金属腐蚀学原理教案(正文-第四部分)-2006-2007
金属的腐蚀与防护+参考教案
第4节金属的腐蚀与防护◆教学目标【知识与技能】(1)认识金属腐蚀带来的危害,了解金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀);(2)理解钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理,会书写电极反应式和总反应式;(3)认识常见的防止金属腐蚀的方法,能解释两种电化学防护方法的原理。
【过程与方法】(1)通过对钢铁发生吸氧腐蚀和析氢腐蚀对比实验的探究,学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价;(2)通过实验探究的过程,进一步提高对实验现象的观察能力和分析能力。
【情感态度与价值观】通过金属腐蚀对生产、生活的影响,切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用,形成爱护资源,科学利用资源的正确思想,感受化学对人类进步的意义。
◆教学重难点【教学重点】金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护原理。
【教学难点】金属发生析氢和吸氧腐蚀的原理。
◆教学方法从生活中常见的金属腐蚀说起,引起学生的共鸣,让学生感受金属腐蚀对生产、生活的影响,切实感受金属及合金在国家建设及社会生活中的重要作用。
通过实验引导学生探究金属腐蚀的原因以及金属腐蚀的分类,并由此联想到金属的防护。
学会书写电极反应式和总反应式认识常见的防止金属腐蚀的方法,并且可以解释两种电化学防护方法的原理。
◆教学过程一、导入新课(知识复习)【提问】上节课我们学习了原电池的有关知识,请大家思考一下两个问题1.原电池的构成条件?2.原电池哪一极金属易被腐蚀?【学生思考回答】活泼性不同的两极;电解质溶液;闭合回路;(自发的氧化还原反应)。
在原电池反应中负极易被氧化而腐蚀。
【设计意图】回顾旧知,铺垫新内容。
二、讲授新课教学环节一:情景导入【多媒体展示】(1)生活中常见金属腐蚀的图片;(2)金属腐蚀对人类生活和经济的影响。
【讲述】在生产和生活中,金属腐蚀所带来的损失非常严重。
金属生产设备的腐蚀经常导致工厂停产,金属腐蚀还会使桥梁、建筑物等损坏甚至坍塌,许多场所的金属腐蚀还会导致火灾、爆炸等安全事故的发生。
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇
金属的电化学腐蚀与防护教案示范三篇金属的电化学腐蚀与防护教案1教材分析:本节课程是高中化学的第四章第四节,着重介绍了金属的电化学腐蚀和防护的基础概念、原理和方法。
教材主要内容包括金属腐蚀的原因、腐蚀过程和类型,腐蚀的防护措施,以及防护材料的种类和应用。
教学目标:1. 理解金属腐蚀的原理和分类,知道何种因素引起腐蚀。
2. 了解金属腐蚀的过程,掌握腐蚀程度的判断方法。
3. 掌握金属的防腐方法,包括阳极保护、阴极保护、涂层保护等。
4. 了解防腐材料的种类和特点,学会正确使用防腐涂料。
5. 培养学生创新思维和探究精神,鼓励学生从职业方向出发,对未来进行规划和预测。
教学重点:1. 腐蚀的种类和原理;2. 防腐的措施和方法;3. 金属腐蚀评价和防腐涂料选用的标准。
教学难点:1. 腐蚀的电化学原理,包括阳极、阴极和电解质的反应过程。
2. 不同金属在不同环境下腐蚀的机理及防止腐蚀的方法;3. 防腐涂料的选用,涂层的厚度和附着力的衡量方法。
学情分析:本节课程是高中化学中的选修内容,通常在年级较高,化学基础知识相对扎实的学生中教授。
学生应该已经在前面的章节中学习了电化学的基础知识,如电极反应等,有一定的认知基础。
但对于电解质的种类、腐蚀机制等知识掌握不深刻。
部分学生可能没有接触过防腐涂料及防腐涂料的应用,在实验操作上可能需要师生合作互动。
教学策略:1. 采用启发式教学法,引导学生通过实验和讨论理解腐蚀的机理和防护原理。
2. 通过引导学生进行实际问题分析,提高学生独立思考和判断能力。
3. 通过研究具体的防腐实践案例,引导学生理解和掌握防腐的科学方法和实用技术。
4. 通过实验和模拟仿真,激发学生的探索精神和创新意识。
5. 课后安排相关的实验练习以及习题训练,巩固学生所学知识和应用能力。
教学方法:1. 课堂讲授结合视听、图像等多媒体资源,生动直观展示相应的实验现象及防腐涂料的应用例子等;2. 小组讨论及实验操作,寻找金属腐蚀的规律;3. 仿真实验、实物展示等多种方式交替使用,提高学生的学习兴趣和深度;4. 队伍合作、个人发现等多元化学习方式,培养学生的能力和探究意识。
金属防腐的原理和应用教案
金属防腐的原理和应用教案一、金属防腐的原理金属的防腐是指对金属材料进行处理,以防止其受到腐蚀或氧化的过程。
金属腐蚀会导致金属表面的破坏、减弱材料的强度和耐用性,影响其使用寿命。
金属防腐的原理主要包括以下几个方面:1.物理防腐:采用物理方法来防止金属腐蚀,如为金属表面增加隔绝层,使得金属与外界环境隔离开来,减少腐蚀的可能性。
–使用金属涂层或喷涂防腐漆来保护金属表面,防止接触空气或水等容易导致腐蚀的介质。
–采用金属镀层技术,将一层防腐金属镀在金属表面,阻隔金属与外界介质的接触,达到防腐的效果。
2.化学防腐:采用化学方法来防止金属腐蚀,通过一系列化学物质的作用,改变金属表面的性质,减少腐蚀的可能性。
–使用化学物质进行金属表面的处理,如酸洗、碱洗等,可以去除金属表面的氧化层和污染物,减少腐蚀的发生。
–采用化学溶液进行防腐处理,如浸渍、溶解等,改变金属表面的性质,形成一层保护膜,阻挡外界介质对金属的腐蚀。
3.电化学防腐:利用电化学原理来防止金属腐蚀,通过控制金属与外界介质的电位差,减少电流的流动,从而减少腐蚀的发生。
