促使加速金属的锈蚀的原因分析
《金属的锈蚀和防护》 讲义

《金属的锈蚀和防护》讲义一、金属锈蚀的危害金属在我们的生活中无处不在,从建筑结构到交通工具,从日常用品到工业设备,都离不开金属材料。
然而,金属锈蚀却是一个严重的问题,给我们的生活和经济带来了诸多危害。
首先,金属锈蚀会导致金属制品的强度和性能下降。
例如,锈蚀的钢铁结构可能会变得脆弱,无法承受原本设计的载荷,从而引发安全隐患。
在交通运输领域,锈蚀的汽车零部件可能会失效,影响车辆的正常运行,甚至导致交通事故。
其次,金属锈蚀会缩短金属制品的使用寿命。
原本可以使用多年的金属设备,由于锈蚀的侵蚀,可能提前报废,需要频繁更换,这不仅增加了成本,还造成了资源的浪费。
此外,金属锈蚀还会影响金属制品的外观。
锈蚀产生的锈斑和腐蚀痕迹会使金属表面变得粗糙、丑陋,降低了产品的美观度和价值。
二、金属锈蚀的原因金属锈蚀是一个复杂的化学过程,主要由以下几个因素引起:1、氧气和水氧气和水是导致金属锈蚀的两个关键因素。
在潮湿的环境中,金属表面容易形成水膜,氧气溶解在水膜中,与金属发生化学反应,形成氧化物。
例如,铁在潮湿的空气中会发生吸氧腐蚀,生成铁锈(主要成分是氧化铁)。
2、电解质溶液电解质溶液的存在会加速金属的锈蚀。
常见的电解质溶液如海水、酸雨等,它们能够增强电流的传导,促进金属的电化学腐蚀。
3、金属的活泼性不同的金属具有不同的活泼性,活泼性较强的金属更容易锈蚀。
例如,在常见的金属中,铁比铜更容易生锈。
4、环境中的污染物环境中的污染物如二氧化硫、氯化氢等气体,会与金属表面的水膜反应,生成酸性物质,加速金属的腐蚀。
5、表面状态金属表面的粗糙度、划痕、裂缝等缺陷会增加金属与外界环境的接触面积,从而加速锈蚀的发生。
三、金属锈蚀的类型1、化学锈蚀化学锈蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而引起的锈蚀。
这种锈蚀通常在干燥的环境中发生,例如,铁在高温下与氧气反应生成氧化铁。
2、电化学锈蚀电化学锈蚀是指金属在电解质溶液中形成原电池,发生氧化还原反应而引起的锈蚀。
加快铁生锈的方法

加快铁生锈的方法
《加速铁生锈的方法》
铁生锈,一种侵蚀铁的反应,会降低铁的使用寿命,并危害人们的健康。
为了降低铁的生锈程度,需要加速其生锈过程,以缩短铁锈蚀变形的时间。
根据相关研究,可以使用以下方法来加速铁的生锈速度。
首先,利用腐蚀性气体加速铁的生锈,如硫化氢等。
硫化氢(H2S)是一种臭气巨大的毒性气体,具有强腐蚀性,可以加速铁的生锈。
实验也表明,当H2S浓度达到腐蚀性时,铁的腐蚀率和生锈转化率提高了两倍以上,损坏的程度也变得很严重。
此外,通过化学成分的变化,也可以促进铁的生锈。
比如加入一些铁生锈相关的化学物质,如硝酸盐,可以刺激铁的生锈反应,大大加速其生锈过程。
另外,还可以通过控制微生物来改变周围的环境,激活周围气体中铁的腐蚀反应。
例如,可以在铁表面添加细菌,可以加速铁生锈的过程。
最后,还可以使用物理方法来加速铁生锈过程。
比如,增加外界表面温度,可以影响铁的腐蚀;此外,可以通过增加外界的氧浓度,把氧份加入到铁的表面,以催化其腐蚀反应;同时,可以通过磨损的方法,将金属表面的粗糙度提高,从而提高表面的接触区域,增加金属表面和它周围环境之间的接触面积,从而加速铁的生锈过程。
总之,通过利用腐蚀性气体,改变铁化学成分,控制微生物,以及使用物理方法,都可以极大地加速铁生锈速度,从而缩短铁锈蚀变形的时间,预防其危害。
第八单元课题三 铁锈蚀的条件及其影响因素的探究 九年级化学人教版下册

