《金属的电化学腐蚀与防护》
B)
A、轮船吃水线以下的船壳上装一定数量的锌块
C、纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量的CuSO4溶液 后速率加快
D、镀锌铁(在铁上镀一层锌)比镀锡耐用
课堂小结
• 金属的电化学腐蚀 钢铁的腐蚀:析氢腐蚀、吸氧腐蚀 • 金属防护方法总结
1)改变金属的内部结构 2)在金属表面覆盖保护层
3)电化学保护法:牺牲阳极保护法、外加电流的保护法
自行车的金属部件采用了什么样的 防护措施?
镀铬 烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀铬
二、金属的防护
金属发生电化学腐蚀时,是在金 属表面形成原电池反应.
(1)在金属表面覆盖保护层:
a.在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、 塑料等耐腐蚀的非金属材料。 b.用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不 易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。
一、金属的电化学腐蚀
1、金属腐蚀:是金属与周围接触到的气体或液体物 质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 2、金属腐蚀的本质: M - ne- = M n+ 3、 金 (1)化学腐蚀 属 腐 蚀 的 类 (2)电化学腐蚀 型
金属跟接触到的干燥气体或 非电解质液体等直接发生化 学反应引起的腐蚀叫做化学 腐蚀。
作业
1.《红对勾》讲义 2.课时作业27
第四章 电化学基础
第4节 金属的电化学腐蚀与防护
锈蚀的轮船
锈 蚀 的 大 桥
锈 蚀 的 闸 门
锈 蚀 的 楼 梯
思考与归纳
金属被腐蚀的危害?
(1)外形、色泽、机械性能发生变化;
(2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至 报废; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌: (4)地下金属管道泄漏; (5)轮船船体损坏;
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
。
在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢:
电解池的阳极>原电池的负极>化学腐 蚀>原电池的正极>电解池的阴极
防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极 保护法>有一般防腐条件保护>无防腐条 件
3、金属的常见其他防护方法 ⑴在金属表面覆盖保护层 例如:①喷涂漆;②涂油脂;③表面钝化;④电 镀(在钢铁表面形成铬等耐腐蚀性较强的金属镀层) 等。 ⑵改变金属内部的组成结构,制成合金 在钢铁中加入一定比例的铬和镍(14%~8%Cr, 7%~9%Ni),改变钢铁内部的组成和结构,可 极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能,这就是常见的 “不锈钢”(合金)。
3、钢铁发生吸氧腐蚀时,发生还原反应 的电极反应式是( )
D
A、 Fe – 2e-=Fe 2+ B、 2H + + 2e- =H2
↑
2H2O + O2
C、 4OH - -
4e-=
↑
D、 2H2O + O2 + 4e- = 4OH -
4、下列事实不能用电化学理论解释的是 ( B、铝片不用特殊方法保护
钢铁的吸氧腐蚀示意图
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条件 电 负极Fe(-) 极 反 正极C(+) 应 水膜呈酸性 Fe-2e-=Fe2+
吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱 2Fe-4e-=2Fe2+
2H++2e- = H2
Fe+ 2H+ = Fe2+ +H2↑
O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
总反应
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
Fe2O3 ·nH2O (铁锈) 金属的腐蚀以电化腐蚀为主, 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
联系
在新疆吐鲁番和海南省两地,哪个 地区铁生锈相对慢一些?为什么? 新疆吐鲁番,因为该地区相对干燥, 水分稀少,而海南地区潮湿多雨,温度 高,易发生电化学腐蚀。
• 全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达 7000亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害造 成损失总和的6倍。 • 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约占各国国民生产总 值的2%~4%,我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿 人民币,约占国民生产总值的4%,每年约有当年 产量的25%-30%的钢铁因腐蚀而报废。腐蚀给人 类造成的损失是惊人的。
这些金属常因 氧化而形成一 层致密的氧化 物薄膜,从而 阻止水和空气 等对钢铁的腐 蚀。
练习:
1、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺
序是______________________________ (5)>(2)>(1)>(3)>(4)
2、下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀
速率由慢到快的顺序是________________________ (4)<(2)<(1)<(3)
二、金属的防护
1、原理: 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池反 应时,让被保护 金属做正极,活 泼金属做负极。
⑵外加电流的阴极保护法
将被保护金 属作为电解池 的阴极, Nhomakorabea一 导电物质作为 阳极,在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保 护。
辅助阳极
(石墨)
下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是:
不纯的金属跟电解质溶液接触 时,会发生原电池反应,比较活 泼的金属失电子而被氧化的腐蚀 叫做电化学腐蚀。
思考:为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈,而 在潮湿的空气中却易生锈?发生了什么反应? 4、钢铁生锈原理 实验4-3
实验现象:几分钟后,装置中的导管中水柱上升 讨论,小结: 装置中的导管中水柱上升,说明大试管内气体压强 减小, 则装置中有气体参加反应。
金属的电化学腐蚀与防护
第二章金属的电化学腐蚀通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极;进行还原反应的电极就叫做阴极。
由此表明,作为一个腐蚀电池,它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。
而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成:1、阳极过程:金属溶解,以离子的形式进入溶液,并把当量的电子留在金属上;2、阴极过程:从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受;3、电流的流动:金属部分:电子由阳极流向阴极;溶液部分:正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型可以把腐蚀电池分为两大类:宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1)、异金属接触电池2)、浓差电池3)、温差电池二、微观腐蚀电池在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。
