电化学腐蚀与防护汇总
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化腐蚀中，只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀，而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
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
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
解析：酸性条件下发生析氢腐蚀． 答案：C
2．下列方法中，不能用于进行金属防腐处理的是 . A．油漆 B．铝热反应 C．电镀
(
)
D．改变金属的内部结构
解析：铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属．
答案：B
3．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为
能转化为电能的装置，C错误；由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关，所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀， D错误． 答案：A
4．为了保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有(
A．与石墨棒相连
)
B．与直流电源负极连接
C．与直流电源正极连接 D．与钢板相连
解析：金属保护的电化学方法：形成原电池的正极、电解 池的阴极． 答案：B
________．(填序号)
A．铜 C．锌 B．钠 D．石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率， 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极．
解析： (1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正
极上O2得到电子． (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn，就可由 Zn失去电子，Zn被溶解，而Fe被保护，属于牺牲阳 极的阴极保护法．
电化学腐蚀与防护
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● 介质成分：介质中的盐分、酸、碱、盐等成分可以影响金属的电化学性质，从而影响腐蚀速率。例如， 酸性介质通常会加速钢铁的腐蚀
7 ● 流速：流速的增加会导致金属表面与周围介质的交换速率增加，从而加速电化学腐蚀的进程
为了防止和减缓电化学腐蚀的发生，可以 采取以下几种常见的防护方法
● 涂层保护：在金属表面涂覆一层耐腐蚀 材料，如油漆、树脂、橡胶等，以隔离金 属表面与周围介质的接触，从而防止腐蚀 的发生 ● 缓蚀剂：向介质中添加能够降低腐蚀速 率的物质，如酸碱中和剂、阻垢剂等。这 些物质可以在金属表面形成保护膜，降低 氧化还原反应的速率 ● 阴极保护：通过向金属表面施加电流或 使其成为原电池的阴极，以减缓或防止金 属表面的腐蚀。这种方法通常用于保护埋 地管道、船舶、建筑物等
● 阳极保护：通过将金属表面处理成阳极 状态，使其表面形成一层保护性的氧化膜， 从而防止进一步的腐蚀。这种方法通常用 于保护铝、镁等较活泼的金属材料
● 选用耐腐蚀材料：根据具体应用场合选 择耐腐蚀性能较好的材料，如不锈钢、钛 合金等，以降低腐蚀速率
● 控制环境因素：对于高温、高湿、恶劣 环境下的设备，应采取相应的措施控制环 境因素对腐蚀的影响，如加装空调、除湿 设备等
汇报结束
不妥之处敬请批评指正
产生电流
随着时间的推移， 金属表面的腐蚀逐 渐扩大，最终导致 金属结构的破坏
电化学腐蚀的发生和进展受到多种因素的影响，包括金属材料的性质、表面状态、温度、湿度、介质成
1 分、流速等。以下是一些主要因素
● 金属材料的性质：不同金属材料对电化学腐蚀的敏感性不同。例如，较活泼的金属如铁、铝、镁等容
2 易发生电化学腐蚀，而较不活泼的金属如金、银、铂等则不易受腐蚀
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腐蚀与防护复习资料汇总
腐蚀与防护复习资料汇总1.材料腐蚀的概念：材料与环境介质接触的表⾯发⽣作⽤（物理、化学或电化学），⽽引起的破坏或变质（性能退化)。
