金属锈蚀
钢铁锈蚀的条件
钢铁锈蚀的条件钢铁是一种重要的金属材料，具有高强度和耐腐蚀的特性，因此被广泛应用于建筑、制造和交通等领域。
然而，钢铁在特定的环境下会发生锈蚀，导致其性能下降甚至失效。
了解钢铁锈蚀的条件对于延长其使用寿命和保持其性能至关重要。
本文将介绍钢铁锈蚀的条件。
1. 氧气：钢铁的锈蚀是一种氧化反应，需要氧气参与。
在大气中，氧气是充足的，因此钢铁暴露在空气中就容易发生锈蚀。
特别是在潮湿的环境中，相对湿度较高，空气中的水分能够提供足够的氧气，加速钢铁的锈蚀过程。
2. 水：水是钢铁发生锈蚀的重要因素之一。
水分中的溶解氧可以与钢铁表面的金属离子发生反应，形成氧化物或氢氧化物，进而导致钢铁的锈蚀。
此外，水分中的离子也可以加速钢铁的腐蚀过程。
因此，潮湿的环境、水汽和液态水都会促进钢铁的锈蚀。
3. 盐：盐是导致钢铁锈蚀的重要因素之一。
盐含有氯离子，它们具有很强的腐蚀性。
当钢铁暴露在含有盐的环境中，盐会与钢铁表面的水分反应形成酸性物质，加速钢铁的锈蚀过程。
因此，海洋环境和含盐湿润的地区对钢铁的腐蚀更为严重。
4. 酸性环境：酸性环境也是钢铁锈蚀的条件之一。
酸能够与钢铁表面的金属离子发生反应，进而形成溶解的金属离子和气体，加速钢铁的腐蚀。
工业生产中的酸性废水和酸雨都会对钢铁的锈蚀起到促进作用。
5. 温度：温度对钢铁锈蚀的影响是复杂的。
一般情况下，较高的温度会加快钢铁的腐蚀速度，因为化学反应在较高温度下进行更快。
但在一些特殊情况下，低温也可能导致钢铁的锈蚀，因为低温下水分会凝结在钢铁表面，形成钢铁锈的条件。
了解钢铁锈蚀的条件有助于我们采取相应的措施来保护钢铁材料。
例如，在海洋环境中使用钢铁材料时，可以采用防腐蚀涂层或使用不锈钢等耐腐蚀材料。
此外，定期维护和清洁钢铁材料，保持其表面干燥也是防止锈蚀的重要措施。
钢铁锈蚀的条件包括氧气、水、盐、酸性环境和温度等因素。
了解这些条件有助于我们预防钢铁的锈蚀，延长其使用寿命和保持其性能。
在实际应用中，我们应根据不同环境的特点来选择合适的保护措施，以确保钢铁材料的质量和安全。
家庭除铁锈的化学方法
家庭除铁锈的化学方法
家庭除铁锈的化学方法包括使用白醋、酸橙和盐、小苏打等。
1. 使用白醋：白醋与金属上的锈起化学反应，将其分解。
把金属浸在白醋里数小时，然后把锈层擦掉。
若物品太大无法直接沉浸在白醋中，可倒一层白醋在表面，然后待其凝结。
也可把一块抹布浸在醋里，然后擦拭金属。
2. 使用酸橙和盐：将盐撒在生锈物体的表面上，将其覆盖，然后将酸橙汁倒在上面。
静置2-3小时后将混合物洗刷干净。
3. 使用小苏打：将小苏打和水混在一起，涂抹在金属上，等小苏打凝结后洗刷干净。
4. 使用土豆和洗碗剂：将土豆切半，放在金属上，然后静置数小时，再涂上洗碗剂，若没有洗碗剂，可使用小苏打。
在使用化学方法除锈时，应注意安全使用，避免对皮肤和环境造成伤害。
同时，在使用之前应先在不显眼的地方进行试验，以确认不会对金属造成损害。
如果金属锈蚀严重或不确定自己的能力范围，建议寻求专业帮助或咨询专业人士。
金属腐蚀的现象
11、下列金属防护的方法不正确的是（ B ） A.对健身器材刷油漆以防锈 B.对某些工具的“机械转动部位”选用刷油漆方法 来防锈 C.用牺牲锌块的方法来保护船身 D.自行车的钢圈上镀上一层Cr防锈
12、下列各组金属均有导线相连，并插入稀硫酸 溶液中，其中铁被腐蚀的速度由快到慢的顺序 是（ ） D ①Fe-Fe ②Fe-Sn ③Fe-Zn ④Cu-Fe A. ②①③④ B. ③②④① C. ④②③① D. ④②①③
7、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（ C ） A.用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保 护膜 B.在金属中加入一些铬或镍制成合金 C.在轮船的船壳水线以下部分装上一些锌 D.金属表面喷漆 8、下列事实不能用电化学理论解释的是（ C ） A.在轮船的船壳水线以下部分装有一定量的锌块 B.镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C.铝片不用特殊方法保护 D.粗锌跟稀硫酸反应比纯锌更快
