧化主要的研究方向分为三个方面，分别为微合金化，常量合金化以及对氧化膜性质生长与力学行为的研究。
3.1 微合金化
研究反应元素效应(REE),研究添加微量的称活性元素,如稀土元素La,Ce,Nb,Y,Gd等对改善抗高温氧化的作用机理。也可以利用选择性氧化以及前期氧化和后期氧化的性质，对合金进行单掺，双掺或者三掺稀土元素，例如双掺Ce和Gd，La和Y等，提高合金的高温氧化的综合性能。
3.2 常量合金化
研究第三元素效应(TEE),如Cr可促使Fe-Cr-Al,加常量Zn可促使Cu-Zn-Al 合金上形成保护性Al2O3膜。
3.3 对氧化膜性质,生长与力学行为的研究
众所周知,材料抗高温氧化性能优劣取决于形成氧化膜的性质,形成致密的与基体材料粘附性优良的、生长速度缓慢的氧化膜,材料便具有良好的抗高温氧
化能力,例如生成Cr2O3(<1000℃)和A-Al2O3及SiO2保护膜。对Cr2O3膜的性质、生长机制以及膜的力学性质了解较为清楚。今后研究的重点在A-Al2O3膜及SiO2膜。
4 结论
高温腐蚀既有利也有弊，只有对高温腐蚀存在的问题及其机理进行研究分析，才可以对高温腐蚀的破坏进行有效防止，如何进行有效的防止则就在于研究发展新的防腐蚀技术以及新的高温合金材料。
参考文献：
[1]伟威，黄芳等，生物质燃烧设备高温腐蚀问题初探，新能源及工艺，2011
[2]齐慧滨，郭英倬等，燃煤火电厂锅炉“四管”的高温腐蚀,腐蚀科学与防护技术，2002
[3]林建，孙成等，城市供热管线不锈钢补偿器腐蚀原因分析，腐蚀科学与防护技术，2002，（7）
[4]张良栋等，航空发动机高温氧化腐蚀与保护，全面腐蚀控制，2002，（6）
[5]李铁藩等，21世纪高温氧化的发展方向，腐蚀与防护，2000，（12）
[6]鲁金涛，朱圣龙等，共掺制备NiCrAlY涂层及抗高温腐蚀研究，中国表面工程，2010，（4）
金属腐蚀与防护
第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
第一章 金属材料的高温化学腐蚀
绪论 金属腐蚀的定义: 金属材料和环境介质发生化学或电化学作用，引起材料的退化与破坏称为金属的腐蚀. 本课程研究的内容 ? 1. 研究金属和周围介质作用时所发生的化学或电化学的现象、机理及其一般规律。 ? 2. 研究各种条件下金属材料的防止腐蚀的方法和措施。 三、金属腐蚀与防护的重要性 经济损失： ?直接损失：指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。 ?间接损失：指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产；引起的物资跑、冒、滴、漏损失； 对环境污染以至爆炸、火灾等事故的间接损失更是无法估量。 第一章金属材料的高温化学腐蚀 第一节概述 一、高温化学腐蚀定义： 高温化学腐蚀是研究金属材料和与它接触的环境介质在高温条件下所发生的界面反应过程的科学。 金属高温腐蚀与常温腐蚀的区别： 高温腐蚀：主要是以界面的化学反应为特征。常温腐蚀：主要是电化学过程。 金属材料的高温腐蚀反应式： Me（金属）+X（介质）--MeX（腐蚀产物） 二、高温腐蚀分类 按环境介质状态分 1）高温气态介质腐蚀（2）高温液态介质腐蚀（3）高温固态介质腐蚀 （1）高温气态介质腐蚀： 气态介质中包括有单质气体分子。非金属化合物气体分子。金属氧化物气态分子，和金属盐气态分子。由于这种高温腐蚀是在高温，干燥的气体分子环境中进行的，所以常被称为“高温气体腐蚀”“干腐蚀”“化学腐蚀”。 （2）高温液态介质腐蚀： 液态介质（包括液态金属，液态融盐及低熔点氧化物）对固态金属材料的高温腐蚀。这种腐蚀包括界面化学反应，也包括液态物质对固态物质的溶解。 （3）高温固态介质腐蚀： 金属材料在带有腐蚀性的固态颗粒状物质的冲刷下发生的高温腐蚀。这类腐蚀包括固态燃灰与盐颗粒对金属材料的腐蚀。又包括这些固态颗粒状物质对金属材料表面的机械磨损，所以人们又称为“磨蚀”或“冲蚀”。 高温腐蚀现象 （1）在金属热处理过程中，碳氮共渗和盐浴处理易于产生增碳、氮化损失和熔融盐的腐蚀。（2）含有燃烧的各个过程，比如柴油发动机、燃气轮机、焚烧炉等所产生的复杂气氛的高温氧化等腐蚀。 （3）核反应堆运行过程中，煤的气化和液化所产生的高温硫化腐蚀。 （4）在航空领域，宇宙飞船返回大气层过程中的高温氧化和高温硫化腐蚀，以及航空发动
论高温氧化的利与弊-材科1104-张明康
论高温腐蚀的利与弊 北京科技大学张明康 摘要本文分别通过研究分析生物质燃烧设备，燃煤火电厂锅炉，城市供热管线不锈钢补偿器，航天航空发动机高温合金，电触头材料等新材料的高温腐蚀的原因及其应用，论述了高温腐蚀的利与弊，并对新型高温合金的发展提出建议。关键词高温腐蚀新型高温合金新材料 1 引言 高温腐蚀是指金属材料与环境介质在高温下发生不可逆转的化学反应而退化的过程，而金属的高温氧化是高温腐蚀领域中最重要最基本的一种腐蚀形式。在能源、动力、航天航空等领域普遍存在着高温腐蚀的问题，而这些腐蚀问题对工业生产发展造成很大经济的损失，因而亟待解决。在解决高温腐蚀的问题的过程中，利用高温氧化进行防腐又是一种有效可行的措施。 2.1 高温腐蚀存在的问题 目前来说，高温腐蚀存在的问题是不可否认的，其弊端在于多个方面，关键是在于能否及时发现高温腐蚀的现象，并对其进行失效分析，为拟定相应的对策做好准备。 2.1.1 生物质燃烧设备的高温腐蚀问题 近年年来，随着石油、煤炭等传统能源短缺的问题越来越受到人们的关注，生物质能作为一种可再生的新能源，有着资源量大、可再生、广泛的可获取性以及可存储运输等诸多独特的优点。其中，燃烧是有效利用生物质能的重要途径之一。但是由于生物质中的碱金属等杂质的存在，使得生物质在燃烧的过程中相关的设备会产生高温腐蚀等问题。因而研究生物质燃烧过程中的高温腐蚀问题，对提高生物质燃烧的利用水平有着重要意义。其腐蚀根据生物质的种类、床料、所用管材的不同导致腐蚀的机理不同，大致又可分为三类，即气相腐蚀、固相腐蚀以及液相腐蚀。[1]