2.根据反应类型划分腐蚀种类：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀。
3.腐蚀过程的本质是什么？⾦属从⼀个热⼒学不稳定状态向稳定状态转变的，是⼀种⾃然趋势，可以从冶炼⾦属（或合⾦）时所消耗能量的多少或者难易程度来⼤致判断其腐蚀倾向⼤⼩。
4.材料的损坏或失效类型：腐蚀、磨损和断裂，决定了材料的寿命。
5. （计算题）⾦属腐蚀速度的表⽰⽅法：失重法（增重法）、深度法和电流密度。
1)失重法：v 式中:W-为腐蚀速度（g/m2.h ）；m0为试样腐蚀前的重量；m1为试样清除腐蚀产物后的质量（g ）；S 为试样表⾯积（m2）；t 为腐蚀时间（h）。
2)深度法: 式中: D 为腐蚀深度,单位为mm/a 。
V 为腐蚀速度（g/m2.h ），ρ为⾦属的密度，g/cm3。
3)由失重指标转换为电流密度指标:其中icorr ，A/cm2,V 失,g/(m2·h)三级标准6.腐蚀原电池:阴极,阳极,内电路:离⼦导通的回路;外电路:⾦属本⾝.腐蚀原电池特征：短路的原电池；材料表⾯分为阳极和阴极，阴极和阳极具有不同电位，位于不同位置；阳极和阴极之间要有两个电性连接：电⼦导体通道和离⼦导体通道；离⼦导体为腐蚀环境。
7.盐⽔滴试验:实验说明：⾦属表⾯结构或组织不均匀性，或腐蚀介质不均匀性，都可以导致腐蚀电池的形成；失电⼦的阳极反应和得电⼦的阴极还原反应是在两个相对独⽴的区域进⾏的，但彼此⼜不可分割同时完成；⾦属的电化学腐蚀过程随着电流的发⽣，该电流表征⾦属腐蚀速度；发⽣局部腐蚀情况下，通常阳极区⾯积⽐阴极区⾯积⼩得多，阳极区腐蚀强烈。
8.宏观电池、微观电池：宏：⾦属材料和介质的差异；微：电化学不均匀性宏观腐蚀电池（宏电池）：阳极和阴极电极尺⼨相对较⼤，宏观上单独的电极⾁眼可见（可分辩）。
微观腐蚀电池(微电池)：阳极和阴极尺⼨微⼩，宏观上单独的电极不可见，⾁眼不可分辩。
金属的电化学腐蚀与防护
一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
金属的电化学腐蚀与防护方法
金属的电化学腐蚀与防护方法金属在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从建筑结构到交通工具，从电子设备到医疗器械。
然而，金属面临着一个普遍而严重的问题——电化学腐蚀。
这一现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。
因此，了解金属的电化学腐蚀原理以及掌握有效的防护方法至关重要。
一、金属电化学腐蚀的原理要理解金属的电化学腐蚀，首先需要了解一些基本的电化学概念。
电化学腐蚀本质上是一个氧化还原反应，涉及到电子的转移。
当金属暴露在电解质溶液（如潮湿的空气、海水等）中时，金属表面会形成无数微小的原电池。
以铁为例，在潮湿的空气中，铁表面吸附的水膜会溶解氧气和二氧化碳等气体，形成电解质溶液。
铁中的杂质（如碳）与铁本身形成了许多微小的电极。
铁原子失去电子变成亚铁离子进入溶液，发生氧化反应：Fe 2e⁻＝Fe²⁺。
而在另一些区域，氧气得到电子发生还原反应：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
这样，电子从铁原子转移到氧气，形成了电流，导致铁不断被腐蚀。
不同的金属在电化学序列中的位置不同，其活泼性也不同。
位置越靠前的金属，越容易失去电子发生氧化反应，也就越容易被腐蚀。
例如，锌比铁活泼，在锌铁原电池中，锌会优先被腐蚀，从而保护了铁，这就是常见的牺牲阳极的阴极保护法的原理。
二、金属电化学腐蚀的类型1、析氢腐蚀在酸性较强的环境中，金属发生电化学腐蚀时，氢离子在阴极得到电子生成氢气，这种腐蚀称为析氢腐蚀。
例如，铁在酸性溶液中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：2H⁺＋ 2e⁻＝ H₂↑2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性环境中，金属发生电化学腐蚀时，氧气在阴极得到电子，与水共同作用生成氢氧根离子，这种腐蚀称为吸氧腐蚀。
如铁在潮湿空气中的腐蚀：阳极（Fe）：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺阴极（杂质）：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻三、金属电化学腐蚀的影响因素1、金属的本性不同的金属在相同的环境中，其腐蚀速率往往不同。
金属的电化学腐蚀与防护
到慢的顺序为⑤>④>②>①>③>⑥.
