金属腐蚀与防护课后习题(DOC)

腐蚀与防护试题

1、Fe—H2O的E—pH图说明该钢铁的防腐应用。

金属的E—pH图的应用

预计一定条件下的金属腐蚀行为；反应金属自发腐蚀热力学倾向；指明金属实施保护的可能性与方向。总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。常见金属在中性介质中都比较稳定。应用举例：当一定环境条件时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。

3、大阴极小阳极会加速腐蚀速率

如钢管的氧化膜是金属热轧后与空气反应生成蓝黑色氧化铁层。该氧化层不仅比金属目材还硬，而且相对于目材金属他是阴极，而目材纯金属相对是阳极。腐蚀纯金属阳极来保护相对是阴极氧化皮地坪漆。如果大面积氧化皮之中有破损，破损部位是阳极，周围的氧化皮就是阴极，这就形成了大阴极小阳极。大阴极小阳极会加速腐蚀速率。

如果储罐的底部有泥沙沉积，泥沙和钢接触的部位氧气含量就很低，而泥沙周围的钢的表面氧气含量就相对很高。氧气含量高的区域相对其他氧气含量低位置是阴极，氧气含量低的位置就相对是阳极，从而形成氧气浓度电池，促进氧气含量低的位置的腐蚀。

相互搭接的表面，开裂涂层的下面阴极保护，空洞位置等都会形成氧气浓度腐蚀电池，腐蚀也都很快，因为在他们四周氧气含量相对都很高。

4、腐蚀极化图说明其应用。

腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。腐蚀极化图的应用

（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素

(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）

(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）

(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）

(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。

（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。

5、阳极型缓蚀剂

阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控制，阳极被钝化。硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀目的的。因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂，阳极型缓蚀剂要求有较高的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的部位造成点蚀。

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ϕ = V MO / V M = m' ρ /（ m ρ ' ）

当 ϕ > 1 金属氧化膜具备完整性条件

部分金属的ϕ值

氧化物 ϕ 氧化物 ϕ 氧化物 ϕ

MoO 3 3.4 WO 3 3.4 V 2O 5 3.2

Nb 2O 5 2.7 Sb 2O 5 2.4 Bi 2O 5 2.3

Cr 2O 3 2.0 TiO 2 1.9 MnO 1.8

FeO 1.8 Cu 2O 1.7 ZnO 1.6

Ag 2O 1.6 NiO 1.5 PbO 2 1.4

SnO 2 1.3 Al 2O 3 1.3 CdO 1.2

MgO 1.0 CaO 0.7

MoO 3 WO 3 V 2O 5 这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于ϕ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。

Cr 2O 3 TiO 2 MnO FeO Cu 2O ZnO Ag 2O NiO PbO 2 SnO 2 Al 2O 3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在， ϕ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 ϕ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

④与环境电位密切相关

⑤有次生产物

4、解释现象：试验1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解。

试验2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。

试验3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。

答案：在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。

Zn → Zn 2+＋2e 阳极

2H +＋2e(Cu) →H 2↑ 阴极

锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。

结论：将两种不同电极电位的金属相互接触（或用导线连接）放入同一种电解质溶液中。 现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。

5、解释现象：试验：3%NaCl 水溶液1滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K 3Fe(CN)6)和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。