腐蚀与防护-第六章 金属的钝化讲解
金属的腐蚀与防护(讲义)含答案
金属的腐蚀与防护（讲义）一、知识点睛1.金属的腐蚀（1）定义金属表面与周围物质发生_________或因________作用而遭到破坏的过程。
（2）实质金属失去电子被_________的过程，其过程可表示为：M-n e-M n+。
2.金属腐蚀类型（1）化学腐蚀金属跟接触到的物质(如O2、Cl2、SO2等)直接发生_______而引起的腐蚀。
（2）电化学腐蚀①定义两种金属_________且又同时暴露在______空气里或与_____________接触时，由于形成________而发生的腐蚀。
②实质被腐蚀金属成为原电池的______而被溶解。
③分类：a．吸氧腐蚀（以铜板上的铁铆钉为例）通常情况下水膜呈____性或___性，正极上____参加反应。
负极：_____________；正极________________；总反应：__________________________。
b．析氢腐蚀（以铜板上的铁铆钉为例）特殊情况下水膜呈___性，正极上___参加反应。
负极：____________；正极：____________；总反应：__________________________。
注：①纯金属只会发生化学腐蚀，不会发生电化学腐蚀；不纯的金属可能发生化学腐蚀，也可能发生电化学腐蚀，腐蚀类型取决于是否接触到电解质溶液。
②在金属腐蚀中，以电化学腐蚀为主，而电化学腐蚀中又以吸氧腐蚀为主。
3.金属腐蚀的影响因素（1）金属本性①金属越活泼，越易____电子而被腐蚀；②两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速率越______。
（2）介质①金属在潮湿的空气或电解质溶液中，容易腐蚀；②强电解质＞弱电解质＞非电解质。
（3）环境温度温度越高，金属腐蚀速率越____。
（4）金属腐蚀快慢的一般规律（同一种金属的腐蚀）电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原电池的正极＞电解池的阴极4.金属的防护（1）本质：阻止金属发生_________反应。
《金属的电化学腐蚀与防护》 讲义
《金属的电化学腐蚀与防护》讲义一、金属腐蚀的危害在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在。
从小小的螺丝钉到庞大的桥梁建筑，金属都发挥着至关重要的作用。
然而，有一个“敌人”始终威胁着金属的稳定存在，那就是腐蚀。
金属腐蚀会带来诸多严重的危害。
首先，它会导致金属材料的强度降低，使得原本坚固的结构变得脆弱不堪。
比如，一座长期遭受腐蚀的桥梁，可能会在某一天突然坍塌，造成无法估量的生命和财产损失。
其次，腐蚀会增加设备的维修和更换成本。
工厂里的机器设备如果经常受到腐蚀，就需要频繁地进行维修，甚至提前更换，这无疑会增加企业的生产成本，降低生产效率。
再者，金属腐蚀还可能造成环境污染。
一些腐蚀产物可能是有毒有害物质，它们进入土壤、水源，会对生态环境造成破坏。
二、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀，我们首先得明白什么是电化学。
简单来说，电化学就是研究电能和化学能相互转化的一门科学。
当金属与周围的电解质溶液接触时，就可能发生电化学腐蚀。
这主要包括两种常见的类型：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。
吸氧腐蚀通常在中性或弱酸性环境中发生。
以铁为例，铁会失去电子变成亚铁离子进入溶液：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺。
同时，空气中的氧气在水的作用下得到电子，生成氢氧根离子：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
亚铁离子和氢氧根离子进一步反应，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧化为氢氧化铁，最终形成铁锈。
析氢腐蚀则常见于酸性较强的环境。
还是以铁为例，铁失去电子：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺，同时溶液中的氢离子得到电子生成氢气：2H⁺＋2e⁻＝ H₂↑。
三、影响金属电化学腐蚀的因素金属电化学腐蚀的速率和程度受到多种因素的影响。
