腐蚀与防护6修改后
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教学反思(优秀6篇)
金属的电化学腐蚀与防护教学反思（优秀6篇）金属的电化学腐蚀与防护教学反思篇一本节课的教学任务是两个考点：1、比较金属活动性顺序的方法；2、以金属为主线的工业流程图。
这两个考点运用的知识都是金属的化学性质和金属的活动性顺序。
通过本节课的教学及课后的思考，反思如下：一、行之有效的方法1、采用学生自主学习的课堂模式。
学生通过思考、讨论、分析、归纳、总结等过程，既掌握和巩固了考点的知识，又提升了学习的能力。
2、通过先练习考题再归纳总结的学习方法，学生从点到面的学习过程中，学会整合知识，培养学生举一反三，触类旁通的能力。
3、通过自己思考、归纳总结，学生对知识的理解和掌握都更加透彻。
反馈在学生作业[课后提升]中，大部分学生的做题思路清晰，答案准确率高。
4、课堂上请学生讲解思路、归纳和总结知识的次数比较多。
很好的培养了学生的表达能力和语言组织能力。
由于长期的积累，所以大部分学生的语言组织表达能力都较好。
5、在思考、讨论、归纳、总结等环节活动汇报成果时，没有采用学习小组长汇报成果，而是采用点名汇报的方式。
让学生在学习活动中的参与面更广，避免有学生没有有效参与到自主学习的各个环节中。
这对教学中的全体性很有必要。
二、不足之处1、进行堂上练习，这对及时反馈所学知识的巩固与运用非常有必要，而本节课的堂上练习较少，大部分在[课后提升]中完成。
这是本人在以后的课堂教学和课堂设计中应改进和完善的地方。
2、化学是一门与生活息息相关的学科，在化学的教学中应结合生活实际，把知识运用在解决生活中的问题。
本课在以金属为主线的工业流程图的。
学习中有进行有关生活、生产中问题解决的教育教学。
但本课总体与生活的联系较少，这也是本节课的教学中有待改进的地方。
总体上，本人认为这是一节温暖的实效复习课。
虽然没有引人入胜的引入，也没有流连忘返的结尾，但课堂气氛融洽，师生的情感交流真挚；虽然不足之处很多，要改进的地方也很多，但学生和老师都得到了成长，收获了过程，也收获了结果！金属的电化学腐蚀与防护教学反思篇二今天上完这节课，得到与会专家和同行的一致好评。
金属腐蚀与防护 第6章 金属的钝化
精品课件
• 金属钝化的定义
在一定条件下，当金属的电位由于外加阳
精品课件
（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 ，
• 阳极钝化的阳极极化曲线
（1）AB段，称为活性溶解区
阳极反应式 如 Fe Fe2+ + 2e
（2）BC段，称为钝化过渡区
阳极反应式 如 8e
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ +
（3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化区
阳极反应式如 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 6H+ + 6e
０．２
电
流
０．１
密
度
０
(mA/cm2)
１．０
０．５
０ ０．１
０ ０．１ ０．０５
０ ０．０５
Fe
INH2SO4
Au 3NHCL
Zn 4NNaoh
Ni
INH2SO4
Cr
INH2SO4
几
种
金
属
的
阳
（ 根
极 钝
据 Ｆ
化
ｒ ｓ
曲
ｎ ｃ
线
ｋ
）
０
－０．１
０
１．精０品课件 ２．０
电位（Ｖ．ＳＨＥ）
• 钝化参数
第六章 金属的钝化
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。
二氧化碳的腐蚀与防治-修改版
结论及建议
随着我国经济的发展，对材料的需求也在不断增长，材料的防腐工作对我国经济发展的重要性也越来越受到重 视。针对二氧化碳的腐蚀问题，应加强预防措施的研究，实行科学管理，对环境参数进行严格监控，以延缓二 氧化碳腐蚀的发生。
二氧化碳腐蚀与水质呈正相关，水垢等都会对二氧 化碳腐蚀产生影响。
湿度
二氧化碳与空气湿度有关，湿度高的环境容易引起 二氧化碳腐蚀。
防治二氧化碳腐蚀的方法
1
涂层保护
利用涂层隔绝II静触电腐蚀环境与金属表
缓蚀剂的添加
2
面的接触，起到隔离作用。
通过缓蚀剂的加入改善酸性环境，从而
减缓二氧化碳腐蚀的发生。