–利用电流进行电解腐蚀,将一种防腐材料的阴极极化,在金属表面形成一层保护膜,阻止电流的流动,从而达到防腐的效果。
–采用电沉积方法,在金属表面沉积一层抗腐蚀的金属或合金,形成一层保护层,隔离金属与外界介质的接触,延长金属的使用寿命。
二、金属防腐的应用金属防腐技术广泛应用于各个行业和领域,以延长金属材料的使用寿命和保证其工作性能。
以下是金属防腐的一些常见应用:1.建筑行业:金属结构常用于建筑物的支撑和框架中,为了防止腐蚀和延长使用寿命,常采用金属镀层和防腐漆进行表面处理。
2.船舶制造:海洋环境中腐蚀非常严重,船舶制造业中常采用防腐涂层、防腐漆和有机涂层等方法,保护金属船体和船上设备的防腐。
3.石油化工:石油化工设备常常处于恶劣的环境中,需要经常接触化学物质和高温高压条件,金属防腐技术是确保设备和管道安全运行的关键。
金属的腐蚀实验教案
金属的腐蚀实验教案教案:金属的腐蚀实验I. 实验目的通过进行金属的腐蚀实验,使学生了解金属腐蚀的原理、类型及防治方法,培养学生的实验观察、分析和解决问题的能力。
II. 实验材料和仪器1. 实验材料:- 钢丝球(铁)- 青柠檬汁- 盐水溶液- 纸巾- 碗- 锡箔纸- 铜丝(或铜片)2. 实验仪器:- 显微镜- 试管- 电子天平- 放大镜- 实验台III. 实验步骤1. 准备工作:- 放置实验台上所需材料和仪器- 使用纸巾擦拭试验台面,保持清洁2. 实验操作:1) 将一小块钢丝球放入试管中,加入适量的青柠檬汁。
2) 将另一块钢丝球放入另一个试管中,加入一定量的盐水溶液。
3) 观察并比较两个试管中钢丝球的变化,记录观察结果。
4) 取一块铜丝(或铜片)放入一碗中,加入足够的青柠檬汁,静置一段时间。
5) 观察并记录铜丝(或铜片)的变化。
3. 数据分析:- 根据观察结果,分析不同试验条件下金属的腐蚀情况。
- 通过观察数据,总结金属腐蚀的原理和类型。
IV. 实验结果与讨论1. 实验结果:- 在青柠檬汁中,钢丝球腐蚀情况较轻微,表面可能出现少量皱纹或变色。
- 在盐水溶液中,钢丝球腐蚀加剧,表面可能出现多个腐蚀点,并可能出现部分生锈。
- 铜丝(或铜片)在青柠檬汁中腐蚀较轻微,仅表面可能出现少量氧化。
2. 讨论:- 青柠檬汁中含有一定酸性,可为金属提供氧化的条件,但含量较低,因此金属腐蚀相对较轻微。
- 盐水溶液中含有盐分,提供了更好的电解质环境,加速金属的腐蚀速度。
- 铜具有较好的耐腐蚀性,因此在青柠檬汁中的腐蚀程度相对较低。
V. 实验总结通过本次实验,我们了解了金属腐蚀的原理、类型和影响因素。
腐蚀是金属长期暴露于特定环境中,受到氧化、酸碱等因素刺激而发生的化学反应。
不同环境条件和金属种类对腐蚀过程具有不同的影响,合理选择金属和控制环境条件对于减缓或防止腐蚀非常重要。
通过本实验的观察和数据分析,我们可以得出以下结论:- 盐水溶液中的腐蚀速度高于青柠檬汁中的腐蚀速度,说明电解质的存在加速了金属的腐蚀过程。
金属腐蚀学原理教案
金属腐蚀学原理教案课时:1小时教学目标:1.了解金属腐蚀的原理和机制;2.掌握金属腐蚀的分类和常见的腐蚀形式;3.了解金属腐蚀的预防和控制方法。
教学重点:1.金属腐蚀的原理和机制;2.金属腐蚀的分类和常见形式;3.金属腐蚀的预防和控制方法。
教学难点:金属腐蚀的预防和控制方法。
教学过程:一、导入(5分钟)教师通过问问题或讲述引入话题,激发学生对金属腐蚀学的兴趣。
二、理论讲解(30分钟)1.金属腐蚀的原理和机制(10分钟)金属腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应并产生物质损失的过程。
介绍了金属腐蚀的三个基本要素:金属、介质和电极电位差。
金属腐蚀的机理:金属在介质中发生氧化和还原反应,形成金属离子并释放出电子。
金属离子溶解在介质中,同时电子通过金属表面迁移,形成阴极和阳极区域。
2.金属腐蚀的分类和常见腐蚀形式(15分钟)分析了金属腐蚀的分类:化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。
介绍了常见的金属腐蚀形式:点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、干腐蚀等,并通过实例解释不同腐蚀形式的产生原因和危害。
三、教学案例分析(20分钟)通过案例分析,让学生了解金属腐蚀的实际问题和解决方法。
1.案例一:海洋钢结构的腐蚀防护教师可以展示一些海洋钢结构的腐蚀照片并简要介绍其腐蚀原因,然后和学生一起讨论如何进行防护和控制措施,例如合理选用材料、涂层保护、防腐保温等。
2.案例二:水暖系统的腐蚀问题教师可以讲解水暖系统中常见的金属腐蚀问题,如管道锈蚀、水垢和腐蚀产物的控制等。
引导学生思考解决方法,如定期清洗、使用防腐剂等。
四、小结(5分钟)教师总结本节课学习的内容,并强调金属腐蚀的重要性和预防措施的必要性。
五、作业布置(5分钟)布置作业,要求学生收集一些实际腐蚀案例,并分析原因和提出相应的预防和控制方法。
教学反思:本节课通过理论讲解和案例分析相结合的方式,让学生了解金属腐蚀学的基本原理和常见形式,并引导学生思考解决方法。
同时,提供了一些实际案例,使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
金属腐蚀反应教案
金属腐蚀反应教案一、教学目标1. 让学生了解金属腐蚀的概念,知道金属腐蚀的类型和原因。
2. 让学生掌握金属腐蚀的基本原理,了解腐蚀过程中发生的化学反应。
3. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力,提高学生的科学素养。