活动二:探究影响铁锈蚀速度的因素 学生活动1
温度升高,加快了铁锈蚀的速度
学生活动2:自制暖宝宝
实验材料:
胶头滴管、氯化钠溶液、暖宝宝粉(铁粉和碳粉的混合物)
实验步骤: ①用胶头滴管向装有“暖宝宝粉末”的塑料袋中 滴加2~3滴管氯化钠溶液,双手揉搓塑料袋(注: 塑料袋不能封口)
②将塑料袋放在手背感受温度(注:勿烫伤)。
实验结论
I
II
生锈
不生锈
空气、水
水
铁与空气和水同时接触
III 不生锈 干燥的空气
活动二:探究影响铁锈蚀速度的因素
盐水加快了铁锈蚀的速度
活动二:探究影响铁锈蚀速度的因素 利用氧气传感器测量铁粉在盐水中氧气含量的变化
活动二:探究影响铁锈蚀速度的因素
铁粉在盐水中氧气含量变化情况
铁粉在水中氧气含量变化情况
实验步骤: ①向Y型试管的两端各加入一根铁丝。 ②向Y型试管的两端注入氯化钠溶液,通过倾斜Y型试管使得两边液面相 平,将Y型试管的一端放入小烧杯中,并将其固定在铁架台上。 ③将导气管放入Y型试管中,向长颈漏斗中注入过氧化氢溶液,直至长颈 漏斗下端形成液封。 ④向烧杯中注入热水直至浸没Y型试管的一端(温馨提示:热水在保温杯) ⑤观察两边铁丝锈蚀的快慢。
想一想
回忆课程的要点,思考一下几个问题:
✓根据生活中的经验,列举防止铁锈蚀的措施? ✓铜锈蚀会生成铜绿,根据铜绿的化学式 Cu2(OH)2C二:探究影响铁锈蚀速度的因素 实验材料:
锥形瓶、长颈漏斗、具支U型管、导管、二氧化锰、过氧化氢溶液、钢丝棉、水
增大氧气的浓度,加 快了铁锈蚀的速度
增大铁与氧气的接 触面积,加快了铁 锈蚀的速度
活动二:探究影响铁锈蚀速度的因素
金属的锈蚀及其防护

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.避免接触潮湿空议:
____防_止_金__属_腐_蚀_________; ___寻_找_金_属_的_代_用__品________
我会做
5、小明拆开某种食品包装袋时,发现其中 有一小袋抗氧化剂,撕开后发现袋内有板结 的铁锈。试推测该抗氧化剂的有效成分是什 么?它除了有延缓食品被氧化保质的作用外, 还有什么作用?简述原理。
食盐水中
食醋浸过
A
B
C
D
E
探究水是生锈的条件之一的试管: AC
探究氧气是生锈的条件之一的试管:BC
结论:
1.铁生锈是铁与氧气、水等物质相互 作用。(缓慢氧化,放热) 2.在酸性和有盐条件下会加快生锈速率 3.升温也会加速钢铁锈蚀 4.铁锈(混合物)的主要成分是氧化 铁Fe2O3,红色.
思考:
1、铁锈是否对钢铁起到保护作用?
一周后
全浸在水中 一半在水中
食盐水中
食醋浸过
铁钉放在干燥的空气中(加干燥剂等): 铁未生锈 铁钉完全浸没在水中(上面还加植物油): 铁未生锈 铁钉浸没一半在水中: 铁在空气、水的界面处生锈 铁钉浸没一半的在食盐水中:浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了酸液: 铁钉严重锈蚀
干燥空气中
一周后
全浸在水中 一半在水中
讨论 废弃金属的回收有什么意义?
为什么锈蚀呈点状的原理