பைடு நூலகம்
3
金属的阳极保护
离子反应
二氧化碳的水溶液中会形成底物离子，可以直接与金属反应，形成腐蚀产物。
电化学反应
形成了酸性环境，发生了金属的离子化，此过程汲取了电子，从而形成了电位。
二氧化碳腐蚀的影响因素
温度
二氧化碳腐蚀与温度呈正相关，高温环境下变得更 容易发生。
材料
材料的成分、结构、加工质量等都会对腐蚀有很大 的影响。
水质
案例分析：二氧化碳腐蚀的实际应用
电站水冷却系统的设 计
电站水冷却系统的设计，必须 要对二氧化碳的腐蚀现象有很 深入的了解，从而设计出能够 有效解决腐蚀问题的水冷却系 统。
高速列车车轮的设计
高速列车要承担高速高载荷的 作业，需要在车轮的设计中避 免二氧化碳的腐蚀现象，从而 确保列车的安全性。
食品加工设备的采购
二氧化碳的腐蚀与防治修改版
二氧化碳的腐蚀是一种被广泛应用的腐蚀形式。本次演讲将深入探讨二氧化 碳腐蚀的机理、影响因素以及防治方法。
金属的腐蚀与防护教学反思
?金属的腐蚀与防护?教学反思?金属的腐蚀与防护?教学反思我国著名教育家的陶行知先生指出：“我以为好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学．〞美国心理学家罗斯也说过：“每个老师应当忘记他是一个老师，而应具有一个学习促进者的态度和技巧〞。
本节课是讲读课，是原电池和电解池理论在消费生活中的实际应用，通过本节学习使学生感受理论的力量，并学会解决一些实际问题。
而自学加讲读的内容，学生学习积极性不高。
为了较好的完成教学内容，我遵循维果茨基的知识建构理论指导学生阅读课文P84—1、2自然段引入课题。
通过控制阅读节奏、交流对问题的看法培养学生自学才能、阅读才能。
使人人都有收获，感受成功。
在学习钢铁的电化腐蚀时，通过列表分析钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的条件和电极反响，理解钢铁常见的腐蚀原理并由此推知金属防腐的方法。
〔1〕外加电流阴极保护法(水库水闸的保护、轮船的船体保护)〔2〕牺牲阳极阴极保护法〔轮船船体连接锌块、输油输气管道〕(3)电镀防腐〔4〕刷漆等等为了强化钢铁的电化腐蚀，引导学生谈谈在生活中常见的防腐措施：学生说了许多〔1〕热水器的防腐措施是水箱安装镁棒。
〔2〕自来水管采取镀锌水管。
〔3〕暖气片刷防锈油漆等等。
最后引导学生做书上的习题进展稳固练习，活泼课堂气氛。
作业反响：通过作业反响出一局部学生不会比拟吸氧腐蚀和析氢腐蚀的异同，看来在教学中我无视了指导学生应用比拟法，有时候仅仅是在列表比拟时多问一句就解决了问题，今后一定要注意。
?金属的腐蚀与防护?教学反思我国著名教育家的陶行知先生指出：“我以为好的先生不是教书，不是教学生，乃是教学生学．〞美国心理学家罗斯也说过：“每个老师应当忘记他是一个老师，而应具有一个学习促进者的态度和技巧〞。
本节课是讲读课，是原电池和电解池理论在消费生活中的实际应用，通过本节学习使学生感受理论的力量，并学会解决一些实际问题。
而自学加讲读的内容，学生学习积极性不高。
为了较好的完成教学内容，我遵循维果茨基的知识建构理论指导学生阅读课文P84—1、2自然段引入课题。
高中化学 金属的腐蚀与防护(解析版)
课时34 金属的腐蚀与防护1．关于金属腐蚀的叙述中，正确的是( )A ．金属被腐蚀的本质是M ＋n H 2O===M(OH)n ＋n 2H 2↑ B ．马口铁(镀锡铁)镀层破损后被腐蚀时，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【答案】C【解析】金属腐蚀的本质主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质相接触，腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
A 中金属腐蚀的本质应包括化学腐蚀和电化学腐蚀，为M －n e －===M n ＋；B 选项中Sn 、Fe 构成电化学腐蚀，主要是Fe －2e －===Fe 2＋，铁先被腐蚀。
常温下，空气中的金属主要发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，难以和非金属氧化剂(Cl 2、S)等反应，发生化学腐蚀。
