金属腐蚀与防护实验

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金属腐蚀与防护的实验报告-中南大学粉冶院

金属腐蚀与防护的实验报告-中南大学粉冶院

⾦属腐蚀与防护的实验报告-中南⼤学粉冶院实验⼀恒电位法测定阳极极化曲线⼀、⽬的1.了解⾦属活化、钝化转变过程及⾦属钝化在研究腐蚀与防护中的作⽤。

2.熟悉恒电位测定极化曲线的⽅法。

3.通过阳极极化曲线的测定,学会选取阳极保护的技术参数。

⼆、实验基本原理测量腐蚀体系的极化曲线,实际就是测量在外加电流作⽤下,⾦属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度(以下简称电密)之间的关系。

测量极化曲线的⽅法可以采⽤恒电位和恒电流两种不同⽅法。

以电密为⾃变量测量极化曲线的⽅法叫恒电流法,以电位为⾃变量的测量⽅法叫恒电位法。

⼀般情况下,若电极电位是电密的单值函数时,恒电流法和恒电位法测得的结果是⼀致的。

但是如果某种⾦属在阳极极化过程中,电极表⾯壮态发⽣变化,具有活化/钝化变化,那么该⾦属的阳极过程只能⽤恒电位法才能将其历程全部揭⽰出来,这时若采⽤恒电流法,则阳极过程某些部分将被掩盖,⽽得不到完整的阳极极化曲线。

在许多情况下,⼀条完整的极化曲线中与⼀个电密相对应可以有⼏个电极电位。

例如,对于具有活化/钝化⾏为的⾦属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。

由阳极极化曲线可知,在⼀定的电位范围内,⾦属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区,还可知⾦属的⾃腐蚀电位(稳定电位)、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。

⽤恒电流法测量时,由⾃腐蚀电位点开始逐渐增加电密,当达到致钝电密点时⾦属开始钝化,由于⼈为控制电密恒定,故电极电位突然增加到很正的数值(到达过钝化区),跳过钝化区,当再增加电密时,所测得的曲线在过钝化区。

因此,⽤恒电流法测不出⾦属进⼊钝化区的真实情况,⽽是从活化区跃⼊过钝化区。

图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学⼯作站CHI660D、铂电极、饱和⽢汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、⽔砂纸、U型管蒸馏⽔、碳酸氢铵、浓氨⽔、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、⽆⽔⼄醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加⼊3g琼脂和97ml蒸馏⽔,使⽤⽔浴加热法将琼脂加热⾄完全溶解。

金属的腐蚀实验

金属的腐蚀实验

金属的腐蚀实验金属的腐蚀实验是一种常见的科学实验,旨在研究金属在特定条件下受到腐蚀的情况,以便分析金属材料的性能及其在特定环境中的适用性。

本文将介绍金属腐蚀实验的背景、实验方法、结果分析和实验应用,以及对腐蚀防护的探讨。

一、背景腐蚀是指金属在特定环境中与外界介质的相互作用下产生的化学或电化学反应。

腐蚀会导致金属材料的破坏和性能下降,影响工业设备的正常运行和寿命。

了解金属腐蚀现象对于材料科学和工程实践至关重要。

二、实验方法1. 实验材料本次实验选择了钢铁、铝、铜和镀锌板作为研究对象。

这些金属在现实应用中被广泛使用,对其腐蚀性能的研究具有实际意义。

2. 实验装置采用恒温水槽,确保实验条件的一致性。

在水槽内设置腐蚀试样的支架,以保持试样的稳定和相对位置的一致。

3. 实验步骤(1) 准备试样:将金属试样进行充分抛光和清洗,确保试样表面干净光滑。

(2) 安装试样:将试样固定在试样支架上,并将其放入恒温水槽中。

(3) 添加介质:向恒温水槽中加入腐蚀介质,如盐水或酸溶液,保证介质的浓度和温度的一致性。

(4) 实验观测:在规定的时间段内,记录试样的质量变化和表面形态变化。

三、结果分析通过一定时间的实验观测,得出如下结果:1. 不同金属材料的腐蚀程度不同。

在相同的实验条件下,铝和铜的腐蚀程度明显低于钢和镀锌板。

2. 相同金属材料在不同腐蚀介质中也会有差异。

在盐水中,腐蚀程度较大,而在酸溶液中,腐蚀程度较小。

3. 腐蚀程度随时间的推移而加剧。

初始阶段腐蚀缓慢,随着时间的推移,腐蚀速度逐渐增加。

四、实验应用金属腐蚀实验的结果可以为材料科学、工程设计和工业制造提供参考:1. 材料科学:通过研究金属腐蚀现象,科学家可以深入了解金属材料的特性和行为,为新材料的研发提供依据。