微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属表面膜的不完整性当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1,温度规定为25 C,这种状态称为标准状态,此时,平衡电位Ee等于E0,故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象,称为原电池的极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象,称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象,称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程根据控制步骤的不同,可将极化分为两类:电化学极化和浓度极化极化分类:电化学极化:电子转移步骤最慢为控制步骤所导致浓度极化:电子转移步骤快,而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤电阻极化:电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因:1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程,称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程,称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案)
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案)《金属的电化学腐蚀与防护》一、选择题 1. 为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是 A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中 C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极 2. 以下现象与电化学腐蚀无关的是 A. 黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B. 生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C. 铁制器件附有铜制配件,在接触处易生铁锈 D. 银制奖牌久置后表面变暗 3. 埋在地下的铸铁输油管道,在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是 A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松透气的土壤中 C. 在干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中 4. 下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是①金属表面涂抹油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A.①②③④ B.①③④⑤ C.①②④⑤ D.全部 5. 下列对金属及其制品的防护措施中,错误的是 A. 铁锅用完后,用水刷去其表面的油污,置于潮湿处 B. 通过特殊工艺,增加铝制品表面的氧化膜 C. 对于易生锈的铁制品要定期刷防护漆 D. 把Cr、Ni等金属加入到普通钢里制成不锈钢 6. 为研究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中,再放置于玻璃钟罩里保存一星期后,下列对实验结束时现象描述不正确的是 A.装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B.左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C.装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D.装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 7. 下列关于金属腐蚀正确的是: A. 金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是:M + n H2O === M(OH)n + n/2 H2↑ B. 金属的化学腐蚀的实质是:M �C ne- = Mn+ ,电子直接转移给氧化剂 C. 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D. 在潮湿的中性环境中,金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 8. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程,其首要原因是 A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极 9. 将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中均有氢气生成.若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀;B未被腐蚀.关于B的叙述正确的是 A.金属活动性A>B B.还原性B>A C.在后者装置中金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应 D.金属B的表面上明显有气泡产生,金属A表面无明显现象 10.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是 A.阴极B.正极 C.阳极D.负极 11.下列叙述中不正确的是 A.金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍 B.钢铁在干燥空气里不易腐蚀 C.用铝质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀 D.原电池中电子由正极流入负极 12.分别放置在图所示装置(都盛有0.1 mol•L-1的H2SO4溶液)中的四个相同的纯锌片,腐蚀最快的是 13.下列过程中,需要通电后才能进行的是①电离②电解③电镀④电泳⑤电化腐蚀 A.①②③ B.②③④ C.②④⑤ D.全部 14.用下列实验装置进行的实验中,能达到相应实验目的的是A.装置甲:防止铁钉生锈B.装置乙:除去乙烯中混有的乙炔C.装置丙:验证HCl气体在水中的溶解性D.装置丁:实验室制取乙酸乙酯15.在通常条件下,下列各组物质的性质排列正确的是①熔点:钾钠合金<钾 <钠② 沸点:己烷>戊烷>2-甲基丁烷③ 密度:苯<水<1,1,2,2-四溴乙烷④ 硬度:镁 < 铝 < 镁铝合金⑤ 在潮湿空气中铁的腐蚀速率:生铁 > 纯铁 > 铁锌合金 A.①②③④⑤B.①③④⑤ C.③④⑤ D.以上组合均不正确 16.下列叙述的方法不正确的是 A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B.用铝质铆钉铆接铁板,铁板易被腐蚀 C.钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 D.用牺牲锌块的方法来保护船身 17.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为:2Fe+2H2O+O2 = 2Fe2++4OH-。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中,只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D.4OH--4e- === 2H2O+O2↑
解析:酸性条件下发生析氢腐蚀. 答案:C
2.下列方法中,不能用于进行金属防腐处理的是 . A.油漆 B.铝热反应 C.电镀
(
)
D.改变金属的内部结构
解析:铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属.