首先是金属本身的性质。
不同的金属在相同的环境中，腐蚀的难易程度是不同的。
例如，在潮湿的空气中，铁很容易生锈，而金则几乎不会被腐蚀。
这是因为金的化学性质非常稳定，不容易失去电子。
其次是环境因素。
湿度、温度、酸碱度等都会对腐蚀产生重要影响。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点[知识分类和归纳]一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念金属或合金与周围材料的反应造成的损失现象。
（2）精髓金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型根据与金属的区别，它可以分为腐蚀和腐蚀2．化学腐蚀金属与干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石油）直接接触造成的腐蚀3．电化学腐蚀(1)概念当不纯金属与电解液接触时，它会发生反应，活性较高的金属会失去电子并被氧化。
（2）分类以钢铁的腐蚀为例【问题探索】将纯铁放入稀H2SO4中是否会发生析氢腐蚀？提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀h2so4发生的是化学腐蚀．二、金属保护1．改变金属内部组织结构如制成等．2.在金属表面加保护层如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．3．电化学保护（1）牺牲阳极阴极保护原理被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极．(2)外加电流的阴极保护法――原理受保护的金属连接到电源的电极，并充当电解槽的电极【自我诊断训练】1.（2022福建高三质检）打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象为（）a．烧杯中有气泡产生b．试管内有黄绿色气体产生c．铁丝网的表面产生锈迹d．烧杯内溶液变红色2.在以下关于金属腐蚀的描述中，正确的描述是（）a．金属被腐蚀的本质是m＋nh2o===m(oh)n＋n/2h2↑b．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，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3.如图所示，铁块腐蚀速率的正确顺序为（）a．ⅰ＞ⅱ＞ⅲb．ⅰ＞ⅲ＞ⅱc．ⅱ＞ⅰ＞ⅲd．ⅱ＞ⅲ＞ⅰ4.以下关于钢制品防腐的陈述是正确的（）a．在铁门、铁窗表面涂上油漆b、由于采用了保护涂层或电镀等防腐措施，自行车的所有部件都不需要停放在防雨的地方。
《材料腐蚀与防护》习题与思考题
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。
金属的腐蚀与防护
电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 极 正极C(+) 2H++2e-=H2↑ 反 应 总反应: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
联 系
通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较
化学腐蚀 条件 金属与所接触 质直接反应
电化学腐蚀 不纯金属或合金 与电解质溶液接触
（2H2O 2H+ + 2OH-）
总的过程：Fe+2H2O = Fe(OH)2 + H2↑
Fe(OH)2进一步被氧化为Fe(OH)3， Fe(OH)3 及其脱水产物Fe2O3· 2O、Fe2O3等是红褐色铁 xH 锈的主要成分
钢铁的电化学腐蚀（二）
（吸氧腐蚀：水膜成弱酸性、中性或碱性）
2+
Fe Fe
钢铁腐蚀的影响因素
金属本性对腐蚀的影响
金属越活泼，越易失电子，化学腐蚀越严重；
材料活泼性差异越大，原电池反应越快，越易腐蚀；
电解质溶液对腐蚀的影响
金属在电解质溶液中腐蚀快于在非电解质 溶液中腐蚀；
金属在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电 解质溶液中的腐蚀；
五、常见的化学电源
1.干电池
电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液：NH4Cl、 ZnCl2 淀粉糊； 还填有MnO2 和碳粉.