为什么锈蚀呈点状的原理
锈蚀呈点状的原因可以从以下几个方面理解:
1.钝化膜的破坏:在某些侵蚀性阴离子,如氯化物离子(如CI-、Br-、l-、
C104-等)的影响下,钝态金属(如不锈钢)的钝化膜可能会局部破坏,引发点蚀。
2.氧化环境:为了保护高耐腐蚀性能的钝态金属,通常需要氧化环境,但这
恰恰也是引发点蚀的条件。
3.重金属离子和含氧离子:重金属离子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)和含氧离
子(如H2O2、O2等)的氯化物溶液也容易引发点蚀。
4.温度影响:点蚀速率会随着温度的升高而增加。
例如,在浓度为4%~10%
的氯化钠溶液中,当温度达到90℃时,点蚀造成的重量损失最大;而对于更稀的溶液,最大值则出现在更高的温度。
5.电化学腐蚀:钢板在吊装、运输过程中可能会损伤其保护层,当没有保护
层的钢板与水接触后,会发生电化学腐蚀,导致小阳极-大阴极的腐蚀模式,进而引发点蚀。
6.积水问题:在存储过程中,如果钢板之间的防潮防雨措施做得不到位,可
能导致钢板之间形成积水。
由于缝隙处的空气不流通,这些积水会长时间存在于钢板的缝隙之间。
在水的影响下,钢板点蚀逐渐发展扩大,随着钢板局部CL-浓度的不断增加,加速腐蚀坑内Fe2+的水解,分解出H+,酸化点蚀坑内部环境,加速点蚀发展。
这个自催化过程将持续进行,导致蚀坑向纵深发展,从而造成钢板表面的点状锈蚀。
综上所述,锈蚀呈点状的原因是多方面的,包括金属表面的钝化膜破坏、氧化环境、重金属离子和含氧离子的影响、温度的作用、电化学腐蚀以及积水问题等。
在实际工作中,需要采取有效的措施防止船板出现粗糙和点状锈蚀。
铝合金腐烂锈蚀的原因

预防措施:优化设计和制造工艺
优化设计
通过改进结构设计,减少应力集中现象,降低裂纹和腐蚀产生的风险。例如,采用合理的截面形状、避免尖锐转 角、优化焊缝布置等。
制造工艺
改进制造工艺,提高铝合金材料的表面质量和内在质量。例如,采用先进的加工技术、减少表面划伤和污染、优 化热处理工艺等。这些措施可以提高材料的耐腐蚀性能,延长构件的使用寿命。
例如,晶粒大小、第二相粒子 的分布和形态等都会影响铝合 金的腐蚀速率和腐蚀形态。
通过优化铝合金的微观结构, 可以提高其耐腐蚀性能,延长 使用寿命。
02
外部环境因素导致铝合金 腐蚀
大气污染物作用机制
01
02
03
硫氧化物
工业排放和汽车尾气中的 硫氧化物,与水蒸气结合 形成酸性环境,加速铝合 金腐蚀。
阴极处则会发生还原反应,消耗电子。
03
腐蚀过程持续进行
随着反应的进行,阳极处的铝不断被氧化,导致铝合金逐渐腐蚀。同时
,阴极处也可能会发生析氢等副反应,进一步加速铝合金的腐蚀。
不同金属间接触产生电偶效应
铝合金与其他金属接触时形成电偶对
01
当铝合金与其他金属(如铜、钢等)接触时,由于它们之间存
在电位差,会形成一个电偶对。
的合金材料。
铝合金具有质量轻、强度高、导 电导热性好、耐腐蚀等优点。
常见的铝合金包括1系、2系、3 系、5系、6系和7系等,不同系 列的铝合金成分和性能有所不同
。
耐腐蚀性能评估标准
耐腐蚀性能是评价铝合金质量的重要 指标之一。
这些试验可以模拟铝合金在不同环境 下的腐蚀行为,从而评估其耐腐蚀性 能。
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。
初中化学鲁教九年级下册第九单元 金属 - 钢铁的锈蚀与防护 PPT