二、教学内容1. 金属腐蚀的概念及类型2. 金属腐蚀的原因3. 金属腐蚀的原理及化学反应4. 防止金属腐蚀的方法5. 金属腐蚀在实际生活中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点:金属腐蚀的概念、类型、原因、原理及化学反应。
2. 教学难点:金属腐蚀原理及化学反应的理解和应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考金属腐蚀的奥秘。
2. 利用多媒体教学,展示金属腐蚀的微观过程。
3. 开展小组讨论,培养学生合作学习的能力。
4. 结合实际案例,让学生感受金属腐蚀在生活中的应用。
五、教学安排1. 第一课时:金属腐蚀的概念及类型2. 第二课时:金属腐蚀的原因3. 第三课时:金属腐蚀的原理及化学反应4. 第四课时:防止金属腐蚀的方法5. 第五课时:金属腐蚀在实际生活中的应用教案内容待补充。
六、教学活动1. 课堂讨论:让学生分享生活中经历的金属腐蚀现象,引导学生关注金属腐蚀在日常生活中的普遍性。
2. 实验演示:进行金属腐蚀实验,让学生直观地观察金属腐蚀过程,加深对金属腐蚀现象的理解。
3. 案例分析:分析金属腐蚀在工程、环境等方面的影响,让学生了解金属腐蚀的严重性。
4. 小组讨论:让学生探讨防止金属腐蚀的方法,提高学生的实践能力。
七、教学评价1. 课堂问答:检查学生对金属腐蚀概念、类型、原因、原理的掌握情况。
2. 实验报告:评估学生在金属腐蚀实验中的观察、分析能力。
3. 小组报告:评价学生在防止金属腐蚀方法探讨中的参与度、合作精神。
4. 课后作业:检查学生对金属腐蚀知识的理解和应用能力。
八、教学资源1. 教材:选用合适的化学教材,提供金属腐蚀相关知识。
2. 多媒体课件:制作金属腐蚀原理、实验过程等课件,辅助教学。
化学性质研究教案:金属腐蚀的因素分析与预防方法
化学性质研究教案:金属腐蚀的因素分析与预防方法一、教学目标本课程具有以下几个方面的教学目标:1.了解金属腐蚀现象的发生及其影响;2.认识金属腐蚀的基本机理和分类;3.掌握金属腐蚀的因素及其影响;4.学习金属腐蚀的预防方法;5.通过实验掌握金属腐蚀的基本特征。
二、教学重点1.金属腐蚀现象的发生及其影响;2.金属腐蚀的基本机理和分类;3.金属腐蚀的因素及其影响;4.金属腐蚀的预防方法。
三、教学内容1.引入金属腐蚀一般是指金属在一定条件下与周围环境发生化学反应而失去其原有性质的现象。
金属腐蚀不仅会影响金属的质量和性能,而且还可能对金属制品的安全性产生较大的影响,甚至造成事故的发生。
对金属腐蚀问题的认识和控制至关重要。
2.知识讲解(1)金属腐蚀的基本机理和分类金属腐蚀的机理主要是由于金属与周围环境中各种化学物质的作用,导致金属的物理、化学性质发生改变。
金属腐蚀的分类主要有以下几种:1)化学腐蚀化学腐蚀主要是由于金属表面吸附了容易腐蚀的化学物质,发生了化学反应,导致金属表面发生腐蚀现象。
比如说铁表面吸附了空气中的水和氧气,形成了铁锈,使得铁表面发生了腐蚀现象。
2)电化学腐蚀电化学腐蚀主要是由于金属在周围环境中以电化学方式与其他化学物质发生反应而导致的腐蚀。
电化学腐蚀是由于金属表面产生了微小电位差,使得金属表面成为阳极或阴极,形成了电化学反应,使得金属表面发生了腐蚀现象。
比如说钢筋在水中形成电化学腐蚀,形成了钢筋的锈蚀,这会导致钢筋的力学性能发生改变。
3)高温腐蚀高温腐蚀是由于金属在高温环境下与周围环境中的化学物质反应,导致金属的腐蚀。
比如说炉子内的个金属零件在高温下与燃气、氧化物发生反应产生火山灰,形成了金属腐蚀,这会导致金属零件的寿命缩短。
(2)金属腐蚀的因素及其影响金属腐蚀的因素主要有以下几个:1)金属材料自身的性质;2)周围环境中的化学物质的作用;3)温度、湿度、氧气浓度等环境因素的影响。
这些因素的影响可以导致金属表面发生腐蚀变化,而大大影响金属的质量和性能。
《化学教案:金属腐蚀的原因与防护》
《化学教案:金属腐蚀的原因与防护》一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属与周围环境中的氧气、水分、酸碱等物质发生反应,导致金属表面产生变质、脱层、破损等现象的过程。
金属腐蚀的主要原因有以下几个方面:1.1 氧化反应金属腐蚀最常见的原因是与氧气发生氧化反应。
金属在氧气的存在下容易形成金属氧化物,如铁与氧气反应产生的铁氧化物(铁锈)。
铁锈会持续蔓延,从而导致金属物体腐蚀、破坏。
1.2 湿度和水分湿度和水分是金属腐蚀的重要因素。
湿度高的环境中,金属表面的水分会与金属发生反应,加速腐蚀的过程。
特别是在存在氯化物等盐类的水溶液中,金属腐蚀速度会更快。
此外,海洋气候中的海水腐蚀也是金属腐蚀的常见原因之一。
1.3 酸碱性物质酸碱性物质对金属的腐蚀性也很大。
酸性物质(如盐酸)和碱性物质(如氢氧化钠)都会使金属表面发生腐蚀反应。
酸性物质会对金属表面产生强烈的腐蚀作用,使金属物体失去原有的机械强度和外观,碱性物质则会引起金属表面的腐蚀和脱层。
二、金属腐蚀的防护方法为了保护金属免受腐蚀损害,人们采取了一系列的措施和方法。
以下是常用的金属腐蚀防护方法:2.1 金属涂层金属涂层是目前应用最广泛的防护方法之一。
常用的涂层包括油漆、喷涂塑料、镀铬等。
涂层可以在金属表面形成一层密封的保护层,防止金属与外界气体和水分接触,从而减少金属腐蚀的发生。
2.2 电镀电镀是将一层金属镀在另一种金属表面上的方法。
常见的电镀有镀锌、镀铬等。
通过电镀可以在金属表面形成一层保护层,防止金属与环境中的氧气、水分等发生反应,从而减少金属腐蚀的速度。
2.3 防腐漆防腐漆是一种含有防腐剂的涂料,可以形成一层密封的保护层,防止金属腐蚀。
防腐漆常用于铁路、桥梁、石化设备等金属结构的防护。
防腐漆的种类繁多,可以根据金属的使用环境和要求选择适合的防腐漆。
2.4 阴极保护阴极保护是利用外部电源将金属设备或结构连接到另一种金属上,通过当两种金属连接成电池时,来保护金属免受腐蚀。