2.1.2 燃煤火电厂锅炉高温腐蚀问题 燃煤火电厂的高温腐蚀主要发生在“四管”，即水冷壁管、过热器管、再热器管和省煤器管。其主要的腐蚀原因包括飞灰，低熔点的沉积物，以及锅炉烟气的硫腐蚀、氯腐蚀、和钒腐蚀。火电厂锅炉的“四管”爆漏引起的非计划停运时间占机组非计划停运时间的40%左右,少发电量占全部事故少发电量的50%以上,是影响发电机组安全经济运行的主要因素。[2] 2.1.3 城市供热管线不锈钢补偿器的高温腐蚀 补偿器井内的水介质污染严重,而且井内处于高温状态,有利于细菌的繁殖生长,而且井内水介质中的Cl-及SO2 -4含量较高,以及管道热应力作用.补偿器井内的304不锈钢补偿器,发生晶间腐蚀、点蚀、细菌腐蚀以及应力腐蚀等不同的腐蚀形式。[3] 2.2 高温腐蚀的利用 对于高温腐蚀存在的各种各样的问题，对其机理进行研究分析后发现，可利用高温腐蚀这一方法对金属材料进行防腐，因而高温腐蚀在人为的作用下，也可趋于对人们有利的方面。 2.2.1 航天航空发动机高温合金 航空发动机热端部件因高温腐蚀、蠕变、机械疲劳、热疲劳等,将导致其尽快失效。发动机叶片的失效,绝大部分是与高温腐蚀有关。影响其高温腐蚀的主要有三大因素，分别为温度、环境介质、燃气成分。为了防止高温腐蚀，可采用高温合金制备的发动机叶片，目前有ODS合金，粉末高温合金等。在其高温合金中可添加一些改善其抗高温氧化的元素，例如添加Cr,Al,Si等元素，然后利用其高温氧化生成的致密的保护性氧化膜Cr2O3,Al2O3,SiO2，防止合金进一步氧化。[4] 2.2.2 电触头材料 电触头是各种电力设备、自动化仪表和控制装置中使用的一种关键金属元件，通过其接通或分断，达到保护电器，传递、承受和控制电流的目的。利用
金属熔焊原理
金属熔焊原理 一．基础题： 1焊接参数包括：焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等。 2焊条的平均熔化速度、熔敷速度均与电流成正比。 3短路过渡的熔滴质量和过渡周期主要取决于电弧长（电弧电压），随电弧长度的增加，熔滴质量与过渡周期增大。当电弧长度到达一定值时，熔滴质量与过渡周期突然增大，这说明熔滴的过渡形式发生了变化，如果电弧长度不变，增大电流则过渡频率增高，熔滴变细。 4一般情况下，增大焊接电流，熔宽减小，熔深增大；增大电弧电压，熔宽增大，熔深减小。5熔池的温度分布极其不均匀（熔池中部温度最高）。 6焊接方法的保护方式：手弧焊（气-渣联合保护），埋弧焊、电渣焊（熔渣保护），氩弧焊CO2焊、等离子焊（气体保护）。 7焊接化学冶金过程是分区域连续进行的。 8焊接化学冶金反应区：手工焊有药皮反应区、熔滴反应区、熔池反应区三个反应区；熔化极气保焊只有熔滴和熔池两个反应区；不填充金属的气焊、钨极氩弧焊和电子束焊只有熔池反应区。 9熔滴阶段的反应时间随焊接电流的增加而变短，随电弧电压的增加而变长。 10焊接材料只影响焊缝成分而不影响热影响区。 11焊接区周围的空气是气相中氮的主要来源。 12熔渣在焊接过程中的作用：机械保护、改善焊接工艺性能、冶金处理。 13分理论中酸碱性以1为界点，原子理论中，以0为界点。 14影响FeO分配系数的主要因素有：温度和熔渣的性质。 15焊缝金属的脱氧方式：先期脱氧、沉淀脱氧、扩散脱氧。
16脱硫比脱磷更困难。 17随焊芯中碳含量的增加，焊接时不仅焊缝中的气孔、裂纹倾向增大，并伴有较大飞溅，是焊接稳定性下降。 18焊条的冶金性能是指其脱氧、去氢、脱硫磷、掺合金、抗气孔及抗裂纹的能力，最终反映在焊缝金属的化学成分、力学性能和焊接缺陷的形成等方面。 19焊剂按制造方法分为：熔炼焊剂和非熔炼焊剂。 20焊丝的分类：实芯焊丝和药芯焊丝。 21焊接中的偏析形式：显微偏析、区域偏析、层状偏析。 22相变组织（二次结晶组织）主要取决于焊缝化学成分和冷却条件。 23焊接热循环的基本参数：加热速度、最高加热速度、相变温度以上停留的时间、冷却速度或冷却时间t8/5、t8/3、t100。 24产生冷裂纹的三要素：拘束应力、淬硬组织、氢的作用 25冷裂纹的断口组织，宏观上看冷裂纹的断口具有淬硬性断裂的特征，表面有金属光泽，呈人字形发展，从微观上看，裂纹多起源于粗大奥氏体晶粒的晶界交错处。 26冷裂纹的种类：延迟裂纹、淬硬脆化裂纹、低塑性脆化裂纹。 27熔滴过度的作用力：重力、表面张力、电磁压缩力及电弧吹力等。 二．名词解释： 1焊接温度场：焊接过程中某一瞬时间焊接接头上个点的温度分布状态。 2焊缝金属的熔合比：熔化焊时，被熔化的母材在焊缝金属中所占的百分比。 3药皮重量系数：单位长度药皮与焊芯的质量比。 4随温度降低黏度缓慢增加的称为长渣。随温度降低黏度迅速降低的称为短渣。 5合金元素的过度系数：指某合金元素在熔敷金属中的实际质量分数与其在焊材中的原始质
材料腐蚀与防护试题
吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。 第一章金属与合金的高温氧化 1、金属氧化膜具有保护作用的的充分条件与必要条件充分条件：膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；稳定性好，蒸汽压低，熔点高；膜与基体的附着能力强，不易脱落；生长内应力小；与金属基体具有相近热膨胀系数；膜的自愈能力强。必要条件：氧化时生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积之比必须大于1，即PBR值大于1. 2、说出几种主要的恒温氧化动力学规律，并分别说明其意义。（1）直线规律：符合这种规律的金属在氧化时，氧化膜疏松，易脱落，即不具有保护性，或者在反应期间生成气相或者液相产物离开了金属表面，或者在氧化初期氧化膜很薄时，其氧化速度直线由形成氧化物的化学反应速度决定，因此其氧化速度恒定不变，符合直线规律。（2）抛物线规律：许多金属或者合金在较高的高温氧化时，其表面可形成致密的固态氧化物膜，氧化速度与膜的厚度成反比，即其氧化动力学符合这种规律。（3）立方规律：在一定温度范围内，一些金属的氧化物膜符合这种规律。（4）对数和反对数规律：许多金属在温度低于300-400摄氏度氧化时，其反应一开始很快，但是随后就降到了氧化速度可以忽略的
程度，该行为符合对数或反对数规律。 3、说出三种以上能提高钢抗高温氧化的元素镍，铝，钛 4.、纯NI在1000摄氏度氧气氛中遵循抛物线氧化规律，常数k=39X10-12cm2/s，如果这种关系不受氧化膜厚度的影响，试计算使0.1cm厚镍板全部氧化所需的时间。解：由抛物线规律可知：厚度y与时间t存在如下关系：y2=kt，t=y2/k=2.56x108s 5哈菲价法则：当基体氧化膜为P型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使离子空穴浓度降低，提高电子浓度，结果导致电导率增加，而氧化速率降低，往基体中比此基体原子高价的合金元素，使离子空穴浓度提高，降低电子浓度，结果导致电导率降低，而氧化速度提高。当基体氧化膜为n型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使电子浓度降低，电导率降低，而基体离子浓度增加，氧化速度增加，往基体中加入比基体原子高价的合金元素，使电子浓度增加，电导率增加，而基体离子浓度降低，氧化速度降低。以上合金元素对氧化物晶体缺陷的影响规律成为控制合金氧化的原子价规律，简称哈菲原子价法则。 第二章金属的电化学腐蚀 1、解释下列词语
金属腐蚀与防护课后习题答案(学习相关)
腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生
材料腐蚀的种类、危害和解决办法
材料腐蚀的种类、危害及解决办法 腐蚀是指材料受周围环境的 作用，发生有害的化学变化、电化学变化或物理变化而失去其 固有性能的过程。通常环境介质对材料有各种不同的作用，其 中有多种作用可导致材料遭受破坏，但只有满足以下两个条件，才称为腐蚀作用：①材料受介质作用的部分发生状态变化，转变成新相。②在材料遭受破坏过程中，整个腐蚀体系的自由能降低。 材料腐蚀发生在材料表面。按腐蚀反应进行的方式分为化学腐蚀和电化学腐蚀。前者发生在非离子导体介质中；后者发生在具有离子导电性的介质中，故可通过改变材料的电极电位来改变腐蚀速度。按材料破坏特点分为均匀腐蚀、局部腐蚀和选择性腐蚀。均匀腐蚀指材料表面各处腐蚀破坏深度差别很小，没有特别严重的部位，也没有特别轻微的部分。局部腐蚀是材料表面的腐蚀破坏集中发生在某一区域，主要有孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等。选择性腐蚀是金属材料在腐蚀介质中，其活性组元产生选择性溶解，由金属材料合金组分的电化学差异所致。按腐蚀环境又分为微生物腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀和高温腐蚀等。 金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于和其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，这种现象称为腐蚀，其中也包括上述因素和力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。一般而言，生锈专指钢铁和铁基合金而言，它们在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化铁组成的腐蚀产物铁锈。有色金属及其合金可以发生腐蚀但并不生锈，而是形成和铁锈相似的腐蚀产物，如铜和铜合金表面的铜绿，偶尔也被人称作铜锈。由于金属和合金遭受腐蚀后又回复到了矿石的化合物状态，所以金属腐蚀也可以说是冶炼过程的逆过程。上述定义不仅适用于金属材料，也可以广义地适用于塑料、陶瓷、混凝土和木材等非金属材料。例如，涂料和橡胶由于阳光或者化学物质的作用引起变质，炼钢炉衬的熔化以及一种金属被另一种金属熔融液态金属腐蚀，这些过程的结果都属于材料腐蚀，这是一种广义的定义。金属及其合金至今康 昆 勇
--金属的腐蚀与防护