课外延伸
请同学们到图书馆或上网,做进一步了解“钢铁 的锈蚀与防护”的相关知识,怎样延长我校操场铁护 栏的使用寿命?与同学之间互相交流共享!
评讲作业,见导学案第68-70页
同学们 再见!
疏松多孔 会加速铁的锈蚀
铜生锈:2Cu+H2O +O2 +CO2 = Cu2(OH)2 CO3
探究促进钢铁生锈的因素
1、酸、盐等物质会使生锈加速 2、加热也会加速铁制品生锈
家用燃气灶
放在南极已差不多 90年食品罐头
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。
涂油
刷漆
镀锌
烤蓝
覆盖搪瓷 制成合金
阅读课本P69页多识一点
“越王勾践剑”为什么没生锈
宝剑的主要成分 是青 铜,表面曾被进行硫化 处理,形成一层致密的 保护层,大增强了宝剑 的抗锈蚀能力
见多识广
“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。
三、废旧金属的回收利用 交流共享
废旧金属如铁、铜、铝等。分类回收、重新加工利用,不 仅节约金属资源,还节省冶炼相同该金属所消耗的能源。
减缓钢铁锈蚀的方法
交流共享
废旧金属如铁、铜、铝等。分类回收、重新加工利用,不 仅节约金属资源,还节省冶炼相同该金属所消耗的能源。
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促使加速金属的锈蚀的原因分析
金属的金属性能较活泼,通常极易与空气中的氧气、水份及其他介质接触,并发生氧化作用,生成氧化物(铁锈),即产生了金属的锈蚀。
金属锈蚀会对金属基体带来很大的损害,会降低金属基体结构的强度,当船体的强度下降时,会导致设备损坏,工厂、工厂停工,甚至引起更大的灾难性后果,因此金属锈蚀到一定程度得报废。
北京泽马涂料为你分析加速金属腐蚀的6大因素温度、湿度、气候条件、电解质、铁锈、氧化皮。
一、湿度
湿度对金属锈蚀的影响,大气中的相对湿度就是空气中的潮气饱和程度大小,相对湿度是以白分比数值大小来表示的。
当空气中的相对湿度达到一定浓度时,金属表面会形成一层水膜,这就是结露现象,金属表面在相对湿度为65%以上时容易生锈,反之相对湿度在65%以下时不容易生锈,所以相对湿度高低是直接影响金属表面的锈蚀重要原因。
二、温度
温度的提高会使化学反应速度也随着加快,金属锈蚀速度也会随之加快。
当相对湿度大于65%时,如温度升高100C锈蚀速度会加快1倍左右。
温度升降又直接影响空气中的相对湿度,当温度降低时,空气中的相对湿度会随之加大,也会使金属表面很快结露,从而造成金属表面生锈。
三、气候条件
在不同气候条件下金属锈蚀速度相差也很大,如在热带海洋气候条件下金属锈蚀速度远远高于一般海洋气候条件下的金属锈蚀速度。
如在工业集中较密集区域气候下的金属锈蚀速度,也高于中小工业区域气候条件下的金属锈蚀速度。
四、电解质
空气中漂浮着的有害气体、工业污染物及海洋大气中含有大量的海盐粒了,如二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、氯化钠等与空气中的潮气接触,形成酸性电解质。
还有空气中的灰尘散落在金属表面,也极易吸附空气中的潮气形成碱性水膜。
以上这些物质与水份相结合,都是很强的电解质,加速金属表面的电化学腐蚀速度。
五、铁锈
一旦金属表面生成质地疏松、多孔的铁锈,铁锈是不可能隔绝金属与氧气、金属表面与潮气继续接触,反而极易吸附潮气,使锈蚀不断继续发展,而且铁锈的体积会不断膨胀直至自行脱落,这说明铁锈不及时清除只会越来越严重。
六、氧化皮
钢板在钢厂出厂时表面有一层青黑色的保护层一一氧化皮。
它在短期时问内能对钢板表面起到保护和延迟生锈的作用。
但随着时问的推移,氧化皮会白行翘起脱落。
钢材加工成钢板过程中,因高温热轧使其表面与空气中的氧气发生化学腐蚀反应,生成青黑色氧化膜一一氧化皮。
氧化皮主要是由三层不同的氧化铁组成的,表层是三氧化二铁,中问层是四氧化三铁,底层是氧化亚铁。
氧化皮在微观下存在不连续的无数缝隙,氧化皮质地很脆,没有延展性,主要是碳钢在高温氧化时,高温气体中含有水和Hz, COz 等气体时,脱碳反映加快。
由于“脱碳”时有气体反应生成,使表面氧化膜的完整性受到破坏,降低了氧化膜的保护作用。
所以氧化皮的脱落是由其特性所决定
的,再加上受到钢板内部应力变化、环境温度变化、氧化皮的成分氧化铁和氧化亚铁在水汽作用下生成氢氧化铁等原因,使得氧化皮体积膨胀而龟裂,甚至脱落。
氧化皮本身的裂纹深达钢板,电解质会渗进裂纹后形成电化学腐蚀环境,因氧化皮与钢板材质中的铁质关系,氧化皮是属于阴极,金属中铁质是属于阳极,构成了腐蚀微电池,氧化皮不会发生腐蚀,钢板中铁质受到局部点蚀一一锈蚀。
总结:解决金属腐蚀最常用的方法为涂装涂料。
涂装使涂料均匀的覆盖在钢板表面,形成一层完整致密的涂层,能隔绝各种锈蚀因素的屏障,使锈蚀因素不能直接接触到钢板表面,起到延缓金属结构件的锈蚀进程。
北京泽马涂料提醒你,选择涂料是一定要了解你需要什么样的涂料,能不能满足咱们的要求,最好是咨询一下泽马涂料防腐工程师,为你提供专业的防腐方案。