七年级化学教案认识金属的腐蚀反应
七年级化学教案认识金属的腐蚀反应七年级化学教案认识金属的腐蚀反应导语:在日常生活中,我们经常使用各种金属器具,比如铁锅、锁等。
然而,你有没有想过这些金属会慢慢发生腐蚀呢?本次化学教案将帮助学生认识金属的腐蚀反应,理解其发生原因,并学习如何保护金属免受腐蚀的侵害。
I. 课堂导入教师可以展示一些生锈的金属物件,比如铁链、螺丝钉等,引发学生的观察和思考。
教师可以提问学生们对这些现象的认识,为接下来的学习做铺垫。
II. 理论讲解1. 金属腐蚀的定义金属腐蚀是指金属在与其他物质接触时发生的化学反应,导致金属的质量减少和性质改变的过程。
腐蚀能使金属表面产生一层氧化物,这种氧化物通常呈现为不良的外观,甚至会影响金属的功能。
2. 金属腐蚀的原因金属腐蚀的主要原因是金属与氧气及其他物质接触,形成了新的化合物。
氧气是最主要的腐蚀物质,它能与金属中的元素发生氧化反应。
此外,水、酸等也能加速金属的腐蚀过程。
III. 实验演示教师可以进行一个简单的实验演示,以增强学生对金属腐蚀的理解。
材料:铁钉、水、盐步骤:1. 将一根铁钉放入装有水和盐的容器中。
2. 观察一段时间后,铁钉表面出现的变化和颜色。
通过这个实验,学生们能够亲眼目睹铁钉腐蚀的过程,加深对金属腐蚀的认识。
IV. 认识金属的腐蚀反应1. 金属的常见腐蚀反应(1)铁的腐蚀:铁在与氧气反应时,会生成氧化铁(Fe2O3),即锈。
铁的腐蚀受到湿度、温度等因素的影响加剧。
可以通过增加涂层、防锈剂等方式来保护铁制品。
(2)铜的腐蚀:铜与氧气反应生成氧化铜(CuO),其颜色为黑色。
铜腐蚀通常发生在潮湿环境中,可以通过清洁、涂层等方式防止铜器生锈。
(3)铝的腐蚀:铝在与氧气反应时生成氧化铝(Al2O3),氧化铝形成了一层致密的氧化膜,起到一定的防护作用。
因此,铝具有良好的耐腐蚀性能。
2. 如何保护金属免受腐蚀(1)使用防腐剂:比如,涂覆在金属表面的油漆、涂料等物质能够形成一层隔离层,防止金属与外界氧气接触。
金属腐蚀教案初中
金属腐蚀教案初中教学目标:1. 了解金属腐蚀的概念和原因。
2. 掌握金属腐蚀的防止方法。
3. 能够分析金属腐蚀的情况并提出相应的防护措施。
教学重点:1. 金属腐蚀的概念和原因。
2. 金属腐蚀的防止方法。
教学难点:1. 金属腐蚀的微观机制。
2. 金属腐蚀的防护措施的实施。
教学准备:1. 课件或黑板。
2. 金属样品。
3. 腐蚀实验器材。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生思考:什么是金属腐蚀?为什么金属会发生腐蚀?2. 学生回答后,总结金属腐蚀的概念和原因。
二、新课导入(10分钟)1. 介绍金属腐蚀的类型:化学腐蚀和电化学腐蚀。
2. 讲解金属腐蚀的微观机制:金属原子失去电子形成阳极,氧气和水分子在金属表面形成氧化层,氧化层不断增厚导致金属腐蚀。
3. 介绍金属腐蚀的影响因素:环境温度、湿度、氧气浓度、金属材料等。
三、实例分析(10分钟)1. 展示金属腐蚀的实例图片,让学生观察和分析腐蚀情况。
2. 引导学生思考:这些金属腐蚀的原因是什么?如何防止腐蚀?3. 学生回答后,总结金属腐蚀的防止方法。
四、实验演示(10分钟)1. 进行金属腐蚀实验,让学生观察腐蚀过程。
2. 引导学生分析实验结果,理解金属腐蚀的原理。
五、课堂练习(10分钟)1. 给出一些金属腐蚀的实例,让学生分析腐蚀原因并提出防护措施。
2. 学生回答后,给予评价和指导。
六、总结与布置作业(5分钟)1. 总结本节课的内容,强调金属腐蚀的概念、原因和防止方法。
2. 布置作业:让学生调查身边的金属腐蚀现象,分析腐蚀原因并提出防护措施。
教学反思:本节课通过引导学生思考和实验演示,让学生了解金属腐蚀的概念、原因和防止方法。
在实例分析和课堂练习环节,学生能够积极参与,提出自己的观点和解决方案。
但在实验环节,由于腐蚀实验需要一定的时间,可能有些学生对实验结果的理解不够深入。
在今后的教学中,可以加强实验环节的引导和解释,帮助学生更好地理解金属腐蚀的原理。
初中化学金属腐蚀教案
初中化学金属腐蚀教案教师:XXX学科:化学年级:初中时间:一节课主题:金属腐蚀教学目标:1. 了解金属腐蚀的原因和过程;2. 掌握金属腐蚀的预防方法;3. 培养学生的实验操作能力和动手能力。
教学重点:1. 金属腐蚀的原因和过程;2. 金属腐蚀的预防方法。
教学难点:1. 金属腐蚀的预防方法。
教学准备:1. 实验器材:锌、铁、铜等金属片、氯化铜溶液、砂纸、试管、试管架、火柴等;2. 课件资料:金属腐蚀的图片和视频等。
教学步骤:一、导入(5分钟)1. 展示金属腐蚀的图片和视频,引导学生探讨金属腐蚀的现象;2. 引导学生回顾金属性质知识,了解金属腐蚀的原因。
二、讲解(15分钟)1. 通过PPT讲解金属腐蚀的原因和过程;2. 结合具体实例,引导学生理解金属腐蚀的机理。
三、实验操作(20分钟)1. 分组进行实验:将不同金属片放入氯化铜溶液中,观察金属腐蚀的过程;2. 让学生记录实验过程和结果,分析不同金属对氯化铜的反应差异。
四、总结(5分钟)1. 让学生总结金属腐蚀的原因和预防方法;2. 复习和巩固本节课的重点内容。
五、作业布置(5分钟)1. 布置金属腐蚀相关的练习题,巩固学生对知识点的理解;2. 要求学生完成实验报告,总结实验结果及参考文献。
教学反思:本节课通过展示实验和讲解,让学生深入了解金属腐蚀的原因和预防方法,培养了学生的实验操作能力和动手能力。
但是,在实验操作环节需要加强学生的安全意识和实验技能,确保实验顺利进行。
同时,在课堂讲解环节要引导学生发挥主动性,积极思考问题,加深对金属腐蚀知识的理解。
金属腐蚀实验设计原理