复习回忆
一、原电池： 把化学能转化为电能的装置 负极（较活泼金属） 原电池 正极（较不活泼金属或非金属导体） 二、原电池原理 较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活 泼的金属（负极）通过导线流向较不活泼的金 属（正极） 三、判断原电池正、负极的方法 1、由组成原电池的两极材料判断； 2、根据电流方向或电子流动方向判断； 3、根据原电池两极发生的变化来判断； 4、电极反应现象．
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速 率。因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
家用燃气灶
放在南极已差不多 90年食品罐头
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。
2、电化学腐蚀
不纯的金属（或合金）跟电解质 溶液接触时，会发生原电池反应，比 较活泼的金属失去电子而被氧化，这 种腐蚀叫做电化学腐蚀。
锈蚀等级划分8级标准
锈蚀等级划分8级标准
锈蚀等级的划分通常根据金属表面受到的腐蚀程度和影响来进行评定。
一般来说，常见的锈蚀等级划分标准包括8级标准，具体如下：
1. 第一级，完全无锈蚀。
金属表面完全干净，没有任何锈迹。
2. 第二级，极微小锈斑。
金属表面可能存在一些微小的锈斑，但并不影响金属的整体美观和使用。
3. 第三级，轻微锈蚀。
表面可能出现一些轻微的锈蚀，但并不影响金属的整体性能和使用寿命。
4. 第四级，中度锈蚀。
金属表面出现较为明显的锈蚀迹象，可能需要进行清理和修复。
5. 第五级，严重锈蚀。
金属表面出现严重的锈蚀，可能已经影响了金属的强度和外观。
6. 第六级，极度锈蚀。
金属表面大面积出现极度的锈蚀，需要
进行大规模的清理和修复工作。
7. 第七级，严重腐蚀。
金属表面已经严重腐蚀，可能需要进行部分更换或者加固处理。
8. 第八级，极度腐蚀。
金属表面已经极度腐蚀，可能需要进行全面更换或者加固处理，严重影响使用寿命和安全性。
这些等级标准可以帮助人们对金属材料的腐蚀程度有一个清晰的认识，有助于制定相应的维护和修复方案，保障设备和结构的安全和可靠性。
金属生锈的原因及防护措施
防护措施。详细描述：为了降低温度和湿度对金属生锈的影响，可以采取一些防护措施，例如控制室内温度和湿 度，保持金属表面的干燥；或者在金属表面涂覆一层具有防水、防潮功能的保护材料，避免金属表面受潮生锈。
03
防止金属生锈的基本 方法
涂层保护
涂层保护是通过在金属表面涂覆一层保护材 料，隔绝金属与腐蚀介质的接触，从而达到 防锈的目的。
金属生锈的常见类型
根据金属生锈的形貌和机理，金属生锈可分为多种类型 ，如
斑状锈：金属表面出现不规则形状的锈蚀斑点，颜色和 大小不一。
坑状锈：金属表面出现凹陷的锈蚀坑洞，通常伴有裂纹 和变形。
均匀锈：金属表面出现均匀分布的锈蚀，多呈褐色或红 色。
层状锈：金属表面出现层层堆叠的锈蚀，形如鳞片或树 皮。
金属生锈的危害
降低金属材料的强度和韧性，使 其易于断裂和变形。
导致金属电化学性能的改变，引 发电化学反应，进一步加剧金属 的锈蚀。
金属生锈不仅影响美观，而且会 导致金属材料的性能下降，甚至 引起金属结构的破坏。具体来说 ，金属生锈的危害包括
破坏金属表面的光洁度和防腐层 ，加速金属的老化和劣化。
污染环境和生态系统，影响人类 健康和生活质量。
合金化防锈
合金化防锈是通过向金属中添加其他元素，改变金属 的内部结构和性质，提高其抵抗腐蚀的能力。