[答案] C
金属的腐蚀快慢顺序为：电解池的阳极>原电池的
负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的负极．
2．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
(
)
②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 ③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 ④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 A．①② C．③④ B．②③ D．①③
解析：构成的原电池中铁棒作负极：2Fe－4e－ === 2Fe2＋，
石墨棒作正极：O2＋4e－＋2H2O === 4OH－. 答案：B
4．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应 A．2H＋＋2e－ === H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－ === 4OH－ C．Fe－2e－ === Fe2＋
(
)
D．4OH－－4e－ === 2H2O＋O2↑
＋O2＋4e－=== ＋2e－ === H2↑
两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐 蚀更普遍、危害更大．
如图所示水槽中试管内有一枚铁钉，放 置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于_______
腐蚀．
(2)若试管内液面上升，则原溶液呈______性， 发生________腐蚀，电极反应，负极：___________________， 正极：______________________________________________. (3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生
能很好地考查学生的学科内综合能力和实验探究能力．
电化学腐蚀和防护
电化学腐蚀和防护1、金属腐蚀内容：金属的腐蚀是指金属或者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、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应3、金属腐蚀的类型：(1)化学腐蚀——金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。
其腐蚀过程没有电流产生(2)电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。
比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
电化学腐蚀过程有电流产生(3)化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍4、电化学腐蚀的分类————以钢铁的腐蚀为例进行分析类型析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)条件水膜酸性较强(pH≤4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe－2e－===Fe2＋Fe－2e－===Fe2＋正极2H＋＋2e－===H2↑O2＋2H2O＋4e－===4OH－总反应式Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O(铁锈主要成分)联系吸氧腐蚀更普遍5(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越快(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快6、金属的防护(1)电化学防护①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属b．正极：被保护的金属设备c．应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备，负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护②外加电流的阴极保护法—电解原理a．阴极：被保护的金属设备b．阳极：惰性金属或石墨c．应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。
电化学腐蚀原理与防护方法
一电化学腐蚀原理1．腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。
在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
腐蚀电池分为三（或二）类：（1）不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。
例如：在铜板上有一铁铆钉，其形成的腐蚀电池。
铁作阳极（负极）发生金属的氧化反应：Fe→Fe2++2e-；（Fe→Fe2++2e）＝－0.447V.阴极（正极）铜上可能有如下两种还原反应：(a)在空气中氧分压=21kPa时：O2+4H＋＋4e-→2H2O；(O2+4H＋＋4e-→2H2O)＝1.229V,(b)没有氧气时，发生2H++2e-→H2；（2H++2e-→H2）＝0V，有氧气存在的电池电动势E1=1.229－(-0.447)＝1.676V;没有氧气存在时，电池的电动势E2＝0-(-0.447)=0.447V。
可见吸氧腐蚀更容易发生，当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。
铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起，相当于电池的外电路短接，于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。
Fe氧化成Fe2+进入溶液，多余的电子转向铜极上，在铜极上O2与H＋发生还原反应，消耗电子，并且消耗了H＋，使溶液的pH值增大。
在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2，接着又被空气中氧继续氧化，即：Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3 Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。
这样不断地进行下去，机械部件就受到腐蚀。
（2）电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。
例如工业用钢材其中含杂质(如碳等)，当其表面覆盖一层电解质薄膜时，铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。
该微型电池中铁是阳极：Fe→Fe2++2e-碳作为阴极：如果电解质溶液是酸性，则阴极上有氢气放出（2H++2e-→H2）；如果电解质溶液是碱性，则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。
金属的电化学腐蚀和防护
4、2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万 港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴 首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成 分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后 看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最 可能的是（ ）
A.它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金 B.环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去
4、为了避免青铜器生成铜绿，下列方法中不正 确的是( ) A．将青铜器放在铝质托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在潮湿的空气中 D．在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜 答案 C
2．如图所示，甲、乙两试管中各放一枚铁钉， 甲试管中为NaCl溶液，乙试管为NH4Cl溶液(溶 液呈弱酸性).数天后观察到的现象是 ________________________________________ _， 甲中正极反应为 __________________________. 乙中正极反应为 __________________________. 试管中残留气体平均相对分子质量 的变化为甲____________， 乙 ____________.