2．下列叙述中正确的是( )A ．原电池的负极发生还原反应B ．电化学腐蚀的实质是金属单质失去电子形成阳离子，而电子直接转移给氧化剂C ．金属在中性环境中主要发生析氢腐蚀D ．钢铁在潮湿环境中锈蚀时，开始生成Fe(OH)2，而后逐渐变成Fe(OH)3和Fe 2O 3·xH 2O【答案】D【解析】不论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，都是先生成Fe(OH)2，再逐渐转变成Fe(OH)3和Fe 2O 3·xH 2O 。
3．以下防腐措施中，属于电化学保护法的是( )A ．用氧化剂使金属表面生成致密稳定的氧化物保护膜B ．在金属中加入一些铬或者镍制成合金C ．在轮船的船壳水线以下部分，装上一锌锭D ．在金属表面喷漆【答案】C【解析】在轮船的船壳水线以下部分，装上锌能形成铁锌原电池，锌为负极，被腐蚀，铁被保护。
4．铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易发生腐蚀的主要原因可描述为( )A ．形成原电池，铝作负极B．形成原电池，铜作负极C．形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D．铝质铆钉发生了化学腐蚀【答案】A【解析】金属铝发生的是电化学腐蚀，铝比铜活泼，故金属铝是负极，电流的流动方向与电子的流动方向恰好相反，应是由铜经导线流向铝。
高三化学金属的电化学腐蚀与防护试题答案及解析
高三化学金属的电化学腐蚀与防护试题答案及解析1.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下：A．在pH<4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀B．存pH>6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀C．在pH>14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2+4H++4e-=2H2OD．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓【答案】C【解析】A、酸性条件下，碳钢发生析氢腐蚀，Fe-2e-= Fe2+，正确；B、当pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀，负极电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，正确；C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应O2+2H2O+4e-=4OH-，错误；D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，正极上氧气生成氢氧根离子速率减小，所以碳钢腐蚀速率会减缓，正确，答案选C。
【考点】考查金属的电化学腐蚀的种类与发生条件的判断2.铜板上铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层酸性水膜后铁铆钉会被腐蚀，示意图如下。
下列说法不正确的是A．因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀B．若水膜中溶解了SO2，则铁铆钉腐蚀的速率变小C．铜极上的反应是2H+ + 2e- ="=" H2↑，O2+ 4e- + 4H+ ="=" 2H2OD．在金属表面涂一层油脂，能防止铁铆钉被腐蚀【答案】B【解析】A、因铁的金属性比铜强，所以铁铆钉被氧化而腐蚀，正确；B、若水膜中溶解了SO2，使溶液酸性增强，氢离子浓度增大，则铁铆钉腐蚀的速率变大，错误；C、从图中可看出，铁同时发生析氢和吸氧腐蚀，铜极是正极，发生的反应是2H+ + 2e- ="=" H2↑，O2+ 4e- + 4H+ ="="2H2O ，正确；D、在金属表面涂一层油脂，隔绝氧气，能防止铁铆钉被腐蚀，正确，答案选B。