合金化防锈是一种从根本上提高金属防锈性能的方法。 通过向金属中添加一种或多种其他元素，可以改变金属 晶体结构、增加内部组织的稳定性，从而提高其对腐蚀 介质的抗性。例如，向铁中加入铬、镍等元素可以形成 不锈钢，其具有优异的耐腐蚀性能，能够有效地防止生 锈。合金化防锈需要根据具体应用场景和腐蚀条件选择 合适的合金元素和添加量，以确保金属具有良好的防锈 性能。
金属的腐蚀与锈蚀
06
金属腐蚀与锈蚀的案例研究
案例一：桥梁的腐蚀与维护
03
金属锈蚀的影响因素
环境因素
湿度
湿度是影响金属锈蚀的重要因素，高湿度环境中 的金属容易发生锈蚀。
氧气
氧气是金属锈蚀的必要条件之一，缺乏氧气可以 延缓或阻止锈蚀的发生。
污染物
污染物如硫化物、氯化物等可以加速金属的锈蚀。
金属材料的性质
金属的活泼性
金属的活泼性决定了其与氧气的反应能力， 活泼性越高的金属越容易发生锈蚀。
常见的缓蚀剂包括酸、碱、盐等无机物和有机物等。
改变金属材料的性质
选择耐腐蚀的金属材料
根据使用环境和要求，选择具有较好耐腐蚀性能的金 属材料，如不锈钢、钛合金等。
合金化
通过改变金属材料的成分，使其具有更好的耐腐蚀性能 。例如，向钢中添加铬元素可以提高其耐腐蚀性能。
05
金属腐蚀的监测与控制
电化学监测技术
总结词
船舶在海洋环境中运行，面临复杂的腐蚀环 境，需要采取有效的防护措施。
详细描述
船舶的船体、甲板、管道等金属部位长期处 于海洋环境中，受到盐分、湿度、氧气等多 种因素影响，容易发生腐蚀。为了防止船舶 腐蚀，需要定期进行涂装防护，使用防腐材 料和防锈涂料，同时加强船舶维护保养，及
时修复腐蚀部位。
案例三：石油管道的腐蚀与监测
总结词
通过测量金属电极的电化学性质变化，评估金属腐蚀程度。
详细描述
高中化学 金属的锈蚀主要有哪几种
金属制品的防锈原理及方法
(1)防锈原理根据铁的锈蚀条件不难推断出防止铁生锈的方法是使铁制品隔绝空气或隔绝水。
(2)防锈方法：
①保持铁制品表面洁净和干燥，如菜刀不用时擦干放置。
②在钢铁表面覆盖保护膜、如车、船表而涂油漆。
③在钢铁表而镀一层其他金属，如水龙头表面镀铬、镀锌。
④用化学方法使钢铁表面形成致密的保护膜，如烤蓝。
⑤改善金属的结构，如将钢铁制成不锈钢
(3)除锈方法
物理方法：用砂纸打磨，用刀刮。
化学方法：用酸清洗(酸不能过量)，发生的反应为：
Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O或Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O。
金属的锈蚀与防护易错点：
①探究铁生锈的条件时采用经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，目的是赶走水中溶解的氧气；再加上植物油用来隔绝空气。
②环境中的某些物质会加快铁的锈蚀，如与酸、食盐溶液等接触的铁制品比钢铁生锈更快。
③铁生锈的过程。
实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程(缓慢氧化)。
反应过程相当复杂，最终生成物铁锈是一种混合物。
铁锈(主要成分是Fe2O3·H2O)为红色，疏松多孔，不能阻碍内层的铁继续与氧气、水等反应，因此铁制品可以全部锈蚀。
金属腐蚀
应力腐蚀
金属腐蚀材料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力（包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引 起的残余应力，以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等）下，所出现的低于强度极限的脆性开裂现象，称为应力腐蚀开 裂.应力腐蚀开裂是先在金属的腐蚀敏感部位形成微小凹坑，产生细长的裂缝，且裂缝扩展很快，能在短时间内发 生严重的破坏。应力腐蚀开裂在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最高，可达50%.