C.铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化
D.它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金
；
5、Ag2S而呈黑色，有人设计用原电池原理加以除去。具 体作法是将发黑银器放入一铝制容器中，再加入一定浓 度的食盐水将银器完全淹没，放置一段时间后，银器表 面不仅黑色褪去，而且银不损失；但铝制容器发生损耗。 由以上实验可推知该原电池发生的电极反应式和总反应 式为 -＝2Ag+S2Al -3e-＝Al3+， __________________________________ Ag S+2e 2 3Ag2S+2Al+6H2O＝6Ag+3H2S↑+2Al(OH)3↓ ； 装置中食盐水的作用是 作为电解质溶液 。
金属的电化学腐蚀与防护
新型防腐技术的研发与推广
新型防腐技术：包括 涂层保护、电化学保
护、缓蚀剂保护等
推广应用：在石油、 化工、船舶、电力等
领域的应用情况
研发进展：新型防腐 材料、新型涂层技术、 新型电化学保护技术
等
未来展望：新型防腐 技术的发展趋势和前
景
金属电化学腐蚀与防护的理论研究进展
金属腐蚀电化学原理：介 绍了金属腐蚀的电化学机 制，包括阳极反应和阴极
金属电化学腐蚀与防护的研究 进展
新型防腐材料的研究与应用
新型防腐材料的 种类：包括金属 氧化物、陶瓷、 高分子材料等
新型防腐材料的 性能特点：具有 良好的耐腐蚀、 抗氧化、抗疲劳 等性能
新型防腐材料的 应用领域：广泛 应用于石油、化 工、海洋工程、 航空航天等领域 的设备防腐
新型防腐材料的 发展趋势：高效、 环保、节能、低 成本等方向
金属电化学腐蚀产生有害物 质，污染环境
金属腐蚀导致资源浪费和环 境污染
腐蚀过程中可能产生有毒气 体和液体，对人类健康造成
威胁
பைடு நூலகம்
金属电化学腐蚀的防护措施
金属材料的选用与处理
选用耐腐蚀材料： 选择具有较高耐 腐蚀性能的材料， 如不锈钢、钛合 金等。
表面涂层处理： 在金属表面涂覆 防腐涂层，如油 漆、防锈油等， 以隔离金属与腐 蚀介质。
性能下降：腐蚀导致金属 性能如强度、塑性、韧性 等下降，影响正常使用。
安全隐患：腐蚀严重时可 能引发安全事故，如设备
突然断裂、爆炸等。
经济损失：金属腐蚀造成 设备维修、更换等额外费
用，影响生产效益。
设备的损坏
金属电化学腐蚀会导 致设备外观损坏，影 响美观和使用性能。
腐蚀会导致设备强度 降低，容易发生安全
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀与防护是关于金属材料在电解质溶液中遭受腐蚀的一门学科。
电化学腐蚀是指金属在电解质中发生氧化或还原反应，从而造成金属表面的损坏。
在现实生活和工业生产中，电化学腐蚀是一个严重的问题，会导致设备的损坏、金属结构的衰退以及经济损失。
因此，了解电化学腐蚀的机理以及相应的防护措施显得尤为重要。
电化学腐蚀的机理主要涉及三个基本要素：金属、电解质和电流。
当金属与电解质接触并通电时，金属表面会发生氧化或还原反应。
这些反应产生的电流会通过电解质传递，导致金属表面的原子或离子发生变化，从而引起腐蚀。
在电化学腐蚀过程中，有两个重要的反应：阳极反应和阴极反应。
阳极反应是指金属表面的原子或离子失去电子并进入电解质中，从而形成阳极溶解。
阴极反应则是指电解质中的氧气或水接受电子并与金属表面的离子结合，从而形成阴极还原。
这两个反应共同作用，加速了金属的腐蚀过程。
为了防止电化学腐蚀，人们采取了各种防护措施。
其中最常见的方法是使用保护涂层。
保护涂层可以阻隔金属与电解质的直接接触，减少氧气和水分子进入金属表面的机会，从而降低了腐蚀的速度。
常见的保护涂层材料包括有机涂料、无机涂料和金属涂层。
有机涂料一般用于室温下的腐蚀防护，而无机涂料和金属涂层则适用于高温和腐蚀性环境下的防护。
除了保护涂层，还有其他的防护方法可以应用于电化学腐蚀。
例如，可以通过电化学方法来保护金属。
电化学保护是利用外加电流来抵消电化学腐蚀反应，从而保护金属不受腐蚀。
这种方法常常用于防护埋地管道和水下设备。
另外，还可以采用合金化、电镀和阳极保护等方法来提高金属的抗腐蚀性能。
还需要注意一些因素来预防电化学腐蚀。
例如，要控制电解质的浓度和温度，避免过高的浓度和温度加速腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护是一个重要的学科，关乎到工业生产和设备的正常运行。
了解电化学腐蚀的机理和防护措施对于保护金属材料的完整性和延长使用寿命至关重要。
通过合理的防护措施和预防措施，可以有效地减少电化学腐蚀的发生，降低经济损失。
金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构到交通工具，从家用电器到机械设备。
然而，金属的腐蚀问题却始终困扰着我们，给社会带来了巨大的经济损失和安全隐患。
其中，电化学腐蚀是金属腐蚀中最常见、危害最大的一种形式。
那么，什么是金属的电化学腐蚀？它是如何发生的？又该如何进行有效的防护呢？让我们一起来深入了解一下。
首先，我们来认识一下什么是电化学腐蚀。
简单来说，电化学腐蚀就是金属在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属原子失去电子变成离子而被腐蚀的过程。
与化学腐蚀不同，电化学腐蚀需要有电解质溶液的存在，并且会形成原电池，从而加速腐蚀的进行。
电化学腐蚀的发生通常需要满足几个条件。