1-3-3金属的腐蚀与防护 课型：新授课主备人：柴强 教学目标 知识与技能: 1.了解金属腐蚀的危害，认识防止金属腐蚀的意义； 2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀的意义，理解电化学腐蚀的条件； 3.理解析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别； 4.了解金属防护的一般方法和电化学防护原理。 过程与方法: 运用原电池原理，分析电化学腐蚀的条件，学会区分条件不同，应用原理不同的分析方法，在腐蚀基础上理解 金属防护。 情感、态度与价值观: 通过学习，认识到化学是为生产服务的，在日常生活中处处可以见到化学，激发学生的学习兴趣，提升学习效 率。 教学重点： 金属腐蚀的原因，金属防护的方法。 教学难点： 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别 教学过程： 【复习提问】
1、1909年爱迪生发明了镍铁碱性电池，其化学反应原理如下：Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2，请判断负极 和正极，电解质溶液是什么?尝试写出电极反应。 (－)Fe+2OH—=Fe(OH)2 +2e—(+)NiO2+2e—+2H2O=Ni(OH)2 + 2OH— 2、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中 燃烧，则下列说法正确的是（） ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole- ②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH—=CO32—+7H2O +8e— ③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e—=4OH— ④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④ 【引入新课】由于金属腐蚀而造成的损失非常严重，全世界每年都有大量的金属设备和金属材料都因腐蚀而报废，而由于材料腐蚀造成的事故损失则更为惨重。所以研究金属的腐蚀和防护的意义是不言而喻的。这节课我们 就来看看这方面的内容。 【板书】三、金属的腐蚀与防护 【投影】金属的腐蚀照片。 【学生】预习P27第2段。 【板书】（一）金属腐蚀 1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。 2、分类：化学腐蚀 电化学腐蚀 3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。
金属的高温氧化原理
发布: 2009-11-08 23:08 | 作者: 张立吴恩熙黄伯云 | 来源: 稀有金属与硬质 合金 | 查看: 636次 张立1,2,吴恩熙1,黄伯云1 (1·粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙410083;2·中南大学粉末冶金厂,湖南长沙 410083) 1金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始,即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附,并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大,且当氧在晶格内溶解度达到饱和时,则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。 金属表面一旦形成了氧化膜,其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素[1]: (1)界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 (2)参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散, 也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。 这两个因素控制进一步氧化的速度。在一般情况下,当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时,界面反应起主导作用,即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚,扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用,成为继续氧化的控制因素。
2金属的氧化膜 金属氧化时,其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同,在较高温度下,有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中,Cr、Mo、V被氧化时,其氧化物呈不同状态: 2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态); 2V+5/2O2→V2O5(液态,熔点658℃); Mo+3/2O2→MoO3(气态,450℃以上开始挥发) 显然,只有固态的Cr2O3才有保护性,而V2O5和MoO3不但无保护性,反而表现为加速氧化,甚至引起灾难性的事故。 同时实践还证明,并非所有的固态氧化膜都具有保护性,其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。在这些因素中,氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的合金元素氧化物,或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相,则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 3·1合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜
高温腐蚀
高温腐蚀是炉内高温烟气与金属壁面相互作用的一个复杂的物理化学过程，按其机理通常可分为三大类：硫化物(FeS2、H2S)型腐蚀、焦硫酸盐型腐蚀和氯化物型腐蚀。多年研究表明，水冷壁管发生高温腐蚀的区域是有规律的：通常多在燃烧高温区，即局部热负荷较高，管壁温度也较高的区域，如燃烧器区附近，其余区域的高温腐蚀明显减弱或根本不发生高温腐蚀；发生高温腐蚀的管子向火侧正面的腐蚀速度最快，管壁减薄量最大，背火侧则不发生高温腐蚀。 2 影响高温腐蚀的主要原因 1.火焰冲墙和还原性气氛的存在是造成水冷壁高温腐蚀的主要原因 对切圆燃烧锅炉，当燃烧切圆直径过大、火焰中心未形成切圆或燃烧切圆偏移时，炉内空气动力场倾斜，燃烧器区域出现火焰冲墙和还原性气氛，从而发生高温腐蚀。
2.1.1 高温火焰直接冲刷水冷壁 当含有较大煤粉浓度的高温火焰直接冲刷水冷壁管时，将大大加剧高温腐蚀的发生。其一，高温辐射热可加速硫酸盐的分解，加快腐蚀速度；其二，火焰中含有未燃尽的煤粉，在水冷壁附近缺氧燃烧，产生还原性气氛；其三，未燃尽的煤粉颗粒随烟气冲刷水冷壁管时，磨损将加速水冷壁管上保护膜的破坏，加快金属管壁高温腐蚀的过程。 2.1.2 存在还原性气体 由于着火延迟，未燃尽的煤粉在水冷壁附近进一步燃烧时，发生化学不完全燃烧，形成缺氧区，使炉膛壁面附近处于含有还原性气体(CO、H2)和腐蚀性气体(H2S)的烟气成分之中，没有完全燃烧的游离硫和硫化物与金属管壁发生反应，引起管壁高温腐蚀。 研究表明，烟气中CO浓度越大，高温腐蚀就越严重；H2S的浓度大于0.01%时，就会对钢材产生强烈的腐蚀作用；而当含氧量大于2%时，基本上不会发生高温腐蚀。 2.2 燃煤品质差是水冷壁高温腐蚀的必要条件 燃煤中硫、碱金属及其氧化物含量越大，腐蚀性介质浓度越大，出现高温腐蚀的可能性就越大。高硫煤产生的大量H2S、SO2、SO3、原子硫［S］不仅破坏管壁的Fe2O3保护膜，还侵蚀管子表面，致使金属管壁不断减薄，最终导致爆管事故。 燃用不易引燃的无烟煤和贫煤时，因着火点温度相对较高，燃烧困难，容易产生不完全燃烧，并使火焰脱长，在金属壁面附近形成还原性气氛，增加对管壁的腐蚀性。 煤粉的颗粒越大，也就越不易燃尽，比较容易形成还原性气体，产生高温腐蚀。同时，颗粒越大，对壁面的磨损也越严重，破坏了水冷壁管外氧化保护膜，使烟气中腐蚀介质直接与管壁金属发生反应，使腐蚀加剧。 2.3 过高的水冷壁管壁温度促进了水冷壁高温腐蚀的发生 研究表明，H2S等腐蚀性介质的腐蚀性在300℃以上逐步增强，即温度每升高50℃，腐蚀程度将增加一倍。对于亚临界大型电站锅炉，燃烧器区域的水冷壁管内汽水温度约在350℃左右，烟气侧水冷壁管温度多在420℃左右，正处于金属发生强烈高温腐蚀的温度范围之内。同时，管子局部壁面温度过高，易使具有腐蚀性的低熔点化合物粘附在金属表面，促进了管壁高温腐蚀的发生。 2.4 运行因素的影响 当锅炉负荷发生变化时，若运行不当(如火嘴投停不当)，就容易引起燃烧不稳定，产生还原性气氛，或造成烟气冲墙，继而发生高温腐蚀。因此，运行不当也是引起高温腐蚀的一个主要因素。 3 高温腐蚀的防护措施 为防止高温腐蚀，避免锅炉爆管事故的发生，针对影响高温腐蚀的主要原因，可采取的防护措施有： 加强对燃料的控制，可通过燃烧前和燃烧中除硫的方法，降低燃料的含硫量；同时控制适当的煤粉细度，尽可能均匀各燃烧器之间的煤粉浓度分布； 加强对给水的控制，适当提高高温腐蚀区域水冷壁管内水流速度，降低管壁温度，严格控制给水品质，避免因水冷壁管内结垢而影响换热，从而导致水冷壁管壁温度增加； 提高金属抗腐蚀能力，可采用耐腐蚀高合金钢，渗铝管及在管外敷设碳化硅涂料等表面防护方式，降低腐蚀速度； 加强燃烧调整、合理配风，以达到降低水冷壁附近还原性气氛和避免烟气直接冲刷水冷壁两个目的。 对现场实际运行而言，加强燃料、给水控制会分别受到煤质及制粉系统、水质及水处理装置的限制；而提高金属抗腐蚀的能力，采用耐腐蚀高合金钢，或进行金属材料表面防
材料腐蚀与防护 绪论、 第1章 金属与合金的高温氧化
绪论+ 第一章金属与合金的高温氧化 名词解释 1、耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 2、腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度。 3、高温氧化（或高温腐蚀）：在高温下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程。 4、P-B比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。 5、腐蚀过程的本质：金属→金属化合物 6、(高温）热腐蚀：指金属材料在高温工作时，基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀. 7、p型半导体：通过电子的迁移而导电的半导体； n型半导体：通过空穴的迁移而导电的半导体。 n型：加Li（低价），导电率减小，氧化速度增加；加Al（高价），导电率增加，氧化速度降低。 p型：加Li（低价），导电率增加，氧化速度降低；加Cr（高价），导电率减小，氧化度增加。 