2. 工程设计:在设计工程结构时,需要考虑金属材料的腐蚀问题。

金属腐蚀实验可以帮助工程师选择适合特定环境的材料,并优化设计方案。

3. 工业制造:在工业生产中,金属材料常受到潮湿、酸碱等环境的影响。

金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告一、引言金属腐蚀是指金属在特定环境下发生的化学反应,导致其性质和外观的不可逆变化。

这种现象是工业生产、建筑、交通等领域中常见的问题,造成了巨大的经济损失和安全隐患。

因此,研究金属腐蚀及其防护技术具有重要意义。

二、实验目的本实验旨在通过模拟真实环境中金属腐蚀情况,探究不同材料在不同条件下的耐腐蚀性能,并比较不同防护方法对金属腐蚀的影响。

三、实验方法1. 实验材料:铁片、铜片、锌片等不同材质金属样品。

2. 实验装置:盛放试液的玻璃容器、电源线、电极等。

3. 实验步骤:(1)制备试液:分别制备NaCl溶液和HCl溶液。

(2)将铁片、铜片和锌片分别清洗干净,并用油纸擦干表面水分。

(3)将样品放入试液中,接上电源线和电极。

(4)观察不同金属样品在不同试液中的腐蚀情况,并记录数据。

(5)根据实验结果,比较不同材质金属的耐腐蚀性能。

四、实验结果1. 铁片在NaCl溶液中发生了明显的腐蚀作用,表面出现了锈迹,并且颜色逐渐变暗。

2. 铜片在HCl溶液中发生了化学反应,表面出现了黑色氧化物,并且颜色逐渐变深。

3. 锌片在NaCl溶液中发生了轻微的氧化反应,但并未出现明显的锈迹或氧化物。

五、实验分析1. 不同金属材质对于不同环境的耐腐蚀性能存在差异。

铁片易于被NaCl溶液中的氯离子侵蚀而发生锈迹;铜片容易与HCl溶液中的酸性离子产生化学反应而形成黑色氧化物;而锌则相对稳定,在NaCl溶液中只有轻微的氧化反应。

2. 对于金属材料来说,防护措施是减缓或防止腐蚀的有效方法之一。

例如,对于铁片,可以采用电镀、喷涂等方式进行表面处理;对于铜片,则可以使用保护漆或涂层等方式进行防护。

3. 除了表面处理和涂层外,还可以采用阳极保护、阴极保护等方法进行金属防护。

阳极保护是通过将一个更易腐蚀的金属连接到需要保护的金属上,使其成为电化学反应中的阳极而实现防护;而阴极保护则是通过在金属表面施加外部电流,使其成为电化学反应中的阴极而实现防护。

金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告引言金属腐蚀是指金属与周围环境中的化学物质发生反应而导致金属表面发生损坏的现象。