第一，金属表面存在不均匀性，比如化学成分的差异、组织结构的不同或者物理状态的差别。
第二，要有电解质溶液，它可以是水、酸、碱或者盐溶液等。
第三，还需要有氧气或者其他氧化性物质的存在。
为了更清楚地理解电化学腐蚀的过程，我们以钢铁在潮湿空气中的腐蚀为例。
钢铁中通常含有碳等杂质，在潮湿的空气中，钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜，水膜中溶解了氧气和二氧化碳等物质，形成了电解质溶液。
此时，钢铁中的铁和碳就构成了无数微小的原电池。
铁作为负极，失去电子被氧化成亚铁离子：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；碳作为正极，氧气在正极得到电子被还原：O₂＋ 2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。
亚铁离子进一步与氢氧根离子结合生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁再被氧气氧化成氢氧化铁，最终脱水形成铁锈。
电化学腐蚀的危害是巨大的。
它不仅会导致金属材料的强度降低、性能下降，缩短设备的使用寿命，还可能引发严重的安全事故。
例如，桥梁的钢梁因为腐蚀而强度减弱，可能会发生坍塌；石油管道因为腐蚀而破裂，会造成环境污染和资源浪费。
既然电化学腐蚀如此可怕，那么我们应该如何进行防护呢？常见的防护方法主要有以下几种：第一种是涂层防护。
在金属表面涂上一层防腐涂料，如油漆、塑料、橡胶等，将金属与外界的电解质溶液隔离开来，从而阻止腐蚀的发生。
电化学腐蚀与防护
二、金属的防护
(1)在金属表面覆盖保护层 ——电镀、油漆、钝化等 (2)制成合金（不锈钢） ——改善金属的内部组织结构(内因) (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
金属防护的几种重要方法
（1）在金属表面覆盖保护层。
电镀、喷漆、覆盖搪瓷等
镀锌管
（2）改变金属内部的组织结构，制成合金。
类型 化学腐蚀
发生的 条件 电流
本质
金属与接触 物直接反应
无电流产生
电化学腐蚀 不纯金属或合 金与电解质溶 液形成原电池 有电流产生
相互 关系
较活泼金属 金属被腐蚀 被腐蚀 两者往往同时发生，但电化 腐蚀更普遍。
将经过酸洗除锈的铁钉，用饱 和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管 中，观察导管中水柱变化，并思考引起 变化的原因？
做饭用的铁锅日久天长越用越薄, 你知道为什么吗？
（2）. 电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原 电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化， 这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
腐 蚀 的 主 要 原 因
电 化 学 腐 蚀 是 造 成 钢 铁
为什么钢铁在干燥的空气中不易生 锈，而在潮湿的空气中却易生锈呢？
为了除去银器表面的Ag2S，可采用如下方 法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银 器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好。过一 段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋 的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成。请 用电极反应式和离子方程式表示上述过程。 除去银器表面的Ag2S时: （-）2Al-6e=2Al3+ （+）3Ag2S+6e=6Ag+3S2-溶液中发生如下反应： 2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑ （Al3+和S2-的水解反应进行到底。）
6第六章 电化学腐蚀与防护
由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的 两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池， 产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必 须换掉其中的一个假牙。
腐蚀电池的两种类型：
一类是宏观腐蚀电池，一类是微观腐蚀电池。
•宏观腐蚀电池 例：大气环境下，Cu与Fe直接接触，如果在它 们表面上凝结一层水膜，空气中的CO2、 SO2等可 溶解在水中形成电解质溶液，从而组成了一个腐蚀 电池：
产生的产物有两种： 2 可溶性离子，如 Fe Fe 2e
不溶性固体，如 2Fe 3H 2O Fe 2O3 6H 6e 注：只有不溶性产物才能起到保护金属的作用。
②阴极过程，即溶液中的去极化剂吸收电极上过 剩电子，自身被还原。 常见的两种去极化剂是H+ (析氢腐蚀)和O2(吸氧 腐蚀)。
第六章 电化学腐蚀与防护
6.1 金属腐蚀与防护的意义 6.2 电化学腐蚀 6.3 金属腐蚀类型 6.4 电位－pH图及应用 6.5 金属的电化学防腐
§6.1 金属腐蚀与防护的意义
金属腐蚀：在金属材料和环境介质的相界面上发 生化学或电化学作用，而造成金属材料的变质及损 坏的现象。 现象：长期未使用的自来水管里会流出红水；烧 过菜的铁锅如果未及时洗净，第二天便出现红棕色 的锈斑；船壳在海水中的腐蚀；地下管道在土壤中 的腐蚀；桥梁钢架在潮湿大气中的腐蚀等。