答案:B
3.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为
能转化为电能的装置,C错误;由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关,所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀, D错误. 答案:A
4.为了保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有(
A.与石墨棒相连
)
B.与直流电源负极连接
C.与直流电源正极连接 D.与钢板相连
解析:金属保护的电化学方法:形成原电池的正极、电解 池的阴极. 答案:B
________.(填序号)
A.铜 C.锌 B.钠 D.石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率, 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极.
解析: (1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失去电子,正
极上O2得到电子. (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn,就可由 Zn失去电子,Zn被溶解,而Fe被保护,属于牺牲阳 极的阴极保护法.
金属的电讲义化学腐蚀与防护
【思路点拨】解答该题要注意以下三点: (1)生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池; (2)开始酸性较强发生析氢腐蚀; (3)导管内液面回升说明发生吸氧腐蚀。
【解析】选C。生铁与其中的碳及电解质溶液构成原电池,负极 是铁,铁失去电子发生氧化反应,碳是正极,正极发生还原反 应:开始时,因酸性较强发生析氢腐蚀,一段时间后导管内液 面回升且略高于小试管液面,说明具支试管中气体压强减小, 即此时发生吸氧腐蚀,反应式是2H2O+O2+4e-====4OH-, 故溶液的pH增大,A、B、D错误;C正确。
【解析】(1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失去电子发生氧化反应, 正极上O2得到电子。 (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如锌,就可由锌失去电子, 锌被溶解,而铁被保护,属于牺牲阳极的阴极保护法。 (3)属于外加电流的阴极保护法,需把被保护的铁闸门连接在电 源的负极。 答案:(1)O2+2H2O+4e-====4OH- 氧化 (2)C (3)负
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式为: 正极:_____,负极发生_____反应。 (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用甲图所示 的方案,其中焊接在闸门上的固体材料R可以采用______。 A.铜 B.锡 C.锌 D.石墨 (3)乙图所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率,其中铁闸门 应该连接在直流电源的_______极。
二、金属的电化学防护 怎样用电化学原理防止金属的腐蚀? (将钢闸门与金属的防护类型连线)
电解池
原电池
元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科 目四
驾考宝典网 / 驾考宝典2016科目一 科目四
1.金属腐蚀就是金属失去电子被还原的过程。( ×) 分析:金属失去电子是被氧化。 2.电化学腐蚀比化学腐蚀普遍,吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普 遍。(√ ) 分析:金属的化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在,但电化学腐蚀 更普遍;吸氧腐蚀和析氢腐蚀与电解质溶液的酸性有关,但酸 性较强的环境不多,所以吸氧腐蚀更普遍。
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
金属的电化学腐蚀与防护
到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥.
[答案] C
金属的腐蚀快慢顺序为:电解池的阳极>原电池的
负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极.
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
(
)
②当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起
保护作用 ③在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺 牲阳极的阴极保护法 ④可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保 护它不受腐蚀 A.①② C.③④ B.②③ D.①③
解析:构成的原电池中铁棒作负极:2Fe-4e- === 2Fe2+,
石墨棒作正极:O2+4e-+2H2O === 4OH-. 答案:B
4.钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应 A.2H++2e- === H2↑ B.2H2O+O2+4e- === 4OH- C.Fe-2e- === Fe2+
(
)
D.4OH--4e- === 2H2O+O2↑
+O2+4e-=== +2e- === H2↑
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐 蚀更普遍、危害更大.
如图所示水槽中试管内有一枚铁钉,放 置数天观察: (1)铁钉在逐渐生锈,则铁钉的腐蚀属于_______
腐蚀.
(2)若试管内液面上升,则原溶液呈______性, 发生________腐蚀,电极反应,负极:___________________, 正极:______________________________________________. (3)若试管内液面下降,则原溶液呈________性,发生
能很好地考查学生的学科内综合能力和实验探究能力.
金属的电化学腐蚀与防护
植物油
记 录
有气泡产 生,反应 速率快
结 铁钉被腐 论 蚀最快
相当长时 间铁钉未 铁钉渐 被腐蚀 渐生锈
由于无O2, 较长时间铁 钉未被腐蚀
铁钉被 腐蚀
无现象 无现象
由于无O2, 铁钉未被 腐蚀
由于无O2、 H2O铁钉不
能被腐蚀
钢铁在干燥的空气里长时间不易被 腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐 蚀,这是什么原因呢?
金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体 发生氧化还原反应而引起损耗的现象
2、金属腐蚀的本质: M - ne = M n+
3 种类
化学腐蚀
-
(不多见、无电流)
电化学腐蚀 (原电池、常见、有电流)
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
条件 现象
化学腐蚀 金属跟接触的物质反应 不产生电流
电化学腐蚀 不纯金属跟电 解质
金属被腐蚀后有什么危害?