1、腐蚀的危害：1)造成巨大的经济损失；2)造成金属资源和能源的浪费 造成设备破坏事故,危及人身安全；3)引起环境污染。 2、金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素：1)界面反应速度，包括金属／氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度；2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。（这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程，也就是控制了进一步氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素） 3、反映物质通过氧化膜的扩散，一般可有三种传输形式：1)金属离子单向向外扩散；2)氧单向向内扩散；3)两个方向的扩散。 4、反应物质在氧化膜内的传输途径：1)通过晶格扩散：温度较高，氧化膜致密，而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下，如钴的氧化；2)通过晶界扩散。在较低的温度下，由于晶界扩散的激活能小于晶格扩散，而且低温下氧化物的晶粒尺寸较小，晶界面积大，因此晶界扩散显得更加重要，如镍、铬、铝的氧化； 3)同时通过晶格和晶界扩散。如钛、锆、铅在中温区域(400一600℃)长时间氧化条件。 5、氧化膜具有保护作用必要条件：P-B比大于1。 氧化膜具有保护作用充分条件：1)膜要致密、连续、无空洞，晶体缺陷少；2)稳定性好，蒸气压低，熔点高；3)膜与基体的附着力强，不易脱落；4)生长内应力小；5)与金属基体具有相近的热膨胀系数；6)膜的自愈能力强。 6、当PB＞l时，金属氧化膜受压应力，金属氧化膜不易破裂，具有保护性；当PB 〉〉1时，膜脆容易破裂，完全丧失了保护性；当PB ＜1时，金属氧化膜受张应力，所生成的氧化膜不能完全覆盖整个金属表面，会形成疏松多孔的氧化膜，不能有效地把金属与环境隔离开来，这类氧化膜不具有保护性。 7、提高金属抗氧化性途径：1)减小氧化膜中晶格缺陷的浓度；2)生成复合氧化
金属高温腐蚀的利与弊
金属高温腐蚀的利与弊 摘要：金属高温腐蚀的主要机理 关键词：金属高温腐蚀 正文： 1 金属氧化的过程 高温氧化是金属化学腐蚀的一种特殊形式。金属氧化首先从金属表面吸附氧分子开始，即氧分子分解为氧原子被金属表面所吸附，并在金属晶格内扩散、吸附或溶解。而当金属和氧的亲和力较大，且当氧在晶格内溶解度达到饱和时，则在金属表面上进行氧化物的成核与长大。金属表面一旦形成了氧化膜，其氧化过程的继续进行将取决于以下两个因素：（1）界面反应速度。这包括金属/氧化物界面及氧化物/气体界面上的反应速度。 （2）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散，也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。这两个因素控制进一步氧化的速度。 在一般情况下，当金属的表面与氧开始反应生成极薄的氧化膜时，界面反应起主导作用，即界面反应是氧化膜生长的控制因素。但随着氧化膜的生长增厚，扩散过程将逐渐起着越来越重要的作用，成为继续氧化的控制因素。 2 金属的氧化膜 金属氧化时，其表面上形成的氧化膜一般是固态。但是根据氧化膜的性质不同，在较高温度下，有些金属的氧化物为液态或气态。例如在1093℃下的大气中，Cr、Mo、V被氧化时，其氧化物呈不同状态：2Cr+3/2O2→Cr2O3(固态) 2V+5/2O2→V2O5(液态，熔点为658℃) Mo+3/2O2→MoO3(气态，450℃以上开始挥发) 显然，只有固态的Cr2O3才有保护性，而V2O5和MoO3不但无保护性，反而表现为加速氧化，甚至引起灾难性的事故。同时实践还证明，并非所有的固态氧化膜都具有保护性，其保护性的好坏取决于氧化物的高温稳定性、氧化膜的完整性、致密性、氧化膜的组织结构和厚度、膜与金属基体的相对热膨胀系数以及氧化膜的生长应力等因素。 在这些因素中，氧化膜的完整性和致密性是至关重要的。而这两个因素又与膜的组织结构和氧化物的高温稳定性密切相关。 3 单独生成保护性氧化膜的合金元素选择依据 如果在合金表面上能生成保护性极强的元素氧化物，或者能在基体金属氧化物的底部生成合金元素的氧化物相，则可有效地阻止基体金属的氧化。选作这种用途的合金元素应具有下述三方面的基本特性。 （1）合金元素能形成具有良好保护性的氧化膜为了满足这一条件，合金元素应具有以下特性： ①应符合Pilling-Bedworth原理，即合金元素氧化物的体积与该合金元素的体积之比(V'/V)应大于1。 ②合金元素的氧化物应具有高的电阻，以便有效地阻止金属离子的扩散。 ③金元素的离子半径应小于基体金属的离子半径。 （2）元素的氧化物应有足够高的稳定性这包括如下两个方面： ①使合金元素的氧化物能在金属表面优先形成，并且在氧化条件下不会被基体金属还原，必须选择其氧化物的生成吉布斯自由能比基体金属氧化物的生成吉布斯自由能更小的合金元素。这是保证保护膜产生和稳定存在的必须满足的热力学特性。 ②合金元素的氧化膜在高温下稳定存在，合金元素的氧化膜必须有低的分解压、高的熔点和升华点，以免在高温下分解、挥发或成为液体而丧失其保护性。当然这些氧化物也不应与其他合金组元的氧化物生成低熔混合物。因此，凡其氧化物在高温下易于挥发(如Mo) 和熔融的元素(如B)，都不宜于用作合金化元素。