我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达200亿元。
而这些损失中，如能充分利用腐蚀与防腐知识加 以保护的话，有近1/4是完全可以避免的。
因此，搞好防腐蚀工作，不仅仅是技术问题，而 是关系到保护资源、节约能源、节省材料、保护环 境、保证正常生产和人身安全、发展新技术等一系 列重大的社会和经济问题。
§6.2 电化学腐蚀
电化学腐蚀与防护知识讲解
电化学腐蚀与防护知识讲解电化学腐蚀是指材料在电解质溶液中发生的一种化学反应，由于外加电压或电流的作用，使金属表面发生氧化还原反应，导致金属表面的腐蚀现象。
电化学腐蚀是金属材料不可避免的问题，因此了解电化学腐蚀的机理和相应的防护措施非常重要。
一、电化学腐蚀机理电化学腐蚀的机理主要涉及三个要素：金属、电解质和电流。
在电解质溶液中，金属表面会存在一层氧化膜，称为被动膜。
当金属电极与电解质溶液接触时，电解质中的离子会进入金属表面，并在金属表面发生氧化还原反应。
这些反应可以分为阳极和阴极两个区域。
在阳极区域，金属表面发生氧化反应，而在阴极区域，发生还原反应。
这两个区域之间的电流称为腐蚀电流，也是金属腐蚀的主要原因。
二、电化学腐蚀类型根据腐蚀过程中的电流方向和金属的腐蚀行为，电化学腐蚀可以分为以下几种类型：1. 均匀腐蚀：金属表面均匀地腐蚀，导致金属整体性能下降。
这种腐蚀通常是由于金属与电解质溶液中的氧发生反应导致的。
2. 非均匀腐蚀：金属表面只有一部分区域腐蚀，而其他区域则相对较少。
这种腐蚀通常是由于材料内部存在着不均匀的组织结构或杂质引起的。
3. 显著腐蚀：金属表面局部出现大范围的腐蚀，形成孔洞或裂纹。
这种腐蚀通常是由于金属表面的局部缺陷或应力集中引起的。
三、电化学腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀，可以采取以下几种防护措施：1. 使用耐腐蚀性材料：选择具有良好耐腐蚀性能的材料可以减少金属腐蚀的风险。
例如，不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，适用于许多腐蚀环境。
2. 表面涂层保护：在金属表面涂上一层保护性涂层，可以隔绝金属与电解质的接触，减少腐蚀的可能性。
常用的涂层材料包括涂漆、涂蜡等。
3. 电化学方法：通过施加外加电压或电流，可以改变金属表面的电位，从而减缓腐蚀速度。
例如，阳极保护和阴极保护就是常用的电化学防护方法。
4. 控制环境条件：控制金属周围的环境条件，如温度、湿度和气氛等，可以减少腐蚀的发生。
例如，保持金属表面干燥和清洁可以有效地减少腐蚀的可能性。
电化学腐蚀及防护
负极 (Fe) 正极 (C) 总反应： 总反应：
＋ Fe－2e-＝Fe2＋ －
2H＋＋2e-＝H2↑
（2）吸氧腐蚀 ） 水膜酸性较弱或中性
钢铁的吸氧腐蚀示意图 吸氧腐蚀示意 钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极(Fe)： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ ： 负极 正极 (C)： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH： 总反应： 总反应：
析氢腐蚀 条 件 电 极 反 应 2Fe-4e-=2Fe2+ 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 负极 O2+2H2O+4e-=4OH正极C(+) 2H++2e-=H2↑ 正极 : Fe+2H+=Fe2++ H ↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O 铁 联 系 腐蚀 。 水膜呈酸性。 水膜呈酸性。 酸性
例如 电流 本质 相互 关系
无 金属被氧化
化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生, 化学腐蚀、电Байду номын сангаас腐蚀常同时发生, 后者更普遍
3、电化学腐蚀（钢铁腐蚀为例） 、电化学腐蚀（钢铁腐蚀为例） (1) 析氢腐蚀 H2O＋CO2 ＋ 水膜酸性较强 H2CO3 H＋＋HCO3-
钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 析氢腐蚀示意
电化学腐蚀与防护
一、金属的腐蚀 金属腐蚀的实质 金属原子 被 氧 化 -ne-
金属阳离子
2、金属腐蚀的种类 、
种类 条件 化学腐蚀 金属与非电解 质等直接发生 化学反应
2Fe＋3Cl2＝2FeCl3 ＋
材料电化学应用—腐蚀与防护
局部腐蚀(点蚀) Localized corrosion （Pitting corrosion）
全面腐蚀 General corrosion
不均匀的全面腐蚀
均匀的全面腐蚀
全面腐蚀（定义）： 全面腐蚀（定义）： 暴露于腐蚀环境中，在整个金属表面上进行的腐 蚀称为全面腐蚀。各部位腐蚀速率接近，金属的表 面比较均匀地减薄，金属表面无明显的腐蚀形态差 别。同时允许具有一定程度的不均匀性。 局部腐蚀（定义）： 局部腐蚀（定义）： 在腐蚀环境中，金属表面某些区域发生的腐蚀称 局部腐蚀。腐蚀发生在金属的某一特定部位，阳极 区和阴极区明显分开，可以用肉眼或微观观察加以 区分，次生腐蚀产物又可在阴、阳极交界的第三地 点形成。
全面腐蚀特点：
1.