3.铅蓄电池
电极：Pb为负极；PbO2为正极. 电解液:H2SO4溶液
放电时:化学能转化为电能
负极(Pb)： Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4
正极(PbO2)：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O
充电时：电能转化为化学能
金属钝化原理
金属钝化原理与应用机械与汽车工程学院材料成型及控制工程金属钝化原理及应用（材料成型及控制工程）摘要：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显着下降的现象称金属的钝化。
其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。
这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。
关键词：表面处理、钝化、铬酸盐、酸洗钝化一、概述钝化现象早在十八世纪30年代即被发现，自此得到了广泛的研究。
钝化现象——通常，电极电位愈正，金属溶解速度愈大。
而实际中，常有电位超过一定数值后，电流突然减少，这种现象成为钝化现象。
金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”。
金属在介质中强烈溶解的性质叫做“活性”。
活态向钝态的转变叫做钝化，能够使金属发生钝化的物质被称为钝化剂。
钝化现象发生通常与氧化介质有关。
有时在非氧化性介质中也可以发生钝化，如镁在氢氟酸中、钼和铌在盐酸中、汞和银在氯离子作用下等。
金属钝化的定义：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移向正方向时，原来活泼地溶解着的金属表面状态会发生某种突变，同时金属的溶解速度急速下降，这种表面状态的突变过程叫做钝化[1]。
金属钝化的两个必要标志：腐蚀速度大幅度下降、电位强烈正移。
金属钝化的特征[2]：①金属的电极电位朝正值方向移动；②腐蚀速度明显降低；③钝化只发生在金属表面；④金属钝化以后，即使外界条件改变了，也可能在相当程度上保持钝态。
钝化的分类化学钝化：金属与钝化剂自然作用产生（如：Cr，Al，Ti等金属在含氧溶液中）又称自钝化。
电化学钝化（阳极钝化）：外电流使金属阳极钝化，使其溶解速度大幅降低，并且能够保持高度的稳定性。
阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。
腐蚀与防护
金属钝化：金属表面状态变化所引起的金属电化学行为使它具有贵金属的某些特征(低的腐蚀速率、正的电极电势)的过程。
若这种变化因金属与介质自然作用产生，称为化学钝化或自钝化；若该变化由金属通过电化学阳极极化引起，称为阳极钝化。
另有一类由于金属表面状态变化引起其腐蚀速率降低，但电极电势并不正移的钝化（如铅在硫酸中表面覆盖盐层引起腐蚀速率降低），称为机械钝化。
金属钝化后所处的状态称为钝态。
钝态金属所具有的性质称为钝性（或称惰性）。
铜合金腐蚀1概述铜合金腐蚀[1](Corrosion of Copper Allov)是铜合金在与大气和海洋环境相互作用的过程中，表面能生成钝态或半钝态的保护薄膜，使多种腐蚀受到抑制。
2分类铜合金在一般介质中以均匀腐蚀为主，在有氨存在的溶液中有较强的应力腐蚀敏感性，也存在电偶腐蚀、点蚀、磨损腐蚀等局部腐蚀形式。
黄铜脱锌、铝青铜脱铝，白铜脱镍等脱成分腐蚀是铜合金独有的腐蚀形式。
大气腐蚀金属材料的大气腐蚀主要取决于大气中的水汽和材料表面的水膜。
金属大气腐蚀速度开始急剧增加时的大气相对湿度称为临界湿度，铜合金与其他很多金属的临界湿度在50%～70%之间，大气中的污染对铜合金的腐蚀有明显的增强作用。
城市工业大气的C02，SO2，NO2等酸性污染物溶解于水膜中，发生水解，使水膜酸化和保护膜不稳定。
植物的腐烂和工厂排放的废气，使大气中存在氨和硫化氢气体，氨明显加速铜和铜合金的腐蚀特别是应力腐蚀。
海洋环境腐蚀铜合金在海洋环境的腐蚀除了海洋大气区之外，还有海水飞溅区、潮差区和全浸区等。
飞溅区腐蚀铜合金在海水飞溅区的腐蚀行为和在海洋大气区的十分接近。
对苛刻的海洋大气具有良好抗蚀性的任何一种铜合金，在飞溅区也会有良好的耐蚀性。
飞溅区提供了充分的氧气对钢的腐蚀起到加速作用，但可使铜及铜合金更容易保持钝态。
暴露于飞溅区铜合金的腐蚀速度通常不超过5μm/a。
全浸区腐蚀暴露于全浸区铜合金的腐蚀速度最快。
其耐蚀性受海水温度、流速、海洋生物附着、泥沙冲刷沉积和海水污染情况的影响较大。
金属的腐蚀和防护PPT精品课件
含义
金属直接与具有腐蚀 性的化学物质接触发 生氧化还原反应而消
耗的过程
金属与电解质溶液 接触发生原电池反
应而消耗的过程
发生的 金属 条件 氧化剂
电子得失
金属或合金 非电解质为主(如O2、