发展历史
发展历史
1. 20世纪初期英国冶金科学家，建立了腐蚀极化图，提出了混合电位理论。 aix 20世纪初比利时科学家M.Pourbaix建立了电位-酸度（E-pH）图,依据这种图。可以很明朗的判断一种金属 在环境体系中的腐蚀热力学。 3. Uhlig 20世纪中叶美国科学家尤利格（Uhlig）编著腐蚀科学手册，可查询各种金属的腐蚀特性。 4.中国的腐蚀科学家 中国的腐蚀科学起步晚，但发展很快，著名的腐蚀科学家有建国初年（1955）的余柏年，华保定（二人水平 很高，但可惜未评上院士）。70年代曹楚南（现院士）。
应力腐蚀的产生有两个基本条件：一是材料对介质具有一定的应力腐蚀开裂敏感性；二是存在足够高的拉应 力。导致应力腐蚀开裂的应力可以来自工作应力，也可以来自制造过程中产生的残余应力。据统计，在应力腐蚀 开裂事故中，由残余应力所引起的占80%以上，而由工作应力引起的则不足20%.
应力腐蚀过程一般可分为三个阶段。第一阶段为孕育期，在这一阶段内，因腐蚀过程局部化和拉应力作用的 结果，使裂纹生核；第二阶段为腐蚀裂纹发展时期，当裂纹生核后，在腐蚀介质和金属中拉应力的共同作用下， 裂纹扩展；第三阶段中，由于拉应力的局部集中，裂纹急剧生长导致零件的破坏.
磨损腐蚀
金属腐蚀由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。磨损腐蚀可发生在高速流动的流体管道 及载有悬浮摩擦颗粒流体的泵、管道等处。有的过流部件，如高压减压阀中的阀瓣（头）和阀座、离心泵的叶轮、 风机中的叶片等，在这些部位腐蚀介质的相对流动速度很高，使钝化型耐蚀金属材料表面的钝化膜，因受到过分 的机械冲刷作用而不易恢复，腐蚀率会明显加剧，如果腐蚀介质中存在着固相颗粒，会大大加剧磨损腐蚀.
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废弃金属的回收和利用的意义？
1、节约金属资源。
2、由于金属冶炼需在高温下进行，废弃金属回收利用可
以节约能源。 3、降低金属制品的生产成本，可方便人们得到物美价廉 的金属制品。 4、可减少金属对环境的污染（水污染和土壤污染）。
要便宜20%，而且还可节约金属资源和95%的能源。1t废
钢铁回炉冶炼可炼成近1t的钢，跟用铁矿石冶炼相比， 能节约成本47%，减少污染空气的悬浮微粒11kg。目前世 界上已有50%以上的铁和90%以上的金得到了回收利用。 废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗
出会造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将
考考你
一些食品包装袋中常放一袋粉末状 物质，该物质对食品有防潮和防氧 化的作用。你知道这些粉末状物质 是什么？它的作用是什么吗？
铁生锈也有好的一 面啊！
小丽发现有一些食品包装袋内使用了 “双吸剂” ——铁粉。原因是铁粉生 锈时不但能消耗水还能与 反 应，而且由于铁锈具有 的结构， 使更多的气体被吸收，可以更好的防止 食品腐败。
金属的锈蚀与防护
. 提出问题: . 生活感知: . 提出猜想: . 设计实验: . 操作观察: . 得出结论: . 交流反思:
导致钢铁锈蚀的因素有哪些?