腐蚀介质能够均匀地抵达金属表面的各部位，而且金属的成分和组织
比较均匀。腐蚀在金属的整个表面上进行，整个金属表面几乎以相同速 度进行腐蚀，金属腐蚀表现为整体减薄，直到失效；
2.
腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小，用微观方法无法辨认，而且微阳
极和微阴极的位置随机变化，由微观腐蚀电池组成；
3 ． 对材料表面进行钝化处理 ， 提高其钝化膜的稳 对材料表面进行钝化处理，
定性，即提高材料的钝态稳定性； 定性，即提高材料的钝态稳定性； 4．阴极保护：使电位低于Eb，最好低于Ep，使不 ．阴极保护：使电位低于 最好低于 锈钢处于稳定钝化区。实际上应用比较困难； 锈钢处于稳定钝化区。实际上应用比较困难； 5. 使用缓蚀剂。特别在封闭系统中使用缓蚀剂最有 使用缓蚀剂。 效，用于不锈钢的缓蚀剂有硝酸盐、铬酸盐、硫 用于不锈钢的缓蚀剂有硝酸盐、铬酸盐、 酸盐和碱，最有效的是亚硫酸钠。 酸盐和碱，最有效的是亚硫酸钠。
点蚀的程度： 用点蚀系数 点蚀系数来表示， 点蚀系数 蚀孔的最大深度和金属平均腐蚀深度的比值。
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1.2腐蚀的类型及区别
1.2.1金属腐蚀的类型
• 金属在不同的条件 下将会发生什么反 应呢
（析氢腐蚀、吸氧腐蚀）
。
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
析氢腐蚀
分析：当钢铁处于 酸性气氛中时，易 发生析氢腐蚀；
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： 2H++ 2e- =H2 ↑ 电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
CO2
潮湿 SO2
钢 铁
空气 水 H2S
膜
电解质
溶液（H+)原
铁电
C池
电解质溶液形成：
H2O
H2O+CO2
H++OH-
H++HCO3-
钢铁在这过程发生了
电化学腐蚀。
铁：负极 水膜：电解
质溶液 碳：正极
在钢铁表 面形成无 数微小原 电池
钢铁表面形成的微小原电池 示意图
根据电解质溶液 的酸碱性的不同 电化学腐蚀可分 为两种。
刷镀是最近几年发展起来的一种新工艺，它的最大优 点是不用镀槽，而且沉积速度较快。由于它设备筒单，操 作方便，可以选择多种镀层，而且具有较高的结合强度等 优点，所以在航空、船舶、铁路、电子及机械和各种车辆 的维修中广泛应用，是目前国家推广的一种新工艺。
5.镀液温度：镀金约50~60， 镀镍约50~60，镀锡铅约 18~22，镀钯镍约45~55。 6镀液PH值：镀金约 4.0~4.8 ，镀镍约3.8~4.4， 镀钯镍约8.0~8.5， 7.镀液比重：基本上比重低， 药水导电差，电镀效率差。
2.2.5、电镀工艺的过程
一般包括电镀前预处理，电镀及镀后处理三个阶段。
3.电镀药水：含有欲 镀 金属离子的电镀药 水。 4.电镀槽：可承受， 储 存电镀药水的槽体，
一般考虑强度，耐蚀， 耐温等因素。 5.整流器：提供直流 电 源的设备。
2.2.3电镀层的作用：
1、提高金属零件在 使用环境中的抗蚀 性能； 2、装饰零件的外表， 使其光亮美观；
3、提高零件的 工作性能，如硬 度、耐磨性、导 电性、电磁性、 耐热性等等。
简单的理解，是应 用电解原理在某些 金属表面镀上一层 其它金属。
比较原电池、电解池的异同点。
电解池的工作原理
（以电解氯化铜溶液微观模拟）
2.2.2.电镀的基本要素：
1.阴极：被镀物，指 各种接插件端子。 2.阳极：若是可溶性 阳极，则为欲镀金属。 若是不可溶性阳极， 大部分为贵金属（白 金，氧化铱） 。
2.2.4工艺条件：
• 1.电流密度：单位电镀面积 下所承受的电流，通常电流 密度越高膜厚越厚，但是过 高时镀层会烧焦粗燥。