Cl2、C2H5OH)
金属直接将电子转移 给有氧化性的物质
不纯金属或合金 电解质溶液中的溶
质 活泼间接转移给氧 化金属将电子性较
【基础题一】 (1)下列有关金属腐蚀的说法正确的 是( D ) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进 行化学反应而损耗的过程 B．电化腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生 化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气 最终转化为铁锈 D．金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化 腐蚀伴有电流产生
1.(湖南祁东县鼎兴补习学校2010届高三化学第一次 月考)下列叙述不正确的是( A ) A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(双 选)( AC ) A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制 品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用 了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连 以保护它不受腐蚀
答案：(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3
Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)Al－3e－===Al3＋ 铝表面易被氧化，生成一层致
第六章 第三讲 电解池 金属的腐蚀与防护
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（Fe）： Fe—2e— = Fe2+ 正极（C）： 2H++2e— = H2↑ 或2H2O+O2+4e— = 4OH—
【讨论】两者情况的进一步反应或总反应
三、金属的防护
1、 改善金属的内部组织结构(内因) ——制成 合金（不锈钢） 2、在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、 钝化等 3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、 外加直流电源的阴极保护法
电解原理在化学工业中有广泛的应用。如图表示一 个电解池，装有电解液a；X，Y是两块电极板，通过导 线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)若X，Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开 始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则： ++2e— = H ↑ 2H ①电解池中X极上的电极反应式为 _____ 。 2 在X极附近观察到的现象是______ 。 有气泡且溶液变红 - - 2e— = Cl ↑ 2Cl， ②Y电极上的电极反应式为____ 2 将湿润的淀粉KI试 检验该电极反应产物的方法是___ (2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液 a 纸接近管口 选用溶液，则： 2++2e— = Cu Cu Cu ①X电极的材料是__ ，电极反应式为 __ 。 ②Y电极的材料是__ ，电极反应式为 __ 粗 Cu Cu -。 2e— = Cu2+ (说明：杂质发生的电极反应不必写出)
阳极：镀层金属
阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 铜片
硫酸铜溶液 待镀件
属的电解质
实质：阳极参加反应的电解
电镀铜原理
阳极：镀层金属（纯铜板） 阴极：待镀金属制品
《材料腐蚀与防护》课程笔记
《材料腐蚀与防护》课程笔记第一章绪论1.1 材料腐蚀学科特点材料腐蚀学科是研究材料在环境作用下性能退化的一门科学，它具有以下特点：- 多学科交叉：腐蚀现象涉及化学反应、电化学过程、材料科学、物理学、生物学等多个领域，因此材料腐蚀学科是一门典型的交叉学科。
- 实践性强：腐蚀问题无处不在，从日常生活到工业生产，都存在着材料腐蚀的问题，这要求腐蚀学科的研究具有很强的实践性和应用性。
- 复杂性：腐蚀过程往往受多种因素的影响，如环境条件、材料性质、应力状态等，这些因素的相互作用使得腐蚀问题非常复杂。
- 经济影响大：材料腐蚀会导致设备损坏、结构失效，从而造成巨大的经济损失和安全风险。