金属腐蚀实验设计原理一、课程目标知识目标:1. 让学生理解金属腐蚀的基本原理,掌握影响金属腐蚀的主要因素;2. 使学生了解并掌握实验设计的基本原则,能结合金属腐蚀原理设计简单的实验方案;3. 引导学生掌握金属腐蚀防护的基本方法及其原理。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识,分析并解决实际金属腐蚀问题的能力;2. 提高学生实验操作技能,使其能够独立完成金属腐蚀实验;3. 培养学生团队协作和沟通能力,通过小组讨论,共同设计并优化实验方案。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对自然现象的好奇心和探索精神,激发学生对科学研究的兴趣;2. 增强学生的环保意识,使其认识到金属腐蚀对环境的影响,并积极探讨腐蚀防护方法;3. 培养学生严谨、认真的科学态度,提高学生对实验数据的分析和处理能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程将目标分解为以下具体学习成果:1. 学生能够阐述金属腐蚀的基本原理及影响腐蚀速率的因素;2. 学生能够结合实验设计原则,设计出具有科学性和可行性的金属腐蚀实验方案;3. 学生能够通过实验,掌握金属腐蚀防护的基本方法,并将其应用于实际生活中;4. 学生能够在团队合作中,发挥各自优势,共同完成实验任务,提高沟通与协作能力。
二、教学内容1. 金属腐蚀基本原理:包括金属腐蚀的定义、类型及腐蚀过程的基本电化学原理;- 教材章节:第三章“金属腐蚀与防护”第一节“金属腐蚀原理”;- 内容列举:腐蚀原电池、腐蚀电解池、腐蚀过程的电位-pH图等。
2. 影响金属腐蚀的因素:包括温度、湿度、介质等外部因素;- 教材章节:第三章“金属腐蚀与防护”第二节“影响金属腐蚀的因素”;- 内容列举:腐蚀速率与温度、湿度关系,不同介质中的腐蚀特性等。
3. 实验设计原则与方法:介绍实验设计的基本原则,如对照原则、单一变量原则等;- 教材章节:第二章“实验设计与实验方法”;- 内容列举:实验设计流程、实验方法选择、实验数据处理等。
高中化学第四节金属的腐蚀与防护教案新人教版选修4
第四章电化学基础第四节金属的电化学腐化与防范一、教材剖析《金属的电化学腐化与防范》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第四节,在学习了原电池原理及电解池原理的基础上张开,介绍了金属腐化造成的严重危害、电化学腐化的原理及防范金属腐化的几种方法,要点是掌握金属电化学腐化(析氢腐化和吸氧腐化)的实质(金属表面形成了微型原电池),同时指出,人们依据对金属电化学腐化实质的认识,发现了防范金属电化学腐化的方法,并详尽地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法 , 不但运用原电池原理( 牺牲阳极的阴极保护法) ,也再次运用了电解原理( 外加电流的阴极保护法 ), 加深了学生对化学能与电能互相转变的认识。
本节内容是本章理论知识的实际应用,有益于培育学生发现问题、剖析问题、解决问题的能力。
二、讲课目标1.知识目标:(1)知道金属腐化的两各种类(化学腐化和电化学腐化)。
(2)能解说金属发生电化学腐化的原由, 认识金属腐化的危害。
(3)知道防范金属腐化的方法。
2.能力目标:(1)学会设计控制单一变量进行比较实验以及对实验设计进行议论。
(2)从实验研究过程中提升对实验现象的观察能力和剖析能力。
3.感情、态度和价值观目标:(1)经过金属腐化与生产、生活实质相联系的内容, 加强学生学习兴趣 .(2)经过课堂研究活动 , 发展学生的研究能力 , 学会与人合作与交流 , 共同研究,商讨科学识题。
(3)经过化学实验(设计、考据和议论)这一科学研究方法,培育学生脚扎实地的科学精神,帮助学生建立正确的科学态度。
三、讲课要点难点要点:金属的电化学腐化及金属的电化学防范难点:金属发生吸氧腐化的电化学原理四、学情剖析学生对金属的腐化有必定的认识,包含它的产生和防治,生活中对金属腐化的危害也有所见闻,而对金属腐化及防腐的原理不太清楚,学生认识了铁的腐化是氧气和水共同作用的结果,而且学习了原电池原理,再此基础上学习比较简单接受。
金属的腐蚀实验探究:教案
课题:金属的腐蚀实验探究一、教学目标培养人最重要的是素质的培养,即培养其学习的方法,思考的方法,从而形成能力。
本节教材内容与生活实际结合得非常紧密,为培养学生的综合素质提供了良好的契机。
因此确立以下教学三维目标和教学重难点:知识与能力:知道金属腐蚀的概念和分类,能够描述金属腐蚀的化学原理。
过程与方法:通过查阅资料收集信息、分组探究、实验汇报交流等活动,提高学生动手能力、综合实践能力。
情感态度与价值观:让学生在参与过程中体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学与生活的密切联系;认识材料与人类生活、发展的关系。
二、教学重难点教学重点:金属腐蚀的本质是氧化过程教学难点:金属的电化学腐蚀原理三、教学方法实验探究法立题思考引导探究结论分析交流汇报四、问题导入同学们了解了金属腐蚀的现象及其危害,你能否从金属元素的原子结构角度分析,金属为什么会被腐蚀?引导学生透过事物表面现象用科学理论分析本质。
明确金属腐蚀的本质是因为金属原子的最外层电子数较少,在反应中易失去最外层电子体现还原性。
五、互动合作为探究金属腐蚀的条件,以教材中“不同条件下铁钉的锈蚀”实验为基点,提前一周在实验室开始实验。
在实验设计过程中一定要把握教师主导作用:帮助学生确立探究目标①铁钉锈蚀需要哪些条件?②什么条件下锈蚀速率较快?③你是否能设计对比实验加以证明?充分发挥学生主体作用:依据教材发散思维,设计简单可行的对比实验进行探究。
首先师生讨论铁钉锈蚀的可能条件假设:只与水接触,不与空气接触;不与水接触,只与空气接触;既与水接触,又与空气接触;既与NaCl溶液接COOH溶液接触,又与空气接触。
