金属的腐蚀与防护：第6章 电化学保护
腐蚀与防护-第六章 金属的钝化讲解
钝化的意义
• 钝化现象具有重要的实际意义。可利用 钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。
• 向铁中加入Cr、Ni、Al等金属元素，研 制成不锈钢、耐热钢等。
• 另外，在有些情况下又希望避免钝化现 象的出现。如电镀时阳极的钝化常带来 有害的后果，它使电极活性降低，从而 降低了电镀效率等。
（3）交点在稳定钝化区
金属钝化性能更强，或去极化剂氧化性能更 强。在钝化电位Ep，满足 ic Ep i p ，两条 极化曲线的交点落在稳定钝化区。在自然腐蚀状 态，金属已能钝化，故称为自钝化体系。
（4）交点在过钝化区
当去极化剂是特别强的氧化剂时，在自然腐
蚀状态金属发生过钝化。
钝化膜的性质
• 多数钝化膜是由金属氧化物组成的。 • 在一定条件下，铬酸盐、磷酸盐、硅酸
• 如Fe在的0.5mol/L的H2SO4溶液中，外加电流引起的钝化。 ★阳极钝化和化学钝化的本质是一样的。
钝化的特征
（1）腐蚀速度大幅度下降。 （2）电位强烈正移。 （3）钝化膜的稳定性。 （4）钝化只是金属表面性质的改变。
钝化体系的极化曲线
活性溶解区 过渡钝化区
过钝化区
稳定钝化区
临界钝化电位
C
Ep
A
lgi维
E
钝 化 区 电 位 范 围
B
lgi
lgi致
关于Flade电位
(1)定义
在金属由钝态转变为活态的电位衰减曲线上， “平台”对应的电位称为Flade电位，记为Ef。Flade 电位表征金属由钝态转变为活态的活化电位。
Ef愈低，表示金属钝态愈稳定。 (2) Ef与溶液pH值的关系
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．
2019高考化学第6章(化学反应与能量)第3节电与防护考点(3)金属的腐蚀与防护讲与练(含解析)
第六章化学反应与能量李仕才第三节电解池金属的电化学腐蚀与防护考点三金属的腐蚀与防护1．金属的腐蚀(1)概念：金属的腐蚀是指金属或合金跟周围接触到的化学物质发生化学反应而腐蚀损耗的过程。
(2)本质：金属失去电子而被损耗，M－ne－===M n＋(M表示金属)，发生氧化反应。
(3)类型①化学腐蚀与电化学腐蚀②析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
2.金属的保护判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．干燥环境下金属不被腐蚀。
( ×)2．Al、Fe、Cu在潮湿的空气中腐蚀均生成氧化物。
( ×)3．钢铁发生电化学腐蚀的负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋。
( ×)4．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比镀铜前更容易生锈。
( √)5．在潮湿空气中，钢铁表面形成水膜，金属发生的一定是吸氧腐蚀。
( ×)6．外加电流的阴极保护法是将被保护金属接在直流电源的正极。
( ×)7．在船体外嵌入锌块，可以减缓船体的腐蚀，属于牺牲阴极的保护法。
( ×)1．金属的腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中以电化学腐蚀为主。
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。
3．铜暴露在潮湿空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。
一、金属的腐蚀与防护1．下列与金属腐蚀有关的说法，正确的是( )A ．图1中，铁钉易被腐蚀B ．图2中，滴加少量K 3[Fe(CN)6]溶液，没有蓝色沉淀出现C ．图3中，燃气灶的中心部位容易生锈，主要是由于高温下铁发生化学腐蚀D ．图4中，用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块相当于原电池的正极 解析：A 项，图1中，铁钉处于干燥环境，不易被腐蚀；B 项，负极反应为Fe －2e －===Fe 2＋，Fe 2＋与[Fe(CN)6]3－反应生成Fe 3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀；D 项，为牺牲阳极的阴极保护法，镁块相当于原电池的负极。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点[知识分类和归纳]一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围材料的反应造成的损失现象。
（2）精髓金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型根据与金属的区别，它可以分为腐蚀和腐蚀2．化学腐蚀金属与干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）直接接触造成的腐蚀3．电化学腐蚀(1)概念当不纯金属与电解液接触时，它会发生反应，活性较高的金属会失去电子并被氧化。
（2）分类以钢铁的腐蚀为例【问题探索】将纯铁放入稀H2SO4中是否会发生析氢腐蚀？提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀h2so4发生的是化学腐蚀．二、金属保护1．改变金属内部组织结构如制成等．2.在金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．3．电化学保护（1）牺牲阳极阴极保护原理被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极．(2)外加电流的阴极保护法――原理受保护的金属连接到电源的电极，并充当电解槽的电极【自我诊断训练】1.（2022福建高三质检）打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象为（）a．烧杯中有气泡产生b．试管内有黄绿色气体产生c．铁丝网的表面产生锈迹d．烧杯内溶液变红色2.在以下关于金属腐蚀的描述中，正确的描述是（）a．金属被腐蚀的本质是m＋nh2o===m(oh)n＋n/2h2↑b．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化c．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀d．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀3.如图所示，铁块腐蚀速率的正确顺序为（）a．ⅰ＞ⅱ＞ⅲb．ⅰ＞ⅲ＞ⅱc．ⅱ＞ⅰ＞ⅲd．ⅱ＞ⅲ＞ⅰ4.以下关于钢制品防腐的陈述是正确的（）a．在铁门、铁窗表面涂上油漆b、由于采用了保护涂层或电镀等防腐措施，自行车的所有部件都不需要停放在防雨的地方。