(1)外形、色泽、机械性能发生变化; (2)影响机器、仪表设备精度和灵敏度,以至报废; (3)桥梁、建筑物强度降低而坍塌; (4)地下金属管道泄漏; (5)轮船船体损坏; (6)金属腐蚀还可能造成环境污染。
损耗金属 损坏机械设备 造成经济损失 造成严重事故
一、金属的电化学腐蚀
练习
1.下列方法可用于金属防护的是( D )
①原电池反应 ②涂油漆 ③电镀 ④置于干燥环境 A.①③④ B.①②③ C.②③④ D.全部
2.有关金属腐蚀的论述,正确的是( D).
A.金属的腐蚀一定伴有电流产生 B.Fe在干燥的氯气里比在潮湿的空气里更易被腐蚀 C.发生化学能转变为电能的腐蚀时较活泼的金属总是
思考与交流
请根据生活常识以及下图总结金 属防护常用的方法,并解释这些方法 为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。
金属的电化学腐蚀与防护
防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护 法>有一般防腐条件保护>无防腐条件
①电化学保护法,即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③改变金属内部的组成结构,制成合金。
自行车的金属部件采用了什么样的防护措施?
镀铬
烤蓝 烤漆
涂机油
涂凡士林
镀锌
4.下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是:
。
(5)>(2)>(1)>(3)>(4)
在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢:
第四章 电化学基础
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
中国航天工业总公司第三十一研究所近日公布了一组数据:
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元, 我国钢铁腐蚀经济损失高达2800亿人民币.
一、金属的腐蚀 1、什么是金属腐蚀? 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进 行化学反应而腐蚀损耗的过程。
二、金属的防护 1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护
⑴ 牺牲阳极保护法 形成原电池 反应时,让 被保护金属 做正极,活 泼金属做负 极。
⑵.外加电流的阴极保护法 将被保护金 属作为电解池 的阴极,另一 导电物质作为 阳极,在外加 直流电的作用 下使阴极得到 保护。
辅助阳极 (石墨)
3.金属的常见防护方法 ⑴.在金属表面覆盖保护层。
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
2H++Fe=Fe2++H
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中,金属材料无处不在,从建筑结构中的钢铁到电子设备中的各种金属部件。
然而,金属的腐蚀问题却一直困扰着我们,给经济和社会带来了巨大的损失。
其中,电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式之一。
电化学腐蚀是指金属与电解质溶液接触时,由于形成了原电池而发生的腐蚀现象。
让我们来举个简单的例子,比如铁在潮湿的空气中生锈。
铁表面吸附的水膜中溶解了氧气等气体,形成了电解质溶液。
铁中的杂质(如碳)与铁形成了微小的原电池。
在这个原电池中,铁作为负极失去电子被氧化成亚铁离子,而氧气在正极得到电子被还原。
那么,电化学腐蚀是如何发生的呢?首先,要有能够发生氧化还原反应的电极。
通常,金属中的杂质、不同金属之间的接触或者金属表面的不同区域都可以充当电极。
其次,要有电解质溶液,它能提供离子导电的环境,使电子能够在电极之间转移。
最后,还需要有电子的通路,使得氧化反应和还原反应能够同时进行。
电化学腐蚀的类型有很多种。
常见的有吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
吸氧腐蚀通常发生在中性或碱性环境中,就像刚才提到的铁在潮湿空气中的生锈。
而析氢腐蚀则多发生在酸性较强的环境中,例如钢铁在酸性溶液中的腐蚀,此时氢气会从正极逸出。
电化学腐蚀带来的危害是不可忽视的。
它会导致金属材料的强度降低、结构损坏,缩短设备的使用寿命。
在桥梁、船舶、管道等重要设施中,金属的电化学腐蚀可能引发严重的安全事故。
此外,腐蚀还会造成资源的浪费和环境污染。
既然电化学腐蚀如此有害,那么我们该如何进行防护呢?首先,我们可以采用覆盖保护层的方法。
例如,在金属表面涂上油漆、油脂、塑料等,将金属与外界环境隔离,阻止电解质溶液与金属接触。
镀锌也是一种常见的防护手段,锌在电化学腐蚀中比铁更活泼,会先被腐蚀,从而保护了铁。
其次,改变金属的内部结构也能增强其抗腐蚀能力。
比如,制造不锈钢就是通过调整金属的成分和结构,使其具有更好的耐腐蚀性。
另外,电化学保护法也是一种有效的措施。
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术:包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用:在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展:新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望:新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理:介 绍了金属腐蚀的电化学机 制,包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类:包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点:具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域:广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势:高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质,污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体,对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料: 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料, 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理: 在金属表面涂覆 防腐涂层,如油 漆、防锈油等, 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降:腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降,影响正常使用。
安全隐患:腐蚀严重时可 能引发安全事故,如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失:金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用,影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏,影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低,容易发生安全
