电化学保护
高中化学电化学保护法
高中化学电化学保护法电化学保护法是一种保护金属腐蚀的方法，通过利用电化学原理，将金属与特殊金属或化合物连接在一起，形成电池系统，从而减缓金属的腐蚀速度。
在工业生产和日常生活中，电化学保护法被广泛应用于金属结构、管道、船舶等领域，起到延长金属使用寿命、节约资源的作用。
1. 电化学保护原理电化学保护法主要通过两个原理来实现金属的保护：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是指通过在金属表面形成一个保护层，使其成为阳极，从而抑制金属的电化学反应。
常见的阳极保护方法有镀层、热浸镀、电解镀等。
例如，在钢铁制品上镀一层锌，形成锌层保护钢铁，就能有效避免钢铁的腐蚀。
阴极保护是通过在金属表面形成一个促进电子流动的保护层，使其成为阴极，从而减少金属的电化学反应。
常见的阴极保护方法有通过外加电流保护、利用阳极保护金属等。
通过外加电流保护是指将金属与一个更活泼金属连接起来，通过外部电源加在金属上，使金属表面形成一个保护层。
例如，将镁棒与铁件连接，并施加外部电源，使镁成为阴极，起到防腐蚀的作用。
2. 电化学保护法的应用2.1. 工业领域在石油、化工、电力等工业领域，金属设备常常会受到腐蚀的侵害，使用电化学保护法能够延长设备的使用寿命、减少维修成本。
例如，在石油储罐中，通过在罐体上安装一组金属阳极，将其与储罐连接形成电化学保护系统，能够有效地降低罐体的腐蚀速度。
2.2. 建筑领域金属结构是建筑物中常用的结构形式，然而在湿润的环境中容易受到腐蚀。
电化学保护法可以在金属表面形成一个保护层，延缓金属的腐蚀速度。
例如，在海洋环境中，钢铁构件会暴露在海水中，容易发生腐蚀。
通过在钢铁表面施加一个保护电位，形成一个保护层，能够大大延长钢铁的使用寿命。
3. 电化学保护法的优缺点3.1. 优点电化学保护法不需要使用化学品，对环境友好，能够延长金属的使用寿命，减少资源浪费。
同时，电化学保护法操作简便，维护成本低，广泛适用于各种金属结构。
3.2. 缺点电化学保护法需要一定的电源供应，增加了能源消耗。
电化学保护
电化学保护
通过改变极性或移动金属的阳极极化电位达到钝态区来抑制或降低金属结构腐蚀的材料保护技术。
从伽法尼电池的两个金属电极来观察﹐腐蚀总是发生在阳极上。
阴极保护就是在潮湿的土壤或含有电解质(如盐等)的水液等电解液中﹐利用牺牲阳极(如锌﹑铝等)或外加电流的惰性阳极﹐使被保护的钢铁结构成为这种人为的伽法尼电池中的阴极。
在同一腐蚀环境中﹐活性较大的是阳极﹐较小的是阴极﹐例如在海水中﹐锌与低碳钢间如构成电解电池﹐锌就是阳极﹐钢就是阴极﹔但如果钢与不锈钢形成电解电池时﹐钢又变为阳极﹐不锈钢是阴极。
所谓阴极﹐实际上是使电解液中的阳离子获得电子而还原的一个电极。
因此﹐利用外加直流电源使它获得电子补充﹐也属於阴极保护方法。
在不同的腐蚀介质中所需的保护电流密度不一。
钢在土壤内﹐约为0.0001～0.005安/分米﹐在流动海水中约为0.0003～0.0015安/分米﹐而在流动淡水中为0.005安/分米。
阴极保护广泛用於保护地下管道﹑通信或电力电缆﹑闸门﹑船舶和海上平台等以及与土壤或海水等接触面积很大的工件﹐电化学保护与涂装结合则更为经济。
城市和大型工厂的地下金属设备可採用这种保护方法﹐但需要注意杂散电流不致影响邻近地下金属设施的加速腐蚀。
阳极保护主要用於保护钢﹑不锈钢和鈦等在浓硫酸和磷酸等强介质中的腐蚀。
活性-钝性金属在阳极极化时﹐即电流导入而產生电位变化时﹐其极化曲线中有显著的活化﹑钝化和过钝化区(见图阳极保护原理的极化曲线
对於这种情况﹐可利用稳压电源将电位控制在钝化区间﹐使腐蚀电流值降到最低限度。
电化学保护_阴极保护
3、基本原理
当外加的电流继续增加时，系统的电位会继续往负的方向
移动，当电位达到阳极的平衡电位时，则阳极腐蚀电流等于零， 即得到了完全保护，这时阴极电流Ip（相当于R段）全部是外加 的电流，这一外加电流称为最小保护电流，所对应的电位称为 最小保护电位。一般在海水中金属从稳定电位往负的方向极化
200～300mV，就可以得到完全保护。
5.1.3 牺牲阳极性能要求
（ 3）阳极消耗率。牺牲阳极的消耗率是单位电量所消耗的阳极 质量，单位是kg· A-1· h-1或者kg· A-1· a-1。对于牺牲阳极来说，实际 测得的消耗单位质量牺牲阳极所产生的电量越大（ A· h· kg-1 ）， 则阳极消耗率越小。 （ 4）腐蚀特征。牺牲阳极的表面腐蚀特征是评定阳极性能的指 标之一。对于性能良好的阳极，要求表面腐蚀均匀，无难溶的沉 积物。阳极使用寿命长，不产生局部腐蚀脱落。牺牲阳极本身的
5.5～7.5
0.025～-0.035
0.10～ ≤0.1 0.15 6
≤0.2
余量