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方法
金属的电化学腐蚀与防护方法金属在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从建筑结构到交通工具，从电子设备到医疗器械。
然而，金属面临着一个普遍而严重的问题——电化学腐蚀。
这一现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。
因此，了解金属的电化学腐蚀原理以及掌握有效的防护方法至关重要。
一、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀，首先需要了解一些基本的电化学概念。
电化学腐蚀本质上是一个氧化还原反应，涉及到电子的转移。
当金属暴露在电解质溶液（如潮湿的空气、海水等）中时，金属表面会形成无数微小的原电池。
以铁为例，在潮湿的空气中，铁表面吸附的水膜会溶解氧气和二氧化碳等气体，形成电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）与铁本身形成了许多微小的电极。
铁原子失去电子变成亚铁离子进入溶液，发生氧化反应：Fe 2e⁻＝Fe²⁺。
而在另一些区域，氧气得到电子发生还原反应：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
这样，电子从铁原子转移到氧气，形成了电流，导致铁不断被腐蚀。
不同的金属在电化学序列中的位置不同，其活泼性也不同。
位置越靠前的金属，越容易失去电子发生氧化反应，也就越容易被腐蚀。
例如，锌比铁活泼，在锌铁原电池中，锌会优先被腐蚀，从而保护了铁，这就是常见的牺牲阳极的阴极保护法的原理。
二、金属电化学腐蚀的类型1、析氢腐蚀在酸性较强的环境中，金属发生电化学腐蚀时，氢离子在阴极得到电子生成氢气，这种腐蚀称为析氢腐蚀。
例如，铁在酸性溶液中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：2H⁺＋ 2e⁻＝ H₂↑2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性环境中，金属发生电化学腐蚀时，氧气在阴极得到电子，与水共同作用生成氢氧根离子，这种腐蚀称为吸氧腐蚀。
如铁在潮湿空气中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻三、金属电化学腐蚀的影响因素1、金属的本性不同的金属在相同的环境中，其腐蚀速率往往不同。
金属的电化学腐蚀与防护论文
金属的电化学腐蚀与防护姓名：学号：摘要：腐蚀现象都是由于金属与一种电解质（水溶液或熔盐）接触，因此有可能在金属／电解质界面发生阳极溶解过程（氧化）。
这时如果界面上有相应的阴极还原过程配合，则电解质起离子导体的作用，金属本身则为电子导体，因此就构成了一种自发电池，使金属的阳极溶解持续进行，产生腐蚀现象。
关键词：电化学腐蚀原理局部腐蚀防护与应用Summary: Decay phenomena to all contact a kind of electrolyte(aqueous solution or Rong salt) because of metal, therefore probably take place in metal/electrolyte interface anode deliquescence process.(oxidize)At this time if there is homologous cathode on the interface restoring a process match, the electrolyte then contains the function of ion conductor, metal then is electronics conductor, therefore constituted a kind of self-moving battery, make the metal anode deliquescence keeps on carrying on, the creation decays a phenomenon. Keyword:Give or get an electric shock chemistry corrosion principle the crystal decay the even corrosion decays protection and application to plate 1 F in response to the dint anode protection引言：。
金属的腐蚀与防护
电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 极 正极C(+) 2H++2e-=H2↑ 反 应 总反应: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较
化学腐蚀 条件 金属与所接触 质直接反应
电化学腐蚀 不纯金属或合金 与电解质溶液接触
（2H2O 2H+ + 2OH-）
总的过程：Fe+2H2O = Fe(OH)2 + H2↑
Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3， Fe(OH)3 及其脱水产物Fe2O3· 2O、Fe2O3等是红褐色铁 xH 锈的主要成分
钢铁的电化学腐蚀（二）
（吸氧腐蚀：水膜成弱酸性、中性或碱性）
2+
Fe Fe
钢铁腐蚀的影响因素
金属本性对腐蚀的影响
金属越活泼，越易失电子，化学腐蚀越严重；
材料活泼性差异越大，原电池反应越快，越易腐蚀；
电解质溶液对腐蚀的影响
金属在电解质溶液中腐蚀快于在非电解质 溶液中腐蚀；
金属在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电 解质溶液中的腐蚀；
五、常见的化学电源
1.干电池
电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液：NH4Cl、 ZnCl2 淀粉糊； 还填有MnO2 和碳粉.