以此设计实验触,又与空气接触;既与CH3报告,并将实验结果分组记录。
在课上将自主学习探究结果进行汇报交流。
六、展示交流探究方案一:将三根洁净无锈的铁钉分别放入三支试管中,在第一支试管中倒入蒸馏水至浸没1/2的铁钉,使铁钉既与水接触,又与空气接触;在第二支试管中倒入经煮沸后迅速冷却的蒸馏水,使蒸馏水浸没铁钉,并再倒入适量植物油以隔气,使铁钉只与水接触而不能与空气接触;在第三支试管中放入棉花和干燥剂,并塞上塞子,使铁钉只与空气接触而不与水接触。
金属腐蚀教案初中
金属腐蚀教案初中教学目标:1. 了解金属腐蚀的概念和分类,知道金属腐蚀的原因。
2. 学习金属防腐蚀的方法和措施。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力。
教学重点:1. 金属腐蚀的概念和分类。
2. 金属腐蚀的原因。
3. 金属防腐蚀的方法和措施。
教学难点:1. 金属腐蚀的微观过程。
2. 金属防腐蚀的原理。
教学准备:1. 实验室用具:试管、烧杯、铁片、铜片、稀盐酸、硫酸铜溶液等。
2. 课件和教学素材。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生思考:什么是金属腐蚀?为什么金属会腐蚀?2. 学生回答后,总结金属腐蚀的概念和原因。
二、探究金属腐蚀的分类(10分钟)1. 引导学生观察实验室用具,发现金属腐蚀的分类。
2. 学生分组讨论,总结金属腐蚀的分类。
三、实验演示金属腐蚀(15分钟)1. 教师演示铁片在稀盐酸中的腐蚀实验。
2. 学生观察并记录实验现象。
四、实验探究金属防腐蚀的方法(15分钟)1. 学生分组进行实验,探究金属防腐蚀的方法。
2. 学生汇报实验结果,总结金属防腐蚀的方法和措施。
五、课堂小结(5分钟)1. 教师引导学生回顾本节课所学内容,总结金属腐蚀的概念、分类和原因。
2. 学生分享金属防腐蚀的方法和措施。
六、作业布置(5分钟)1. 学生完成实验报告。
2. 学生阅读相关资料,了解金属腐蚀在实际生活中的应用。
教学反思:本节课通过引导学生思考金属腐蚀的概念和原因,进行实验演示和探究,使学生掌握了金属腐蚀的分类和防腐蚀的方法。
在实验过程中,学生积极参与,动手操作,培养了实验操作能力和观察能力。
同时,通过课堂小结和作业布置,使学生对金属腐蚀有了更深入的了解。
但在教学过程中,要注意引导学生掌握金属腐蚀的微观过程,提高学生的理解能力。
金属腐蚀课程设计
金属腐蚀课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解金属腐蚀的定义、原因及类型,掌握相关的化学知识;2. 学生能描述金属腐蚀的防护方法,了解其在实际生活中的应用;3. 学生了解不同金属的腐蚀速率及影响因素,能运用相关知识解释现象。
技能目标:1. 学生能运用实验技能,进行金属腐蚀的观察和分析;2. 学生能通过查阅资料、开展小组讨论,提高解决问题的能力;3. 学生能运用所学知识,设计简单的金属腐蚀防护方案。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对化学学科的兴趣,认识到化学知识在生活中的重要性;2. 学生树立环保意识,关注金属腐蚀对环境的影响;3. 学生养成合作学习的习惯,学会尊重他人意见,提高团队协作能力。
课程性质:本课程为化学学科的一节实验课,旨在帮助学生了解金属腐蚀现象及其防护方法。
学生特点:六年级学生具备一定的化学基础知识,好奇心强,善于观察和思考。
教学要求:结合学生的年龄特点,注重启发式教学,引导学生通过实验、讨论等形式,掌握金属腐蚀的知识,提高实践操作能力和解决问题的能力。
在教学过程中,关注学生的情感态度,培养其环保意识和团队协作精神。
通过分解课程目标为具体的学习成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本节教学内容主要包括以下几部分:1. 金属腐蚀的基本概念:- 金属腐蚀的定义、原因及类型;- 不同金属的腐蚀速率及影响因素。
2. 金属腐蚀的防护方法:- 物理防护:如涂层、衬里、阴极保护等;- 化学防护:如缓蚀剂、阳极保护等;- 电化学防护:如电解质调节、电流干预等。
3. 实践操作与观察:- 设计实验,观察不同金属在相同条件下的腐蚀速率;- 分析实验结果,探讨影响金属腐蚀的因素。
4. 金属腐蚀在生活中的应用与防护:- 了解金属腐蚀在建筑、交通、家居等领域的实际应用;- 探讨金属腐蚀防护在环保、资源节约等方面的意义。
教学内容参考教材章节:第三章《金属的腐蚀与防护》。
教学进度安排:1. 第一课时:金属腐蚀的基本概念、类型及影响因素;2. 第二课时:金属腐蚀的防护方法及其原理;3. 第三课时:实践操作与观察,分析实验结果;4. 第四课时:金属腐蚀在生活中的应用与防护。
金属腐蚀原理简介PPT学习教案
点蚀
防护措施: 材料的点蚀电位越高,说明耐点蚀
能力越强,具有自钝化特性的金属 或合金相对耐点蚀,从Al < Fe < Ni < Zr < Cr < Ti依次增强。 金属的表第面13页/粗共24页糙和位错易产生点蚀 坑,多进行电解抛光或机械抛光等
缝隙腐蚀
定义:当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为 0.025 ~ 0.1 mm)时,缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝隙内 的金属加速腐蚀的现象,称为缝隙腐蚀。
防护措施: 1.选择能形成保护性好的表面膜的材 料,以及提高材料的硬度,可以增强 抗磨损腐蚀的能力;
2.采用适当的涂层; 第11页/共24页
点蚀机理
闭塞电池自催化腐蚀过程-形成闭塞电池