四川大学材料学院材料腐蚀与防护复习提纲
四川大学材料学院2013-2014学年材料腐蚀与防护复习提纲 名词解释 应力腐蚀：应力腐蚀是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 3.晶间腐蚀：晶间腐蚀是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属（合金）表面无任何变化情况下，使晶粒间失去亲和力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。 4.全面腐蚀：全面腐蚀是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可是不均匀的。 5. 选择腐蚀：选择性腐蚀是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解，这种腐蚀只发生在二元或多元固溶体中。 7.点（孔）腐蚀：点腐蚀（孔蚀）是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀 8. 潮大气腐蚀：潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄液膜层（10nm~1um ）发生的腐蚀 9.湿大气腐蚀：湿大气腐蚀指金属在相对湿度大于 100%，如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上，表面存在肉眼可看见的水膜（1um~1mm ）发生的腐蚀。 10. 牺牲阳极法阴极保护：把被保护的金属（阴极）和比它更活泼的金属（阳极）相连接，在电解质溶液中构成宏观电池，依靠活泼阳极金属不断溶解产生的阴极电流对金属进行阴极极化。 11．加入合金中的某些元素与氧优先发生氧化反应，从而形成保护性的氧化膜，避免基体金属的氧化，成为选择性氧化。 12. 杂散电流腐蚀：杂散电流腐蚀是一种漏电腐蚀现象，其主要来源是应用直流电的大功率电气装置，由于绝缘不好产生的杂散电流引起宏观电池的腐蚀。 13.电化学保护：电化学保护是指通过施加外电动势将被保护金属的电位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。 14.浓差极化：在阳极过程中，产生的金属离子首先进入阳极表面附近的溶液中，如果进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散的缓慢时，会使阳极附近的金属离子浓度增加，阻碍金属继续溶解，必然使阳极电位往正方向移动，这种极化成为浓差极化。 15.高温热腐蚀：高温热腐蚀是指金属材料在高温工作时，基体金属与沉淀在工作表面的沉积盐及周围工作气体发生综合作用而产生的腐蚀现象。 16.P-B 比：氧化过程中生成氧化膜的体积与生成这些金属氧化膜所消耗的金属的体积之比 17.析氢过电位：是电流密度的函数，因此只有对应的电流密度的数值时，过电位才具有明确的定量意义。 18.钝性：金属或合金在某种条件下，由活化状态转化为钝态的过程称为钝化，金属（合金）钝化后所具有的耐蚀性称为钝性。 19.腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池。 20.吸氧腐蚀：指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中发生电化学反应引起阳极金属或合金不断溶解的腐蚀现象》 21.析氢腐蚀：以氢离子作为去极化剂，在阴极上发生2H++ 2e-=H2↑的电极反应叫氢去极化反应，由氢去极化引起的金属腐蚀。 22.交换电流密度：一个电极处于平衡态时，电极的氧化和还原两个方向正好相反的反应仍在不断进行，只是速率相等而宏观上观察不到变化。电极处于电化学平衡时，正向与逆向电流密度相等时，其单位电流密度的绝对值。 24. 浓差极化：在阳极过程中产生的金属离子首先进入阳极表面附近的溶液中，如果进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散得缓慢时，会使阳极附近的金属离子浓度增加，阻碍金属继续溶解．必然使阳极电位住正方向移动，产生阳极极化 25. 活化极化：是指由于电极反应速度缓馒所引起的极化，或者说电极反应是受电化学反应速度控制，因此活化极化也称电化学极化。 涂层材料一般包括金属材料和陶瓷材料两大类。 ) /ln(0i i b a +=η
金属的腐蚀与防护教案完整版
金属的腐蚀与防护教案集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
1-3-3金属的腐蚀与防护 课型：新授课主备人：柴强 教学目标 知识与技能: 1.了解金属腐蚀的危害，认识防止金属腐蚀的意义； 2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀的意义，理解电化学腐蚀的条件； 3.理解析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别； 4.了解金属防护的一般方法和电化学防护原理。 过程与方法: 运用原电池原理，分析电化学腐蚀的条件，学会区分条件不同，应用原理不同的分析方法，在腐蚀基础上理解金属防护。 情感、态度与价值观: 通过学习，认识到化学是为生产服务的，在日常生活中处处可以见到化学，激发学生的学习兴趣，提升学习效率。 教学重点： 金属腐蚀的原因，金属防护的方法。 教学难点： 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别 教学过程： 【复习提问】 1、1909年爱迪生发明了镍铁碱性电池，其化学反应原理如下： Fe+NiO 2+2H 2 O=Fe(OH) 2 +Ni(OH) 2 ，请判断负极和正极，电解质溶液是什么尝试写出电极反 应。 (－)Fe+2OH—=Fe(OH) 2 +2e— (+)NiO 2 +2e—+2H 2 O=Ni(OH) 2 + 2OH— 2、有人设计出利用CH 4和O 2 的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似 于CH 4在O 2 中燃烧，则下列说法正确的是（）