3.铅蓄电池
电极：Pb为负极；PbO2为正极. 电解液:H2SO4溶液
放电时:化学能转化为电能
负极(Pb)： Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4
正极(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O
充电时：电能转化为化学能
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第六章 电化学保护
2．参比电极 有甘汞电极、氯化银电极、硫酸亚汞电极或氧化亚汞电极，根据介
质性质和使用要求选定。 铂在硫酸中，银在盐酸中或食盐水中，锌在碱性溶液中具有稳定电
位，也可作参比电极使用。 参比电极应分别设置在距离阴极近、中、远三处，平时以中间为监
控标准，近、远处的参比电极可用来观察电位分布或临时使用。 3．电器设备
第六章 电化学保护
五、应用举例（表6-2）
表6-2 阳极保持应用举例
设备名称 设备材料
介质
保护措施
保护效果
有机磺酸中 和罐
不锈钢
20%NaOH中加 RSO3H中和
铂阴极，钝化区 电位范围250mV
孔蚀明显减少，产品含 铁由（250～300）×106减少至（6～20）×10-
6
纸浆蒸煮锅
碳钢 （2.5m， H 12m）
第六章 电化学保护
2．联合保护
阳极钝化法与其他防腐方法相结合的联合保护技术往往具有更好 的防腐效果，经常采用的联合保护是阳极钝化法。
主要有下列三种方式，即与涂层结合、与缓蚀剂结合或与电偶结 合。
例如：由于硫酸中的钛与碳或铂（电偶）相连接、热硫酸中的铬 钢与Fe3O4 + MnO2相连接时可处于钝化稳定区，当初期使设备强制钝 化后，就可以用电偶方式保持其钝化状态。
第六章 电化学保护
三、系统结构
包括恒电位仪、辅助阴极、参比电极和被保护结构物，以及附设电路和仪表等。 1．阴极材料
要求耐蚀，机械强度好，不发生氢脆。 浓硫酸中可使用铂、金、铸铁等； 稀硫酸中可使用银、铝青铜、石墨； 盐水中可使用高镍或高铬合金、碳钢； 碱液中可使用碳钢。 阴极设置力求最佳电流分布，使被保护的结构物整体均处于钝化稳定区。阴极 安装应当绝缘、牢固、方便维修。阴极引出线与被保护体之间绝缘良好，并进行绝 缘密封。
NaOH100g·L-1， Na2S 35 g·L-1， 180℃
致钝电流4000A， 腐蚀速度由1.9mm·a-1降 维钝电流600A 至0.26mm·a-1
硫酸储槽
硫酸槽加热 盘管
铁路槽车
碳化塔冷却 水管
碳钢
不锈钢， 面积 0.36m2 碳钢
碳钢
H2SO4<85%，含有 机物，27℃～65℃； H2SO4 89%
因此，ip越小越好，且消耗电能少。根据电解定律可以求出钝化膜的溶 解速度Km与ip的关系为：
Km＝N×ip／26.8（g·m-2·h-1）
（6—1）
式中：N——钝化膜的化学当量（g）；
ip——钝化膜的维钝电流密度（A·m-2）； 26.8——电化学当量（A·h），26.8A．h＝96500 C。
（3）钝化（区）电位（E钝）：是使金属维持钝化状态的电位，其范围越 宽越好。
恒电位仪，工业用一般要求为6～24V，50～500A。根据阳极保护 三参数和被保护体的面积估算。配电与走线要求安全合理，注意接地， 防止杂散电流腐蚀。