腐蚀不仅直接影响金属的外观和性能,还可能引发设备的故障,给工业生产和日常生活带来不便。

为了延长金属材料的使用寿命,我们需要研究金属腐蚀的机理,并探索有效的防护措施。

实验目的本实验旨在研究金属的腐蚀机理,同时测试几种常用的金属防护方式的效果,为金属腐蚀与防护领域的研究提供参考。

实验方法1.准备实验所需的金属样品,包括铁、铝、铜等常见金属材料。

2.使用砂纸将金属样品的表面进行打磨,以确保表面光洁。

3.将金属样品分别放置于含有不同浓度盐酸的试剂中,观察金属的腐蚀现象。

4.每隔一段时间,取出金属样品,用显微镜观察其表面变化,记录下时间和观察结果。

5.使用涂层、电化学保护和合金化三种方法进行金属防护,记录每种方法的实施步骤并观察其效果。

实验结果与分析第一部分:金属腐蚀观察经过观察和记录,我们得到了以下结果:铁•1小时后,铁表面出现了明显的氧化现象,呈现红锈的颜色。

•2小时后,铁表面的腐蚀速度加快,红锈扩散范围明显增大。

•4小时后,铁表面的腐蚀更加严重,红锈覆盖了大部分金属表面。

铝•在盐酸溶液中,铝表面发生了化学反应,产生了大量气泡。

•经过1小时的观察,铝表面的气泡逐渐减少,但仍有气泡产生。

•经过2小时的观察,铝表面的气泡完全消失,金属表面变得光滑。

铜•铜在盐酸中的腐蚀速度较慢,经过4小时的观察,铜表面仅有少量的氧化现象。

•铜的腐蚀速度与盐酸浓度相关,浓度越高,腐蚀速度越快。

第二部分:金属防护方案测试涂层1.清洁金属表面,确保无杂质。

2.使用喷涂或刷涂等方式将防腐涂层均匀地涂抹在金属表面。

3.经过一段时间的观察,发现涂层能够有效阻隔外界环境对金属的腐蚀作用。

电化学保护1.在金属样品上加入电解质溶液,并连接一个外部电源。

2.电流经过金属样品时,形成一个保护性的氧化物膜,防止氧气和水分进一步腐蚀金属。

3.经过实验证明,电化学保护能够显著减缓金属的腐蚀速度。

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护
3、改变金属内部结构(不锈钢)
谈谈你的收获吧
原本节理课决中定学习用到途的知识
使用的学习方法
实验检验真知
情感态度价值观的变化
利。弊。。辩。。证。。取舍
课后探究:
在城市中地下常埋有纵横交错的管道和输电线路, 地面上还铺有地铁,城铁的铁轨,当有电流泄露入潮 湿的土壤中,并与金属管道或铁轨形成回路时,就会 引起后者的腐蚀。你能用一个原理图来表示这个过程 吗?试提出防止这类腐蚀的策略。
二:层层递进 析疑解难
小组讨论,并设计实验装置,画出装置图 证明是O2作为氧化剂参与了反应。
动手实验
将约半袋暖宝宝的原材料直接加入如图所示 具支试管中,观察右侧导管中水柱的变化。
反应后,试管 内压强降低, 有气体被消耗
数字化实验 更直观,清晰地展示了反应过程!
独立思考:O2 氧化性不强,Fe失电子后的产物是? 3FeCl2+2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2 +6KCl
选修四 第四章 第四节
金属的腐蚀与防护
夷陵中学化学组 丁娇阳
!!!
探究实验:暖宝宝煮鸡蛋
4h后
请结合暖宝宝的原材料和使用方法, 说明其发热原理。
原材料:铁粉,水,活性炭, 蛭石,吸水性树脂,盐
Hale Waihona Puke 蛭石: 主要成分为硅酸盐, 疏松多孔。可以保温。
使用方法:本产品一旦与空气接 触,即开始发热,不使用本产品 时请勿拆开密封包装。
铁氰化钾(黄色) 铁氰化亚铁沉淀(蓝色)
动手实验
取少量刚已做过实验的暖宝宝材料于 试管中,加入约3ml水溶解。静置,在 上层清液中滴加2滴黄色铁氰化钾溶液。 观察现象。
三:抽丝剥茧 认识本质