1.2 材料腐蚀学科的发展材料腐蚀学科的发展可以分为以下几个阶段：- 古代认知阶段：在古代，人们就已经意识到金属会随着时间的推移而腐蚀，但由于科学技术的限制，只能采取一些简单的防护措施，如涂油、包裹等。
- 近代科学阶段：19世纪末到20世纪初，随着化学和物理学的发展，科学家们开始系统地研究腐蚀现象，提出了电化学腐蚀理论。
- 现代技术阶段：20世纪中叶，随着电子技术、材料科学和电化学技术的进步，腐蚀学科得到了快速发展，出现了许多新的腐蚀防护技术和方法。
- 当代综合管理阶段：21世纪初，腐蚀学科进入了综合管理阶段，强调腐蚀控制的系统性和科学性，发展了腐蚀监测、风险评估和管理信息系统。
1.3 腐蚀的定义腐蚀是材料在环境介质的化学、电化学或物理作用下，其表面或内部发生变质，从而导致材料性能下降、结构破坏的过程。
这个过程通常伴随着能量的变化。
1.4 腐蚀的分类腐蚀可以根据不同的标准进行分类：- 按照腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
- 按照腐蚀环境分类：大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温腐蚀等。
- 按照腐蚀形态分类：均匀腐蚀、局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等）、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等。
1.5 腐蚀速度表示方法腐蚀速度是衡量材料腐蚀程度的重要参数，常用的表示方法有：- 质量损失法：通过测量材料在一定时间内的质量损失来计算腐蚀速度，单位通常是毫克/平方厘米·小时（mg/cm²·h）。
金属钝化原理
金属钝化原理
金属钝化是一种通过化学方法将金属表面形成一层保护膜，以防止金属腐蚀的
技术。
金属钝化的原理主要是利用金属表面形成一层致密的氧化物或者其他化合物膜，从而隔绝金属与外界环境的直接接触，达到防止金属腐蚀的目的。
金属钝化技术在工业生产和日常生活中有着广泛的应用，下面将详细介绍金属钝化的原理及其应用。
金属钝化的原理主要有以下几种：
1. 阻隔原理，金属表面形成一层致密的氧化膜或者其他化合物膜，使得金属与
外界环境隔绝开来，防止金属腐蚀的发生。
2. 电化学原理，金属表面形成一层电化学稳定的膜，使得金属处于一个稳定的
电化学状态，从而减少金属的电化学腐蚀。
3. 吸附原理，金属表面形成一层吸附膜，可以吸附一些有害物质，防止其对金
属的腐蚀。
金属钝化技术的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：
1. 金属腐蚀防护，金属钝化技术可以有效防止金属在潮湿、酸碱环境中的腐蚀，延长金属的使用寿命。
2. 电化学工业，金属钝化技术在电镀、电解等电化学工艺中有着重要的应用，
可以提高金属的耐蚀性和导电性能。
3. 冶金工业，金属钝化技术在冶金工业中可以用于金属的保护和表面处理，提
高金属的耐磨性和耐蚀性。
4. 化工工业，金属钝化技术在化工工业中可以用于管道、容器等设备的防腐蚀
处理，保证设备的安全运行。
5. 日常生活，金属钝化技术在日常生活中也有着广泛的应用，比如厨具、家具等金属制品的防腐蚀处理。
总之，金属钝化技术是一种非常重要的防腐蚀技术，可以有效延长金属的使用寿命，保护设备的安全运行。
随着科学技术的不断发展，金属钝化技术也在不断创新和完善，将会有更广泛的应用前景。
《材料腐蚀与防护》习题与思考题
《材料腐蚀与防护》习题与思考题第一章绪论1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其ϖ深(mm/a)多大？4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度ϖ失和ϖ深。
问铁在此介质中是否耐蚀？第二章电化学腐蚀热力学1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。
3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。
4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。
b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。
6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？第三章电化学腐蚀反应动力学1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。
2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。