【考点】考查金属腐蚀原理及防护3.下列说法不正确的是：A．通过煤的干馏可获得苯、甲苯等芳香烃B．在海轮外壳装上锌块，可减缓船体的腐蚀速率C．电渗析法、离子交换法中，只有后者可以应用于海水的淡化D．我国城市推广使用清洁燃料是压缩天然气类和液化石油气类【答案】C【解析】A、煤干馏可得煤焦油，煤焦油中含有苯、甲苯等芳香烃，正确；B、在海轮外壳装上锌块，形成原电池时，Zn为负极，Fe为正极，可减缓船体的腐蚀速率，正确；C、电渗析法、离子交换法都可用于海水的淡化，错误；D、压缩天然气类主要成分是甲烷，液化石油气主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，燃烧时产生污染物较少，是我国城市推广使用的清洁燃料，正确。
第四章 第三节 金属的腐蚀与防护
第四章 化学反应与电能
必备知识·自主预习
关键能力·新知探究
课时作业
2．在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种 普遍采用的防护方法。 (1)在钢铁制品的表面喷涂_油__漆_、矿__物__性__油__脂__或覆盖搪瓷、塑料等。 (2)用电__镀__等方法在钢铁表面镀上一层锌、锡、铬、镍等金属。 (3)用化学方法在钢铁部件表面进行发__蓝__处理(生成一层致密的四氧 化三铁薄膜)。 (4)利用阳__极__氧__化__处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜而钝 化等。另外，采用离子注入、表面渗镀等方式在金属表面也可以形成稳 定的钝__化__膜__等。
第四章 化学反应与电能
必备知识·自主预习
关键能力·新知探究
课时作业
2．下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是( ) A．钢管与电源正极连接，钢管可被保护 B．铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀 C．钢管与铜管露天堆放在一起时，钢管不易被腐蚀 D．钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是 Fe－3e－===Fe3＋
第四章 化学反应与电能
必备知识·自主预习
关键能力·新知探究
课时作业
AD [题图所示吸氧腐蚀中，铁作负极，铜作正极，溶解了 O2 的 水膜作电解质溶液，正极电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A 错误；负极电极反应式为 Fe－2e－===Fe2＋，Fe2＋和正极产生的 OH－结 合生成 Fe(OH)2，Fe(OH)2 不稳定，容易被空气中的 O2 氧化生成 Fe(OH)3，化学方程式为 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，B 正确； 形成的原电池中铜作正极，负极失电子容易被腐蚀，正极被保护，所以 铜不被腐蚀，C 正确；腐蚀过程中，外电路上电子从负极铁流向正极铜， D 错误。]
(完整版)金属腐蚀与防护课后习题答案
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ϕMoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2MgO 1.0 CaO 0.7MoO3 WO3 V2O5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。
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，ϕ值适中。
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(2)影响阴极极化曲线
使真实阴极极化曲线向上、向右移动 使阴极反应在金属表面上更容易进行。比如铬镍不 锈钢在稀硫酸中不能钝化，加入低氢过电位合金元 素Pt，能够钝化 增加溶液的氧化性，增大总的阴极电流密度。如加 入强氧化剂(铬酸盐，硝酸盐，亚硝酸盐等)、通氧或 增大溶解氧浓度
Fe在稀硝酸中，H+和 NO3-氧 化能力和浓度都不够高，不
• 钝化现象： 金属表面形成了一层极薄的钝化膜，使金属由
活化态变为钝态。 • 自钝化：金属通过与钝化剂相互作用在开路状态发生钝化。 • 自钝化金属: 能发生自钝化的金属 如Cr、Al、Ti在空气中或含氧溶液中被氧钝化 • 钝化剂：能使金属发生钝化的物质