Al-Zn-In-Sn-Mg
2.5～4.0
0.020～0.050
0.025～ 0.075
0.50 ≤0.1 ～ ≤0.13 ≤0.02 6 1.00 电流效率/%
余量1.05～-1.09
化 学 成 分/%
合金种类
Al
In
Cd
Sn
Mg
Si
Fe
Cu
Al
Al-Zn-In-Cd
2.5～4.5
0.018～0.050
0.050 ～ 0.020
≤0.8
≤0.1 6
V0.02
余量
Al-Zn-In-Sn
2.2～5.2
电化学保护原理
电化学保护原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊电化学保护原理，这可真是个超级有意思的玩意儿！
就说那铁吧，经常会生锈，对吧？这就像是一个人的皮肤受伤了一样让人头疼！那怎么来保护它呢？电化学保护原理就登场啦！就好比给铁穿上了一层坚固的盔甲。
比如说，我们可以用阴极保护法。
哎呀，这阴极保护法就像是给铁找了个超级保镖！通过给它加上一个负电位，让那些腐蚀性的物质没法侵害它。
你想想，这不就像有个大力士一直在旁边守护着铁，不让坏蛋靠近嘛！
还有阳极保护法呢！这就像给铁专门打造了一个安全区域，只有得到特别许可的才能进去。
通过控制阳极的电位，让铁处在一个相对安全的环境里。
咱举个例子啊！就说海上的那些大轮船，常年在海里泡着，如果没有电化学保护，那不得很快就锈得不成样子啦？但有了这些保护方法，它们就能在大海上威风凛凛地航行啦！
你看，电化学保护原理是不是特别神奇？它就像是一个隐形的魔法，默默地守护着各种金属制品。
我们生活中的好多东西都离不开它呢，小到一把钥匙，大到那些巨大的桥梁！哇塞，要是没有它，那该多糟糕啊！
我觉得啊，电化学保护原理真的是太重要啦！它让我们的世界更加坚固、更加耐用，为我们的生活提供了可靠的保障！我们真应该好好感谢那些发现和研究这个原理的人呢！。
电化学保护金属的两种方法
电化学保护金属的两种方法
一、涂覆保护
1、电热浸泡法：电热浸泡法是采用涂覆方法,将金属表面用特殊的涂层覆盖,防止电解腐蚀的影响。
通常使用电沉积的方法将一层金属氧化物添加到待保护的金属表面，以改善金属的耐蚀性。
2、涂覆型电化学保护法：涂覆型电化学保护法是把预先用电沉积或其他方法给消除腐蚀的金属表面上覆盖一层保护层，以防止金属表面受到电化学腐蚀的影响。
这种方法可以使金属表面形成一个坚固的金属氧化膜，阻止电化学腐蚀的产生。
二、电化学保护
1、电加法法：采用的是加法的原理，即在化学反应的过程中加入缺乏的活性试剂来保护金属，可以防止金属的腐蚀，保护金属的完整性。
2、电泳法：通过给金属表面加入一些带有正电的离子，以及其他正带正电的分子，来保护金属表面，可以减缓金属受到的腐蚀效果，使金属得以保持完整。
电化学保护
三、电化学保护1．阳极保护（适用有钝化曲线的金属）凡是在某些化学介质中，通过一定的阳极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。
例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法，取得了良好效果，有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。
使用此法注意点：钝化区的电势范围不能过窄，否则容易由于控制不当，使阳极电势处于活化区，则不但不能保护金属，反将促使金属溶解，加速金属的腐蚀。
．阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极，这样构件本身就成为阴极而受到保护，发生还原反应。
阴极保护又可用两种方法来实现。
（1）称为牺牲阳极保护法：它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极，称为保护器。
这时，保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解，从而保护了原有的金属。
此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。
（2）外加电流的阴极保护法：目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法，它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。
该法是将被保护金属与外电源的负极相连，并在系统中引入另一辅助阳极，与外电源的正极相连(见图10—11)。
电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区，再回到直流电源B。