➢孔内介质基本上处于滞留状态,溶解 的金属 离子不 易往外 扩散, 溶解氧 也不易 扩散进 孔内; ➢ 随着腐蚀的进行,孔内带正电的金属 离子浓 度增加 ,为保 持溶液 的电中 性,带 负电的 氯离子 不断迁 入,使 孔内形 成了金 属的氯 化物F eCl2等 ,氯化 物又进 一步水 解生成 盐酸, 孔内介 质的酸 度增高 ,促使 阳极溶 解速度 加速。 ➢ 二次腐蚀产物Fe(OH)2和水中的Ca( HCO3)2等可溶 性盐由 于介质 pH值的 升高而 转化成 的CaC O3沉 淀物, 一起在 孔口沉 积使蚀 孔成为 一个闭 塞 电 池 。
阳极极化
本质:阳极溶解的反应速度小于电子流走 速度。
原因:电化学极化(外电流为阳极极化 电流时,表面积累正电荷) 浓差极化(金属离子堆积,界面
积累制衡电荷) 电阻第3页/极共24页化(钝化膜阻止电荷转移)
过程:1.金属离开晶格转变为表面吸附原
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备注第7章 应力作用下的腐蚀金属构件通常在应力(内应力、负荷)与环境介质的联合作用下工作,因而金属材料会遭受严重的破坏。
由于受力状态的不同(如拉伸应力、交变应力、振动力及摩擦力等),与介质作用造成的腐蚀破坏形态是多种多样的。
常见的有应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、空泡腐蚀和微振腐蚀。
此外,金属由于氢的存在或与氢反应也可引起机械性破坏,破坏形式有脱碳、氢鼓泡、氢腐蚀、氢脆,统称氢损伤。
这些腐蚀破坏中以应力腐蚀断裂最为重要,也是本章介绍的重点。
7.1 应力腐蚀断裂 7.1.1 应力腐蚀断裂产生的条件及特征应力腐蚀断裂是指金属结构在拉伸应力和腐蚀环境的共同作用下引起的断裂。
两者缺一不可,相互促进,但并不是简单的加合。
应力腐蚀断裂是危害最大的腐蚀形态之一。
它是一种“灾难性的腐蚀”,例如飞机失事、桥梁断裂、油气管的爆炸等,危害极大。
工程上常用的奥氏体不锈钢、铜合金、钛合金及高强度钢和高强度铝合金等,对应力腐蚀都很敏感。
这些材料即使在腐蚀性不太严重的环境,如含有少量C1-的水、有机溶液、潮湿大气及蒸馏水中,也会引起强烈的应力腐蚀断裂。
近20年来,随着宇航工业、原子能工业、化工和石油工业的飞速发展,应力腐蚀断裂已成为腐蚀研究的主要领域之一。
应力腐蚀断裂是一种较常见的局部腐蚀。
产生这类腐蚀必须同时具备几个条件,即特定环境(包括介质成分、浓度、杂质和温度),足够大的拉伸应力(超过某极限值),特定的合金成分和组织(包括晶粒大小、晶粒取向、形态、相结构;各类缺陷、加工状态等),才能产生应力腐蚀断裂。
也就是说,应力腐蚀是与环境因素、力学因素和冶金因素密切相关的。
应力腐蚀断裂具有高度的选择性,在使用环境中没有敏感性的合金,即使有拉伸应力的作用也不会发生应力腐蚀断裂。
拉伸应力可能有以下几个来源。
(1) 合金零件、部件、构件在冷加工、锻造、焊接、热处理、装配过程中产生的残余应力,据报导,由于残余应力造成的腐蚀断裂故障占应力腐蚀断裂总数的40%。
(2) 工作时产生的外应力和使用中的载荷等。
(3) 由于腐蚀产物的体积效应(腐蚀产物的体积往往大于其金属的体积)而造成的不均匀应力。
环境因素,尤其是腐蚀介质,对产生应力腐蚀断裂十分重要,只有在一定合金和一定环境的组合情况下才能发生这类腐蚀断裂。
例如,众所周知的黄铜遇到少量氨气或氨溶液会产生断裂,不锈钢在含Cl -的介质中,碳钢在含OH -的溶液中,都有应力腐蚀的危险。
表7-l 列举了一些易产生应力腐蚀断裂的合金和环境介质。
溶液的温度对应力腐蚀断裂也有影响。
一般来说,温度升高,易发生应力腐蚀断裂。
但温度过高,由于全面腐蚀的进行,却抑制了应力腐蚀断裂。
此外,对某些体系来说,存在一个临界断裂温度,即在此温度下应力腐蚀断裂最敏感。
合金与介质组成的腐蚀体系不同,在应力作用下,发生应力腐蚀的电位就不同。
R.W.Staehle 总结奥氏体不锈钢在各种环境下的应力腐蚀断裂后提出:发生应力腐蚀断裂有三个电位区(敏感电位区),如图7-1所示的区域1、2、3,即活化—阴极保护电位过渡区,活化—钝化电位过渡区,以及钝化—过钝化电位过渡区。
这些区域已由实例所证明,如含20%Ni 的不锈钢(加Cu 和Mo)在4mol/L 沸腾的H 2SO 4中,其应力腐蚀断裂电位接近或稍高于自腐蚀电位,相当于区域1,碳钢在碱溶液中的应力腐蚀断裂发生于区域2,而18—8不锈钢应力腐蚀断裂却发生在区域2(靠近阳极最大电流值处)和区域3(过钝化区)以及区域1(外加阴极电流区)。
图7—2所示为敏化18—8不锈钢在300℃,含20ppmSO 42—水中的阴、阳极极化曲线,及在预先选定好的各电位点下进行恒电位浸泡试验的结果。
说明上述三个区域对该种材料都能产生应力腐蚀断裂。
备注可见,应力腐蚀断裂可能在很短时间内发生,但也可能几年后才发生。
备注图7-1 应力腐蚀电位区示意图 图7-2 敏化18—8不锈钢在20ppmSO 42— 300℃水中的极化曲线(2) 金属和合金腐蚀量很微小,腐蚀局限于微小的局部。
同时产生应力腐蚀断裂的合金表面往往存在钝化膜或保护膜。
(3) 裂纹方向宏观上和主拉伸应力的方向垂直,微观上略有偏移。
(4) 宏观上属于脆性断裂,即使塑性很高的材料也是如此。
微观上,在断裂面上仍有塑性流变痕迹。
(5) 有裂纹分叉现象。
断口形貌呈海滩条纹、羽毛状、撕裂岭、扇子形和冰糖块状图像。
(6) 应力腐蚀裂纹形态有沿晶型、穿晶型和混合型,视具体合金—环境体系而定。
例如,铝合金、高强度钢多半是沿晶型的,奥氏体不锈钢多半是穿晶型的,而钛合金为混合型的。
即使是同种合金,随着环境、应力大小的改变,裂纹形态也会随之改变。
7.1.2 应力腐蚀断裂机理 应力腐蚀断裂是一个非常复杂的问题,影响因素众多,关于它的机理迄今还没有统一而完整的说法。