6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。
8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。
《金属钝化》课件
深入研究金属钝化的微观机制与动力学过程
微观结构研究
深入研究金属钝化膜的微观结构、组成和性质，揭示其形成机制和 稳定性机理。
动力学过程分析
分析金属钝化过程中的动力学过程，包括反应速率、反应机理等， 为优化金属钝化技术提供理论支持。
跨学科研究方法
综合运用物理、化学、材料科学等多学科的理论和方法，深入探究金 属钝化的本质和规律，推动金属钝化技术的发展和应用。
金属钝化是一个热力学上有利的反应，意味着在一定条件下，金属 表面会自发形成钝化膜。
03
金属钝化的影响因素
金属的种类与合金元素
总结词
金属种类和合金元素对钝化效果有显著影响。
详细描述
不同金属的电子结构和表面特性不同，导致钝化行为差异。合金元素可以改变 金属的电子结构，从而影响钝化过程。例如，某些合金元素可以促进或抑制钝 化。
《金属钝化》PPT课件
contents
目录
• 金属钝化概述 • 金属钝化的原理 • 金属钝化的影响因素 • 金属钝化的应用 • 金属钝化的研究方法与技术 • 金属钝化的挑战与未来发展方向
01
金属钝化概述
定义与特点
定义
金属钝化是指金属在某些特定的介质中，由于表面生成了一 层非常薄的、致密的、覆盖性良好的固态物质，使金属的活 性大大降低，从而使其腐蚀速率明显减缓的现象。
提高安全性
对于一些重要的工程结构和设备，如桥梁、建筑、管道等 ，金属的耐腐蚀性直接关系到其安全性能。通过金属钝化 处理，可以提高这些结构的安全性。
金属钝化的历史与发展
历史回顾
金属钝化现象早在古代就已被人们发现和应用。例如，古代的兵器表面处理、铜器表面 的氧化膜等。随着科技的发展，人们对金属钝化的研究越来越深入，对其应用也越来越
钝化理论在金属腐蚀与防护中的应用
钝化理论在金属腐蚀与防护中的应用钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法.另外，一种活性金属或合金,其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，也叫钝化。
钝化,金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态.如Fe→Fe2+时标准电位为－0。
44V，钝化后跃变到+0。
5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。
金属的钝化也可能是自发过程（如在金属的表面生成一层难溶解的化合物，即氧化物膜)。
在工业上是用钝化剂（主要是氧化剂）对金属进行钝化处理，形成一层保护膜。
常见例子:冷浓硫酸、冷浓硝酸与铁、铝均可发生钝化。
其钝化的机理可用薄膜理论来解释,即认为钝化是由于金属与氧化性质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜.这层膜成独立相存在,通常是氧化金属的化合物.它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用,防止金属与腐蚀介质接触,从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。
金属表面状态变化所引起的金属电化学行为使它具有贵金属的某些特征(低的腐蚀速率、正的电极电势）的过程。
若这种变化因金属与介质自然作用产生，称为化学钝化或自钝化；若该变化由金属通过电化学阳极极化引起，称为阳极钝化。
另有一类由于金属表面状态变化引起其腐蚀速率降低，但电极电势并不正移的钝化（如铅在硫酸中表面覆盖盐层引起腐蚀速率降低)，称为机械钝化。
金属钝化后所处的状态称为钝态.钝态金属所具有的性质称为钝性(或称惰性)。
钝化能使金属变得稳定,从本质上讲这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜,因而提高了金属的抗腐蚀性能。
为了提高金属的防护性能，可采用化学方法或电化学方法，是金属表面上覆盖一层人工氧化膜，这种方法就是通常所说的氧化处理或发蓝,如在机械制造、仪器制造、武器、飞机及各种金属日用品中，作为一种防护装饰性覆盖层广泛地被采用。
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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
Ef = Ef0 - K·pH
（1）交点位于活性溶解区
这种体系在自然腐蚀状态，金属发生活性溶解腐 蚀，只有阳极极化到钝化区内才能使金属钝化，故称 为阳极钝化体系，是阳极保护的适用对象。