第六章 电化学保护
四、阳极保护方式
1．单纯阳极保护
有连续通电式和间歇通电式。
用同一套电器设备同时满足icp和ip的要求，往往遇到实际困难。因为二者数 值 往 往 相 差 几 个 数 量 级 ， 如 ： 在 100℃H2SO4 中 ， 对 于 碳 钢 icp ＝ 100A·m-2 ， ip ＝ 0.5A·m-2；在30%HNO3中，对于碳钢icp＝10000 A·m-2，ip＝0.2A·m-2，为解决这 一矛盾，可以采取逐渐加液连续通电式或连续钝化式。
极化电流密度（i）越大，转化为钝化状态所需时间（t）越短，其 间大体有如下关系：
（i－icp）×t＝常数 实际应用中要求icp越小越好，若太大则极化初期消耗功率大，使 设备庞大而造价较高。
第六章 电化学保护
（2）维钝电流密度或稳定钝化电流密度（ip）：是钝化状态下维持电位稳 定所需电流密度（A·m-2），它主要用于补充钝化膜的溶解。
一、原理 由E-pH图可见，当电极发生阳极极化而电位正移时，金属由活 化腐蚀区过渡到钝化稳定区，使腐蚀过程的阴极控制变为阳极控制。 只有能够发生阳极钝化的情况下才适用于该方法，极化状态必须保持 在钝化区。
第六章 电化学保护
二、参数
由钝化曲线可以看出，阳极保护的主要参数是： （1）致钝电流密度，或临界电流密度（icp）：是产生钝化所需最小 阳极极化电流密度（A·m-2），它相当于金属阳极溶解的最大值，只有 超过此值的电流部分才能形成钝化膜。
碳化塔冷却 水管
碳钢
NH4OH， NH4HCO3，40℃
使用1a多，效果显著
注：阳极保护在含有Cl-的介质中慎用；工程设计中注意绝缘和参比点的选择。
第六章 电化学保护
§6.2 阴极保护
一、基本原理 阴极保护是将被保护金属阴极极化，
使之处于热力学稳定区，从而减轻或防止 金属腐蚀的电化学方法。
钼阴极
Байду номын сангаас
防蚀率约84% 铁离子从40×10-6 降至12×10-6
70℃～90℃H2SO4 100℃～120℃
阴极：哈氏合金， 经过140h保护后，表面
参比：不锈钢
和焊缝良好
NH4OH，NH4NO3， 与尿素混合液
阴极：碳钢，参 比：铸铁
效果显著
NH4OH， NH4HCO3，40℃
表面涂环氧；阴 极：碳钢，参比： 保护1～3a，效果显著 不锈钢喷铝，涂 （化肥厂较好） 环氧
金属的腐蚀与防护
教学课件
第六章 电化学保护
应用电化学极化的方法来防止和减轻金属腐蚀的方法 称为电化学保护。
主要有阳极保护和阴极保护两种类型。 另外，为了减轻电解腐蚀（主要是杂散电流腐蚀）所 采取的排流防蚀技术及区域保护技术也进行了阐述论述。
第六章 电化学保护
§6.1 阳极保护 对腐蚀介质中的金属结构物进行阳极极化，使其表面形成钝化膜， 并通电维持其钝化状态，从而显著降低腐蚀速度的保护措施称为阳极 保护。 主要用于有氧化性且无Cl-的酸、碱、盐溶液中，要求材料必须具 有钝化性，因此在海洋环境中忌用阳极保护，因为海水中含有大量Cl-。
逐渐加液连续通电式是采取逐步加液，逐步钝化，直至容器中盛满液体和完 全钝化，在此过程中，所需电流一直维持较小数量级。
连续钝化式是预先涂覆临时性涂层，由于涂层有针孔，露出的面积很小，钝 化电流也较小，实际使用过程中涂层逐渐破损，破损处很快钝化，直至涂层完全 剥落，容器完全钝化，但其致钝电流却始终较小。