不仅对不同腐蚀体系观点不一,就是对同一体系见解也不一致。
目前提得较多的是阳极溶解理论,滑移—溶解理论,膜破裂理论,氢脆理论及应力吸附理论等等。
下面扼要介绍几种主要理论。
1.快速溶解理论Hoar 和Hines 首先提出快速溶解理论,认为金属材料在应力和腐蚀的协同作用下,局部位置产生微裂纹。
这种窄纹在形成阶段并非真正“破裂”,而是裂纹的前沿金属产生快速溶解。
图7-3示出了这一腐蚀的模型,金属裂纹的外表面(C )是阴极区,进行阴极反应,如:O 2+2H 2O+4e →4OH -备注2Cu(NH 3) 42++H 2O+2e → Cu 2O+2NH 4++2NH 3(α—黄铜在氨液中)裂纹的前沿是阳极区,构成了大阴极小阳极的应力腐蚀电池。
应力腐蚀断裂是由裂纹尖端(A *)的快速溶解引起的。
这是因为,裂纹侧面(A )由于具有一定的表面膜(氧化膜),使溶解受到抑制,只具有很小的溶解速度。
而裂纹尖端前沿区因受到的局部应力集中,产生迅速形变屈服,由于在这范性形变过程中金属晶体的位错连续地达到前沿表面,产生为数甚大的瞬间活性点,使裂纹前沿具有非常大的溶解速度,据有关文献报导,裂纹尖端处的电流密度高于0.5A /cm 2,而裂纹两侧仅为约10-5A/cm 2。
相比之下,前者速度要大104倍。
这里应指出的是,裂纹不断地迅速扩展(尖端宽度估计不大于10nm),且新的腐蚀介质不停地吸入到阳极区。
因此,裂纹尖端前沿区的实际溶解量是很小的,不会产生浓差极化。
至于裂纹的形成源,Hoar 等认为可能是由于金属表面存在的晶界、亚晶界、露头的位错群、滑移带上位错堆积区;淬火、冷加工造成的局部应变区;或异种杂质原子造成的畸变区以及所谓堆垛层错区等。
这些区域在一定条件下都可能构成裂纹的形成源,优先产生阳极溶解,并向纵深发展。
2.表面膜破裂理论在腐蚀介质中金属表面上总是存在着不同程度的保护膜,这些膜层在应力或活性离子(如Cl -)的作用下易引起破坏。
裸露出的基体金属与其余表面膜构成小阳极与大阴极的腐蚀电池,新鲜表面就产生了阳极溶解。
另一方面基体金属具有自动修复表面膜的能力(对一定的应力腐蚀断裂体系而言)。
对于沿晶型应力腐蚀断裂来说,由于晶界处缺陷和杂质较多,电负性较大,在应力和腐蚀介质作用下易遭受腐蚀断裂。
对于穿晶型应力腐蚀断裂来说,往往是由于在应力作用下滑移阶梯对膜的破坏所致。
我们知道,金属表面膜个别区域总会存在着局部薄弱点。
在受力情况下金属基体内部位错会沿滑移面产生移动,形成滑移阶梯;当滑移阶梯大而表面膜又不能随滑移阶梯的形成而发生相应的变形时,膜就会破裂而裸露出基体金属。
图7-4 滑移阶梯和局部溶解图7-4所示为滑移阶梯和局部溶解的示意图。
在应力很小且氧化膜较完整、塑性好,同时腐蚀介质中活性离子又很小的情况下,氧化膜如图7-4(a )所示,膜不产生破裂。
若膜较完整且强度较大,则即使外加应力增大,造成位错在滑移面上塞积,也不会暴露基体金属,如图7-4(b )所示。
只有当外加应力增大到一定程度时,位错开动后,膜破裂。
显露基体金属与腐蚀介质相接触,产生快速阳极溶解,在此过程中形成“隧洞”,如图7-4(c )、(d ) 所示。
“隧洞”的形成是由于这种阳极溶解直至遇到障碍为止的缘故。
例如,由于O 2的吸附,活性离子的转换,形成的钝化膜以及电位高的合金组分的沉积等。
这些表面膜的形成,使溶解区重新进入钝态。
促使金属快速溶解了一个相当大的区域后,便形成“隧洞”。
此时位错停止移动,即位错停止沿滑移面滑移(位错锁住),造成位错重新开始塞积,如图7-4(e )所示。
在应力或活性离子的作用下,位错再次开动表面钝化膜,又开始形成无膜区,金属又产生快速溶解。
重复上述步骤,膜一次次修复(再钝化),结果导致穿晶型应力腐蚀断裂。
由于钢种和环境的不同,金属的再钝化和活化程度也不同,因而应力腐蚀敏感性也不同。
一般说来,钝化电位越低,钝化临界电流密度越小的腐蚀体系,其钝化膜修复所需的时间越短,膜越难破裂。
备注这种钝化膜破裂理论在某些应力腐蚀体系(如铜合金在氨溶液中)是较适用的,应力腐蚀断裂速度基本上受表面膜生长速度所控制。
但该理论有一定的局限性,如有人发现不锈钢长期暴露在130℃MgCl 2溶液中,电位和极化数据表明其不能生成钝化膜,但却发生了断裂,对18—8不锈钢的预裂纹试验也证明尖端再钝化速度并非关键因素,此外该理论也无法解释各类体系的特性离子破坏作用。
3.电化学阳极溶解理论——自催化效应 该理论认为在已存在阳极溶解的活化通道上,腐蚀沿这些途径优先进行,而应力又使之张开,协同地加速金属的破坏。
假如金属表面已形成裂纹或蚀坑,则裂纹或蚀坑内部便出现闭塞电池而使腐蚀加速,并且裂纹内部(小阳极)与金属表面(大阴极)构成了浓差电池,这样就促进了裂纹尖端的快速阳极溶解。
这个氧浓差电池传递着活性阴离子(如Cl -)进入裂纹内部,因而使裂纹内形成了一种浓缩的电解质溶液,且由于水解而被酸化。
这种闭塞电池作用,也是一个自催化的腐蚀过程,在应力作用下使裂纹不断地扩展,直至破裂。
4.氢在应力腐蚀断裂中的作用 氢原子扩散入金属内部,在应力腐蚀中是十分重要的现象。
因此,较早就有学者提出氢脆理论。
认为由于腐蚀的阴极反应产生氢,氢原子扩散到裂缝尖端金属内部,使这一区域变脆,在拉伸应力作用下发生脆断。
氢在应力腐蚀中起着主要的作用,这点是毫无疑问的。
但对于氢进入金属内到底如何引起脆断,则看法不一,如认为氢降低了裂缝前缘原子键结合能;或因吸附氢的作用使表面能下降;或由于氢气造成高内压促进位错活动;以及生成氢化物等。
应力腐蚀断裂的现代观念,把阳极溶解和氢扩散致脆的过程结合起来,能较好地分析一些腐蚀体系的应力腐蚀断裂。
Rhodes 等人对奥氏体不锈钢在氯化物介质中的裂纹形成和扩展,提出了如图7-5所示的模型。
认为裂纹的形成和发展主要与裂纹尖端处氢的引入晶格有关。