（2）两条极化曲线有三个交点
两条极化曲线出现三个交点，分别在钝化区，钝 化过渡区和活性溶解区。在自然腐蚀状态，金属可能 发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。实测阳极极化曲线 上将出现一段阴极极化电流区。这种体系也是阳极保 护的适宜对象。
钝化原因
• 引起金属钝化的因素有化学及电化学两种。
• 化学因素引起的钝化（自钝化），一般是由强氧化剂引起 的。如硝酸，硝酸银、氯酸、氯酸钾、重铬酸钾、高锰酸 钾以及氧等，它们也是钝化剂。
• 有些非氧化性酸也能使金属钝化，如Mo在HCl中、Mg在 HF中的钝化等。
• 电化学钝化（阳极钝化）是指外加电流的阳极极化产生的 钝化。
阳极钝化的阳极极化曲线
（1）AB段，称为活性溶解区（活化区） 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 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ + 8e
（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
(3) Flade电位的意义
如果金属钝化是由于表面生成氧化物膜，钝 态向活态转变是氧化物还原所造成。那么Flade 电位和钝化电位，以及氧化物生成平衡电位应 当相同。
关于二次钝化
在阳极极化到钝化区后，如果继续升高电位， 某些体系(如不锈钢（18～30%Cr）在10%H2SO4中) 会出现电流再次减小的现象，称为二次钝化。
金属的钝化
金属的钝化
• 钝化对控制金属在介质中的稳定性，提 高金属的耐蚀性是极为重要的。
• 但由于钝化现象的复杂性，人们对于产 生钝化的机制、钝化膜的组成与性质等 问题依然不十分清楚，仍有大量未知的 问题，需要进一步探索。
• 钝化的概念最初是来自法拉第对Fe在HNO3溶 液中溶解行为的观察。
• 把一块铁片放入HNO3溶液中，观察其溶解速 度与浓度的关系。发现铁片的溶解速度随硝酸 的浓度增加而增大，但当HNO3的质量浓度达 到 30-40% 时 ， 溶 解 度 达 到 最 大 值 。 随 后 ， 铁 的溶解速度随HNO3溶浓度增加而迅速下降， 如下图 所示。
真实极化曲线
活性溶解区
三点
交点位置
lgi
E
Ecor lgi
活性溶解区 钝化过渡区 稳定过渡区
lgi
lgi
E
Ecor
lgi
稳定钝化区
lgi
过钝化区
在Ep 在自然状态
|ic|<ip 活性腐蚀
|ic|<ip 活性腐蚀,或钝化
|ic|>ip 自钝化
过钝化
例
不锈钢在稀H2SO4 不锈钢在含氧H2SO4 不锈钢在稀HNO3 不锈钢在浓HNO3
1
电
流
密
度
（
10-3
cm2/A
Ef ①
）
10-6
④ Ef
②
ห้องสมุดไป่ตู้Ef
Ef ③
10-9
-800
-400
0 400
800 1200 1600
电位（mv，SHE）
各种PH下，Fe的阳极极化曲线和Flade电位
① 1N H2SO4，25℃。
② PH=4 缓冲溶液，25℃
③ PH=9.3 缓冲溶液，50℃ 。 ④ 10N NaOH，50℃
腐
蚀
速 度
10
passivation
×103 g/m2·hr
（ ）
active
5
passive
0
10
20
30
40
50
60
H NO3， %
Fe（Armco）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系(25℃)
返回
• 这时把铁转移到稀的硫酸中铁不再发生 溶解。此时铁具有金属光泽，同贵金属 一样。
• 勋巴恩（Schnein）称铁在浓HNO3中获 得的耐蚀状态为钝态。
钝化体系的类型
腐蚀体系的稳定状态取决于真实阴极 极化曲线和真实阳极极化曲线的交点。根 据交点位置不同，体系可有四种类型。
金属钝化体系的类型
E
真实极化 曲线
E
ia
●
Ep
|ic|
E
ia
ia
E
●
●
●
Ep
●
|ic|
|ic|
● ia |ic|
实测阳极极化 E 曲线(虚线表示 阴极电流)
Ecor
lgi
E
E``cor E`cor lgi
（4）DE段，称为过钝化区 阳极反应式 如 4OH- O2 + 2H2O + 4e
钝化参数
(1)致钝电流密度，i致
i致表示腐蚀体系钝化的难易程度。
E
(2)致钝化电位，Ep
阳极极化的极化电位超过Ep才能使金
D
属钝化。
(3)维钝电流密度，i维
i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。
(4)钝化区电位范围
钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态 愈稳定。
盐及难溶的硫酸盐和氯化物也能构成成 相膜。钝化膜与溶液的pH值、电极电位 及阴离子性质，浓度有关。