钝化导致的变化？ 金属 钝态 电极电位 正 Fe：-0.5~-0.2V 0.5~1.0V Cr：-0.6~-0.4V 0.8~1.0V 接近Au、Pt的电位 例如，钝化的Fe在Cu盐中无法置换出Cu
cp cp
(3)C-D区——稳定钝化区/钝化区 金属处于稳定钝态，表面 生成一层耐蚀性好的钝化膜
电流密度几乎与电极电位
无关 ip ：维钝电流密度
EF 钝化过渡区 E cp Ecp
2Fe＋3H2OFe2O3 ＋6H+ ＋6e
lgip lgicp
(4)D - E区——过钝化区 当电极电位进一步升高， 电流随电位升高而增大，钝
——制造与强腐蚀氧化性介质接触的化工设备
铁、镍＋碱性介质：易钝化 ——铁镍用于碱性溶液中的不溶性阳极 • 钝化一定是好事？ 电池、电镀中可溶性阳极的钝化会导致工作电流
降低
2.5.2 金属钝化的电极过程
• 钝化特征曲线：
EF 钝化过渡区 E cp Ecp
lgip
lgicp
金属钝化过程的阳极极化曲线示意图
3. 钝化膜的电学性质
大多数钝化膜介于半导体和绝缘体之间的弱的电子导体， 氧化还原反应可通过电子的隧道效应来完成，电子可在隧道效 应的作用下穿过钝化膜，使钝化膜具有电子导体的性质。
• 钝化金属的溶解是通过钝化膜来进行的。 钝化膜的溶解过程可表示为： M Mn+（钝化膜）＋ne Mn+（钝化膜） Mn+（水溶液）
— 钝化剂
icp
• 提高介质同金属表面的相对 运动速度，如增加搅拌，扩散
层减薄，使id>icp
• 对于非钝化金属：除氧减轻 腐蚀 • 对于易钝化金属，不恰当的
2 id1 icp
除氧，使不锈钢、Ti等钝化膜 破坏后得不到修补，增加腐蚀
极化曲线测量方法
（1）控制电流法
（2）控制电位法
2.5.3 钝化膜
达到或超过一定值后，金属发生从活化状态到钝化状态的转变， 金属的溶解速度降至一个很低的值，并且在一定电位范围内基 本保持不变。
化学钝化：
金属与钝化剂的化学作用而产生钝化作用 电化学钝化和化学钝化，二者无本质区别 两种方法都使溶解金属的表面发生某种突变，使溶解 速度急剧下降
钝化的实际意义
• 钝化的实际应用情况？ 不锈钢＋强腐蚀氧化性介质：易钝化
2.5.4 钝化理论
成相膜理论和吸附膜理论
成相膜理论：
金属溶解时，可在其表面 上生成一种致密的、覆盖性良
好的固体产物薄膜。该膜形成 的独立相（成相膜）的厚度约 为1～10nm。 由于成相膜的存在，可把 金属表面与介质隔离开来，增 加了电极过程的困难，显著地 降低了金属的溶解速度。
吸附膜理论 金属钝化不需要生成成相的 固态产物膜，而只要在金属表 面或部分表面上生成氧或含氧 粒子的吸附层。 当这些粒子在金属表面上 吸附后，改变了（金属／溶液 ）界面上的结构，使阳极反应 的激活能显著升高。
I
i’max
I
i’’
max
I
• 金属的自钝化： — 由于腐蚀介质中氧化剂的还原而促成的金属钝化
• 条件：
— 氧化剂的氧化还原平衡电位要高于该金属的致钝电位
，即Ee, c>Ecp
— 氧化剂的还原反应的阴极极化电流密度度必须大于 金属的致钝电流密度，即ic>icp
易钝化金属在不同介质中的钝化行为
I：氧化剂的氧化性很弱
金属发生钝化的原因： 当金属处于一定条件时，介质中的组分直接同金
属表面的原子相结合或与溶解生成的金属离子相结合， 在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持 在很低的溶解速度的膜，叫做钝化膜。 钝化膜可以是单分子层至几个分子层的吸附膜， 也可以是三维的氧化物或盐类成相膜。
钝化膜的类型
1. 吸附膜（二维）: 由氧或其它物质的单分子或多分子层组成。 如：Fe－Cr合金在酸性溶液中形成氧或氢氧化
足以使 Fe 阳极极化到维钝电
位和致钝电流密度： 1 、 2 ， 活化 提高硝酸浓度， NO 3 - 的平衡 电位正移，达到并超过致钝 电流密度：3，钝化 但对于Ni：4，活化
• 若阴极过程由扩散控制，则自钝 化还与影响扩散的因素有关 • 氧浓度不大时，Ee,O2较低， id1< icp，交点1在活化区 • 提高氧浓度，Ee,O2正移， id2> icp, 交点2在钝化区 • 氧使金属溶解—去极化剂 • 氧与溶解产物结合生成钝化膜
变，开始钝化，电流密度急剧
下降，处于不稳定状态 E cp ：致钝电位 / 临界钝化电 位/钝化电位 icp ：致钝电流密度 /临界钝 化电流密度 Ecp icp标志着金属钝化的开始 EF ：弗莱德 ( Flade )电位 /活 化电位