当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势，则所有金属表面处于同一电势，腐蚀电流消失。
因此，只要维持一定的外电流，金属就可不再被腐蚀。
（3）气相中阴极保护。
电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。
1988年，中国研究出了气相环境中的阴极保护技术，用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护，并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果，使材料的寿命延长了20多倍，为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。
电化学保护的原理及应用
电化学保护的原理及应用电化学保护是一种通过在金属表面形成保护膜或抑制电化学反应，从而防止金属腐蚀的方法。
它利用电化学反应的原理，在金属表面形成氧化物薄膜或与环境中的电解质反应生成可溶性盐，阻止金属继续腐蚀。
电化学保护主要有两种方式：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是通过在金属表面形成一个相对于金属较不易氧化的阳极，使其成为电池的阳极，从而使金属处于保护状态。
常见的阳极保护方法有三种：阳极保护、阳极保护、自动阳极保护。
阳极保护是通过在金属表面放置一块与金属具有较大电位差的金属，使其成为电池的阳极，从而保护金属。
这种方法常用于一些金属结构的保护，如船舶的金属结构保护。
常用的金属有铝、锌等。
阴极保护是通过给金属提供足够的电子，使金属表面形成一个较低电位的阴极，从而减缓金属的腐蚀。
常见的阴极保护方法有两种：外加电流阴极保护和物理阴极保护。
外加电流阴极保护是通过在金属表面加上外加电流，使金属表面形成一个保护性的氧化膜或金属膜。
常见的外加电流阴极保护方法有阴极保护和阴极保护。
物理阴极保护是通过在金属表面涂覆一层保护性的涂层，使金属表面与环境隔离，减缓金属的腐蚀。
常见的物理阴极保护方法有金属涂层和有机涂层。
电化学保护的应用非常广泛。
它可以用于金属结构、管道、储罐等各类金属设备的保护，在海洋、油田、化工、电力等行业都有重要的应用。
在海洋环境中，金属结构容易受到海水中的氯化物、硫化物等腐蚀性物质的侵蚀。
电化学保护通过在金属表面形成保护膜，可以有效地减缓金属的腐蚀速度，延长金属的使用寿命。
在油田行业中，金属管道、储罐等设备经常处于潮湿、腐蚀性介质中，容易发生腐蚀。
电化学保护可以在这些设备表面形成保护膜，降低金属的腐蚀速度，提高设备的安全性能。
在化工行业中，各种化学介质对金属的腐蚀性较强。
电化学保护可以在金属表面形成厚度合适的保护膜，有效地阻止金属与化学介质的接触，减少金属的腐蚀。
在电力行业中，设备如输电塔、变压器、电缆等常常暴露在空气中，容易被氧气腐蚀。
电化学金属保护方法
电化学金属保护方法电化学金属保护方法是通过电化学反应来保护金属材料不被腐蚀或降低腐蚀速率的一种方法。
这种方法主要包括阳极保护、阴极保护、缓蚀剂保护等几种主要方式。
本文将详细介绍这几种方法的原理、应用以及优缺点。
首先，阳极保护是通过使金属物质的腐蚀物质在阳极处产生，形成一层保护膜，以防止金属的进一步腐蚀。
这种方法主要应用于钢铁结构的保护，如海洋平台、桥梁等。
具体操作过程是在金属表面涂上一层远洋漆，然后通过施加直流电源使金属成为阳极，从而形成保护膜。
阳极保护具有操作简单、效果显著、成本低等优点，但也存在一些问题，如维护困难、电流分布不均匀等。
其次，阴极保护是通过施加外部电流使金属成为阴极，以减缓金属的腐蚀速度。
这种方法主要应用于地下管道、船舶、油罐等金属结构的保护。
具体操作过程是在金属表面涂上一层防腐涂层，然后通过施加外部电流使金属成为阴极，从而减缓金属腐蚀速度。
阴极保护具有对金属腐蚀的有效控制、节能环保等优点，但也存在一些问题，如系统复杂、施工成本较高等。
此外，缓蚀剂保护是通过向金属表面添加一种化学品，使其与腐蚀介质中的物质发生化学反应，从而减缓金属的腐蚀速度。
这种方法适用于需要暂时保护金属的场合，如长时间存储金属材料。
缓蚀剂保护的优点是操作简单、成本低，但缺点是保护时间有限、保护效果相对较差。
最后，需要指出的是，不同的金属材料和使用环境对电化学保护方法有不同的适用性。
因此，在选择电化学保护方法时，需要综合考虑金属材料的性质、使用环境的特点以及经济因素等。
同时，也需要定期检查和维护电化学保护系统，以保证其正常运行。
综上所述，电化学金属保护方法是一种有效保护金属材料不被腐蚀或降低腐蚀速率的方法。
阳极保护、阴极保护和缓蚀剂保护是主要的电化学保护方法。