我的猜测 可能与O2反应 可能与水反应 可能与02、水共同作用
我设计的实验方案 铁钉放在干燥空气中
铁钉浸没在冷却的沸水中
铁钉一半浸在水中
干燥空气
铁的性质: 点燃 3Fe+2O2 = Fe3O4 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 ↑ Fe + H2SO4 = FeSO4 +H2 ↑ Fe+CuCl2 = Cu+FeCl2 Fe+CuSO4 = Cu+FeSO4
复习
学习目标：
1、了解导致钢铁锈蚀的因素以及减缓钢铁锈 蚀的方法。 2、通过对钢铁锈蚀条件的探究，进一步加深 对科学探究各要素的理解，提高学生的科学素 养。 3、 知道废旧金属对环境的污染， 认识回收利 用废旧金属对环境及金属资源保护的重要性， 树立保护金属资源的意识。
金属腐蚀的危害
据有关专家介绍，全球每一分钟就有1吨钢腐 蚀成铁锈，目前我国由于金属材料的腐蚀损失 每年大约5000亿元人民币，约占我国国民生 产总值的6%左右。
钢铁是应用最普 遍且最容易被锈 蚀的金属材料
铁轨的锈蚀
锈蚀的轮船
为了减少损失， 需要探究钢铁锈 蚀的原因、防护 的方法
各种铁制品的锈蚀
对于已经锈蚀的金属或废弃的金属应
该如何处理呢？人类应该如何解决资 源短缺的重大问题呢？回收废旧金属 有什么意义？
生活感知 交流共享
据中国钢铁协会、再生资源 回收协会统计，目前我国可以回 收而没有回收利用的再生资源价
值达300亿～350亿元，每年约有
500万吨左右的废钢铁没有回收利用。
交流反思 据估算，回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐
食盐水 食醋
二、探究促进钢铁生锈的因素
一天以后 食盐水 食醋
二、探究促进钢铁生锈的因素
食盐水 食醋
四天以后
酸、盐等物质会
使生锈加速
钢铁的纯度、环境的温 度、湿度和酸碱性等都
是影响钢铁锈蚀的因素。
三、探究铁锈的性质
1、铁锈的颜色是？其主要成分 是？它是纯净物吗？ 2、氧化铁能像铝壶表面的氧化 铝膜一样阻止铁继续生锈吗？ Fe2O3是一种疏松多孔的物质，无保护作用 Al2O3是一种致密无缝的物质，有保护作用
知识实践
钢铁生锈，实际上是铁、_____ 、____等物质 相互作用，发生一系列复杂的化学反应。防止 铁制品生锈，最常用的方法是____________。
在下列条件下，铁最容易生锈的是 A．有氧气存在 B．有水存在 C．在潮湿空气中 D．表面有油污 下列有关使用铁器时的注意事项中，正确的是 A．避免接触干燥的空气 B．能盛放盐酸 C．不能盛放硫酸铜溶液 D．避免接触潮湿空气
冷却沸水
空气和水
一天以后 干燥空气 冷却沸水 空气和水
四天以后 干燥空气 冷却沸水 空气和水
. 提出问题: 导致钢铁锈蚀的因素有哪些? . 生活感知: . 提出猜想: . 设计实验: . 操作观察: . 得出结论: 主要因素是空气中的氧气与水蒸气 . 交流反思:
铁
铁 锈
氧 气
水
二、探究促进钢铁生锈的因素
《中国腐蚀调查报告》 机械工业 512.43亿 22%
建筑部门 1000亿 44%
化学工业 300亿 13% 能源部门 172.1亿 8%
交通部门 303.9亿 13%
. 提出问题: 如何减缓钢铁锈蚀? . 生活感知: . 合作与发现: . 信息交流: . 得出结论:
四、探究减缓钢铁生锈的方法
. 提出问题: 如何减缓钢铁锈蚀? . 生活感知: 合作与发现: . 信息交流: 1、 . 得出结论: 2、“穿外衣”——金属表面覆盖保护 层 (涂刷矿物油、油漆、覆盖搪瓷、 . 塑料、镀金属)
保持洁净和干燥
3、“增强体质”——改变金属的内部组 织结构（制成合金）
废旧金属的回收利用
一资多用 问题3： 勘探未来
铁
氧气
铁 锈
或
水
防止金属腐蚀的方法镀锌 涂机油 涂凡士林
“烤 蓝 ”， 又 称 “发 蓝 ”， 也 是 一 种 常 用 的铁器表面处理方法。它可以使铁器表面 氧化生成一层致密的四氧化三铁薄膜，增 强 铁 器 件 的 抗 腐 蚀 能 力 。 铁 器 件 “烤 蓝 ”要 使用发蓝液。常用的一种发蓝液是用氢氧 化钠、硝酸钠、亚硝酸钠等试剂配制而成 的。去除了油污和锈斑的刀片，在发蓝液 中煮沸一段时间后取出，用水洗净，就可 以看到刀片表面呈现出蓝黑色光泽。
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 发生腐蚀。 请你预测一下，铁在月球上会不会生锈？ 为什么？
不会，因为月球上缺少水分和氧气。