3Fe＋4H2OFe3O4 ＋8H+ ＋8e
lgi lgipp lgi lgicp cp E Ecp cp 钝化过渡区 钝化过渡区 E EF F E E
如铁在硝酸溶液中 w < 30％：硝酸浓度上升，腐蚀速率增加 w=30%~40%：腐蚀速率最大 w >40％：硝酸浓度上升，腐蚀速率急剧 降低，碳钢电位正移，强烈阳极极化——
腐 蚀 速 率 w（硝酸）% 腐 蚀 速 率 w（硝酸）% 蚀 速 率
w（硝酸）%
钝化
w = 80％：腐蚀速率又增加——过钝化
如:不锈钢在含氧（钝化）和脱氧（活化）硫酸中的腐蚀
III：中等浓度的氧化剂
• 阴阳极极化曲线1个交点 • E：钝化区
• 只要将金属浸入介质，就自然 成为钝态 • 如:铁在中等浓度硝酸中 不锈钢在含有Fe3＋的H2SO4中 高Cr合金在H2SO4和HCl中 • 满足条件： 阴极反应电位远高于维钝电位, 微电池的作用足以使阴极电流 超过致钝电流
定义：
钝化 在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或 局部阳极电流而向正方向移动时，使原先活性溶解 着的金属表面状态发生某种突变，导致金属的溶解 速度急剧下降。金属表面状态的这种突变过程称为 金属的钝化 金属钝化后所获得的耐腐蚀性质 金属钝化后所处的状态
钝性 钝态
阳极钝化或电化学钝化 ：
金属在一定介质中进行阳极极化时，当外加电流或外加电位
4. 氢氧化物沉积层覆盖的成相膜： 如 Fe 在中性溶液中形成的钝化膜，
其氧化物成相膜的厚度与电位成线性关 系，而外层沉积层厚度与电位无关。
5 . 同组成的多孔膜覆盖的成相膜： 如Al在阳极氧化后，在其表面形成多 孔的氧化物膜。
钝化膜的特征
1. 钝化膜很薄，例如铁的化学钝化膜为1～10nm。 2 . 钝 化 膜 的 结 构 可 以 是 晶 态 ， 也 可 以 是 非 晶 态 。 Fe3O4 、 FeOOH、-Fe2O3 膜和TiO2 膜是具有晶态结构，而不锈钢上的 钝化膜则是非晶态结构。
1.金属阳极钝化曲线四个区域
(1)A-B段——活化溶解区
金属按正常的阳极 溶解，曲线从金属腐蚀 电位出发，电流随电位
的升高而增大 ，服从
Tafel规律
Ecp EF 钝化过渡区 E cp
MMn+ ＋ ne FeFe2+ ＋ 2e
lgip lgicp
(2) B-C段——活化—钝化过渡区 当电极电位到达某一临界值 E c p 时，金属表面状态发生突
(ic ) E p ic p
Ecp 能够自钝化的体系的阳极和阴极曲线
实现自钝化的途径
(1)影响阳极极化曲线 使阳极极化曲线向左、向下移动使阳极极化曲线的 icp减小和Ecp负移 提高金属材料的钝化性能，比如Fe中加入Cr制成不 锈钢，钝化性能大大增强
加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使维钝电位和 维钝电流密度降低
• 谁能使金属钝化？——钝化剂 强氧化剂（硝酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等） 非氧化介质（Mg在HF中，Mo、Nb在HCl中） 溶液和大气中的氧
钝化剂的钝化能力Vs.氧化能力，一致吗？
No！ 与阴离子对钝化过程的影响有关
• 氧化能力（氧化还原电位）：H2O2/KMnO4 > K2Cr2O7 Na2S2O8 > K2Cr2O7 • 对铁的钝化作用：H2O2/KMnO4 < K2Cr2O7 Na2S2O8不能使铁钝化
典型金属电极钝化过程的阳极极化曲线包括四部分： 活性（阳极溶解）区、（活化－钝化）过渡区、（稳定）钝化区、过钝化区
• 如果画出阳极极化曲线和不同的阴极极化曲线：
曲线交点可能处于不同电位区
－腐蚀速度相差Biblioteka 大EEcorr E Ec0
E
Ecorr Ec0
Ec0 Ecorr Ea0 Ea0 Ea0
imax
IV：强氧化剂 • 阴阳极极化曲线1个交点 • F：过钝化区 • 钝化膜被溶解 例如：不锈钢在浓硝酸中
• 理论阳极极化曲线与实测极化曲线：
Ecp icp
icp
金属自钝化条件
氧化剂（钝化剂）的氧化还原平衡电位高于该金属的致 Ee,c Ecp 钝电位 氧化剂还原反应在电位为Ep时的电流密度大于金属的致 钝电流密度
硕士研究生课程教学