①每消耗1molCH 4 可以向外电路提供8mole- ②负极上CH 4失去电子，电极反应式：CH 4 +10OH—=CO 3 2—+7H 2 O +8e— ③负极上是O 2获得电子，电极反应式为：O 2 +2H 2 O+4e—=4OH— ④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④ 【引入新课】由于金属腐蚀而造成的损失非常严重，全世界每年都有大量的金属设备和金属材料都因腐蚀而报废，而由于材料腐蚀造成的事故损失则更为惨重。所以研究金属的腐蚀和防护的意义是不言而喻的。这节课我们就来看看这方面的内容。 【板书】三、金属的腐蚀与防护 【投影】金属的腐蚀照片。 【学生】预习P27第2段。 【板书】（一）金属腐蚀 1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。 2、分类：化学腐蚀 电化学腐蚀 3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。 【教师】化学腐蚀的例子在生活中也可以见到，比如：铜在高温下被空气中氧气氧化而变黑；轧钢时火红的钢锭表面脱落；做饭用的铁锅天长日久越用越薄等。 【过渡】但是比较严重的还是金属因电化学作用而遭到的电化学腐蚀，下面同学们看看电化学腐蚀的原理。 【学生】预习P27到P28倒数第2段。 【教师】电化学腐蚀根据电解质溶液的酸碱性，一般分为两种腐蚀。首先我们看看第1种情况。 【板书】（二）金属电化学腐蚀的原理 1、吸氧腐蚀 （1）条件：弱酸性或中性或碱性（PH>4.3） （2）原理：(—)2Fe =2Fe2+ + 4e— (+ )O 2 + 2H 2 O + 4e— = 4OH— 总：2Fe + O 2 + 2H 2 O = 2Fe(OH) 2 白色不溶物 4Fe(OH) 2 +O 2 + 2H 2 O =4Fe(OH) 3 2Fe(OH) 3 = Fe 2 O 3 nH 2 O + (3—n)H 2 O
金属的腐蚀与防护(教案)
1-3-3 金属的腐蚀与防护 课型：新授课主备人：柴强 教学目标 知识与技能: 1.了解金属腐蚀的危害，认识防止金属腐蚀的意义； 2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀的意义，理解电化学腐蚀的条件； 3.理解析氢腐蚀与吸氧腐蚀的区别； 4.了解金属防护的一般方法和电化学防护原理。 过程与方法: 运用原电池原理，分析电化学腐蚀的条件，学会区分条件不同，应用原理不同的分析方法，在腐蚀基础上理解金属防护。 情感、态度与价值观: 通过学习，认识到化学是为生产服务的，在日常生活中处处可以见到化学，激发学生的学习兴趣，提升学习效率。 教学重点： 金属腐蚀的原因，金属防护的方法。 教学难点： 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别 教学过程： 【复习提问】
1、1909年爱迪生发明了镍铁碱性电池，其化学反应原理如下：Fe+NiO2+2H2O=Fe(OH)2+Ni(OH)2，请判 断负极和正极，电解质溶液是什么?尝试写出电极反应。 (－)Fe+2OH—=Fe(OH)2 +2e—(+)NiO2+2e—+2H2O=Ni(OH)2 + 2OH— 2、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（） ①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole- ②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH—=CO32—+7H2O +8e— ③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e—=4OH— ④电池放电后，溶液PH不断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④ 【引入新课】由于金属腐蚀而造成的损失非常严重，全世界每年都有大量的金属设备和金属材料都因腐蚀而报废，而由于材料腐蚀造成的事故损失则更为惨重。所以研究金属的腐蚀和防护的意义是不言而喻的。 这节课我们就来看看这方面的内容。 【板书】三、金属的腐蚀与防护 【投影】金属的腐蚀照片。 【学生】预习P27第2段。 【板书】（一）金属腐蚀 1、定义：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏。 2、分类：化学腐蚀 电化学腐蚀 3、本质：金属失去电子被氧化成金属阳离子的过程。 【教师】化学腐蚀的例子在生活中也可以见到，比如：铜在高温下被空气中氧气氧化而变黑；轧钢时火红