每种方法都有其适用性和优缺点，因此在应用时需要根据具体情况进行选择。
通过正确选择和维护电化学保护系统，可以有效延长金属材料的使用寿命，从而节约资源、降低成本。
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(b) 形成沉淀膜：聚磷酸盐，聚硅酸盐等；
(c) 形成吸附膜：有机物分子，含有能吸附于金属表 面，电负基(烷基)。
（3）电化学保护
1．保护器保护 将电极电势较低的金属和被保护的金 属连接在一起，构成原电池。电极电势较低的金属作为 阳极而溶解，被保护的金属作为阴极而避免腐蚀。又称 牺牲阳极保护法。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
1 =-
RT ZF
ln
aH2 a2
H+
= o
2
O2 ,H2O,H+
-
RT 2F
ln
a2 H+
1
a1/2 O2
因为
o H2O,O2 ,H+
=1.229V>Ho+ ,H2
=0
，易知
2 >
1
。
说明吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。
（2）加缓蚀剂 在原电池的体系中加缓蚀剂， 改变介质的性质，降低腐蚀速度。
1. 金属的可逆电极电势; 2. 氢、氧在金属表面的
超电势； 3. 金属的极化性能 4. 电解质溶液的组成
金属的防腐
（1）在金属表面涂敷各种保护层 (a)非金属保护层 在金属表面涂上油漆、搪瓷、
塑料、沥青、高分子材料等，使金属与腐蚀介质隔开。 (b)金属保护层 在金属表面用电镀或化学镀的方
法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层 不被腐蚀。保护层可分为阳极保护层和阴极保护层。
electrons
Zn
Pt
HCl
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
如右图所示，空气中的CO2，
SO2 等可溶解在水中形成电
H2O
解质溶液，从而形成了原电
池。其中铁是阳极，发生氧 Fe
Cu
化反应；铜是阴极，发生还
原反应。
负极：FeFe2++2e （Fe被腐蚀）
正极：（析氢腐蚀）2H＋＋2eH2 （吸氧腐蚀）1/2O2＋2H＋＋2e-H2O
2．阴极电保护 利用外加直流电，将负极接到被保 护金属上，作为阴极。正极接到一些废金属作阳极， 使其受到腐蚀而保护了阴极。
3．阳极电保护 利用外加直流电，将被保护金属接 到正极上，电极电势向正的方向移动，使金属“钝化” 而得到保护。
金属的钝化
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
影响金属表面腐蚀的主要因素
能采用阳极保护技术，例如浓硫酸贮罐、氨水贮槽等。
金属的电化学腐蚀和保护
金属腐蚀的分类：
（1）化学腐蚀 金属表面与介 质如气体或非电解质溶液等因发 生化学作用而引起的腐蚀，称作 化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时 没有电流产生。
如将铁块放入稀硫酸中， Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。
Zn HCl
（2）电化学腐蚀 金属表面在介质如潮湿空气、电解 质溶液等中，因形成微电池而发生电化学作用而引起 的腐蚀称作电化学腐蚀。
电化学保护 按照金属电位变动的趋向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。①阴
极保护。通过降低金属电位而达到保护目的的，称为阴极保护。根据保护电流的 来源，阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法是由外部直流电源提供 保护电流，电源的负极连接保护对象，正极连接辅助阳极，通过电解质环境构成 电流回路。牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属（牺牲阳极）自身消耗来 提供保护电流，保护对象直接与牺牲阳极连接，在电解质环境中构成保护电流回 路。阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。②阳极保护。 通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的，称为阳极保护。阳 极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态，其保护系统类似于外加电流 阴极保护系统，只是极化电流的方向相反。只有具有活化 - 钝化转变的腐蚀体系才