金属的腐蚀与防护+参考教案

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。

金属腐蚀和防护的实验报告

金属腐蚀和防护的实验报告

金属腐蚀和防护的实验报告金属腐蚀和防护的实验报告摘要:本实验通过对不同金属材料在不同环境条件下的腐蚀程度进行观察和分析,探讨了金属腐蚀的原因及其防护方法。

实验结果表明,不同金属在不同环境中呈现出不同的腐蚀程度,其中自然环境和酸性环境对金属腐蚀的影响较大。

为了减轻金属腐蚀的程度,我们采用了表面涂层和阴极保护等方法进行防护。

本实验为相关领域的研究和应用提供了有益的参考。

一、引言金属是广泛应用于工业领域的材料,但其腐蚀问题一直困扰着科学家和工程师。

金属腐蚀不仅会降低材料的力学性能和寿命,还可能对工业设备和基础设施造成严重的损害。

因此,研究金属腐蚀的原因和防护方法对于保证金属材料的可靠性和延长其使用寿命至关重要。

二、实验原理金属腐蚀是指金属与周围环境介质接触后发生的化学反应,导致金属发生溶解和腐蚀现象。

多种因素会影响金属腐蚀的程度,主要包括环境介质、金属种类、温度、湿度和氧气含量等。

本实验选取了常见的钢铁、铝和铜等金属材料,将其置于自然环境和酸性环境中,观察并比较其腐蚀程度。

三、实验步骤1. 准备金属试样:分别选取同一尺寸和形状的钢铁、铝和铜试样,保证其表面光洁。

2. 自然环境观察:将金属试样暴露在自然环境中,每隔一段时间观察试样表面的变化,并记录下来。

3. 酸性环境观察:将金属试样置于酸性溶液中,每隔一段时间观察试样表面的变化,并记录下来。

4. 分析实验结果:根据观察记录,比较不同金属试样在不同环境中的腐蚀程度,并进行结果分析。

四、实验结果与分析根据实验观察,在自然环境中,铁表面出现了明显的锈斑,而铝和铜表面没有明显腐蚀现象。

这是由于铁在湿氧气环境下容易氧化生成铁锈,而铝和铜具有更好的抗氧化性能。

在酸性环境中,铁和铝表面均出现了腐蚀现象,与自然环境下相比,腐蚀速度更快。

铜的腐蚀程度较轻,表面仅有些微变化。

这是由于酸性溶液中的氢离子和氧气能够加速金属的腐蚀反应。

为了减轻金属腐蚀的程度,我们可以采用表面涂层和阴极保护等方法进行防护。

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。

金属腐蚀与防护的实验报告-中南大学粉冶院

金属腐蚀与防护的实验报告-中南大学粉冶院

实验一恒电位法测定阳极极化曲线一、目的1.了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。

2.熟悉恒电位测定极化曲线的方法。

3.通过阳极极化曲线的测定,学会选取阳极保护的技术参数。

二、实验基本原理测量腐蚀体系的极化曲线,实际就是测量在外加电流作用下,金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度(以下简称电密)之间的关系。

测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。

以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法,以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。

一般情况下,若电极电位是电密的单值函数时,恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。

但是如果某种金属在阳极极化过程中,电极表面壮态发生变化,具有活化/钝化变化,那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来,这时若采用恒电流法,则阳极过程某些部分将被掩盖,而得不到完整的阳极极化曲线。

在许多情况下,一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。

例如,对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。

由阳极极化曲线可知,在一定的电位范围内,金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区,还可知金属的自腐蚀电位(稳定电位)、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。

用恒电流法测量时,由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密,当达到致钝电密点时金属开始钝化,由于人为控制电密恒定,故电极电位突然增加到很正的数值(到达过钝化区),跳过钝化区,当再增加电密时,所测得的曲线在过钝化区。

因此,用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况,而是从活化区跃入过钝化区。

图1 恒电位极化曲线测量装置三、实验仪器及药品电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、电炉、水砂纸、U型管蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花四、实验步骤1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水,使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。

金属防锈腐蚀实验报告

金属防锈腐蚀实验报告

1. 了解金属腐蚀的基本原理和影响因素;2. 掌握金属防锈腐蚀的方法和措施;3. 通过实验验证不同防锈腐蚀方法的效果。

二、实验原理金属腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应或电化学反应,导致金属表面发生损失和劣化的现象。

金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀是指金属与周围介质直接发生化学反应,但反应过程中不产生电流的腐蚀过程;电化学腐蚀是指金属与离子导电性介质发生电化学反应,实质上由于金属表面形成许多微小的短路原电池的结果。

金属防锈腐蚀的方法主要包括:物理防护、化学防护、电化学防护和生物防护。

物理防护是通过隔绝金属与腐蚀介质的接触,如涂层、涂镀、包覆等;化学防护是添加缓蚀剂、表面处理等;电化学防护是采用阴极保护、阳极保护等方法;生物防护是利用微生物抑制腐蚀。