• 2.电镀位置：镀件在药水中 位置，与阳极相对位置，会 影响膜厚分布。
• 3.搅拌状况：搅拌效果越好， 电镀效率越高，有空气，水 流，阴极摆动等搅拌方式。
4.电流波形：通常滤波度越 好，镀层组织越均一。
基本工艺流程图如下所示：
工件 除油
清洗
电解除油
电镀 清洗
6/22/2020
清洗 处理/烘干
酸浸 产品
清洗
2.2.6、电镀工艺的分类
锌镀层在大气条件下对钢铁零件为阳极性镀层，经彩色钝化后，明显地 提高了镀层的保护性能并改善了外观。主要用于防止钢铁零件的腐蚀，其镀 层价格低廉，耐腐蚀性能优良，应用量大面广。
2.2在金属表面 覆盖保护层
烤蓝
烤漆
涂机油 涂凡士林
镀铬
什自 么行 样车
的的
防金
护属 措部
施件
?
采 用
了
镀锌
2.2.1电镀的定义
电镀为电解镀金属法 的简称。电镀是将镀件 （制品），浸于含有欲 镀上金属离子的药水中 并接通阴极，药水的另 一端放置适当阳极（可 溶性或不可溶性），通 以直流电后，镀件的表 面即析出一层金属薄膜 的方法。
铁防腐的电势-pH图
将铁与水的各种 电势-pH图合在一 起，对讨论铁的 防腐有一定的指 导意义。
★金属的防护： 2.1制成合金
(1)制成合金（不锈钢）
(2)在金属表面覆盖保护层
——电镀、油漆
(3)电化学保护法
——牺牲阳极的阴极保护法
改善金属的内部 组织结构(内因)
提高金属或合金的热力学稳 定性，使形成固溶体以及提 高合金的电极电势，增强其 耐蚀性。 加入易钝化合金元素，如Cr、 Ni、Mo等，可提高基体金属 （Fe）的耐蚀性。
（次要）金属跟接触到 的物质（如SO2、Cl2、 O2等）直接发生化学反 应而引起的腐蚀。
化学腐蚀：
升温可加快 金属腐蚀
家用燃气灶的中心部 位很容易生锈
6/22/2020
食品罐头放在南极80多 年了，却很少生锈
海边的铁制品比较
容易生锈。
件
的
探
究
6/22/2020
为什么钢铁在干 燥的空气中不易 生锈，而在潮湿 的空气中却易生 锈呢？
吸氧腐蚀
分析：中性或酸性很 弱或碱性条件下，易 发生吸氧腐蚀。
负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
进一步反应
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
通电后，镀锌液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀 层。阳极的金属形成金属离子进入镀锌液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。
镀锌时，阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、电流密度、通电时间、 搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控 制。
6/22/2020
2.2.6 、电镀工艺的分类
★电化学腐蚀
★腐蚀形成的原因
★腐蚀类型及区别
★金属防护
★制成合金 ★在金属表面
覆盖保护层 ★电化学保护
★电化学腐蚀：
1.1腐蚀形成的原因
1.1.1金属腐蚀的本质
• 是金属本身失去电子 变成阳离子的过程 （发生氧化反应）
M - ne- = Mn+
。
1.1.2腐蚀的原因 （主要）不纯金属或合 金跟电解质溶液接触时， 发生原电池反应而引起 的腐蚀，比较活泼的金 属失去电子被氧化。
在零件上镀镍可以使零件具有优良的耐蚀性、耐磨性、 可焊性以及高硬度等优点，满足零件的使用要求，提高零 件的使用寿命。
镀镍通常可以采用化学镀镍，也可以采用电镀或刷镀。 化学镀与电镀相比具有显著的优点：1.具有广泛的覆盖能 力，对于复杂零件的各个部位可以得到较均匀的镀层；2. 具有比电镀优良得多的深镀能力，可以大大地减少镀件盲 孔、深孔内的无镀层现象。