三、实验材料1. 金属样品:铁、铝、铜等;2. 腐蚀介质:稀硫酸、氯化钠溶液等;3. 防锈腐蚀材料:油漆、涂料、缓蚀剂等;4. 实验仪器:电化学工作站、腐蚀试验箱、电子天平等。

四、实验方法1. 准备实验所需的金属样品,包括铁、铝、铜等常见金属;2. 将金属样品分为若干组,每组进行不同的防锈腐蚀处理,如涂层、涂镀、缓蚀剂等;3. 将处理后的金属样品置于腐蚀介质中,进行腐蚀试验;4. 通过电子天平、电化学工作站等仪器,测量金属样品的腐蚀速率;5. 对比不同防锈腐蚀方法的效果。

1. 准备金属样品,将其表面清洗干净,晾干;2. 将金属样品分为若干组,每组进行不同的防锈腐蚀处理;a. 第一组:不做任何处理,作为对照组;b. 第二组:涂上油漆;c. 第三组:涂上涂料;d. 第四组:添加缓蚀剂;e. 第五组:进行电化学保护;3. 将处理后的金属样品置于腐蚀介质中,进行腐蚀试验;4. 在腐蚀试验过程中,定期测量金属样品的质量变化,记录腐蚀速率;5. 实验结束后,对腐蚀速率进行分析,比较不同防锈腐蚀方法的效果。

六、实验结果与分析1. 对照组:金属样品在腐蚀介质中发生严重腐蚀,腐蚀速率较快;2. 涂油漆组:金属样品腐蚀速率有所降低,但效果不明显;3. 涂料组:金属样品腐蚀速率明显降低,效果较好;4. 缓蚀剂组:金属样品腐蚀速率明显降低,效果较好;5. 电化学保护组:金属样品腐蚀速率最低,效果最佳。

金属的腐蚀与防护实验

金属的腐蚀与防护实验

金属的腐蚀与防护实验引言:金属腐蚀是指金属在特定环境中与周围介质发生化学或电化学反应导致其逐渐破坏的现象。

金属腐蚀不仅会减少金属材料的使用寿命,还对工业生产、基础设施等方面造成了严重的经济损失。

因此,研究金属腐蚀的机理和开发有效的防护措施对于改善材料耐蚀性具有重要意义。

本文将介绍一些常见的金属腐蚀实验方法和防护技术,以帮助了解和应对金属腐蚀问题。

一、金属腐蚀实验方法1. 腐蚀速率测定实验腐蚀速率测定实验是通过定量检测金属在特定环境中被腐蚀的速率来评估材料的耐腐蚀性能的。

常用的方法有失重法、电化学法和微观测量法等。

其中,失重法是最常见的实验方法之一,通过在特定环境中浸泡金属样品,然后测量样品在一段时间内的质量变化,从而计算出金属的腐蚀速率。

2. 构建电化学腐蚀实验系统电化学腐蚀实验是用来研究金属在电解质溶液中受电化学反应的影响。

构建一个电化学腐蚀实验系统需要的设备包括电化学工作站、扫描电位计、电化学腐蚀池等。

实验过程中,通过控制电位、电流等参数来模拟不同腐蚀环境,从而研究金属在特定电化学条件下的腐蚀机制。

3. 金属腐蚀形貌观察通过光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器,观察腐蚀金属的表面形貌和微观结构变化。

这些观察可以帮助我们更好地理解金属腐蚀的机理,并为防护技术的开发提供具体参考。

二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

1. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在无电流条件下与周围环境中的化学物质发生反应导致金属受损的过程。

常见的化学腐蚀类型有酸腐蚀、碱腐蚀、盐腐蚀和氧化腐蚀等。

不同的金属在不同的环境中会发生不同类型的化学腐蚀。

2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中由于电化学反应而受到腐蚀的过程。

电化学腐蚀通过电子迁移和离子迁移两个步骤进行,其中电子迁移导致金属的离子化,离子迁移使离子迁移到金属的表面或远离金属表面。

常见的电化学腐蚀类型有腐蚀电池、差电池腐蚀和受控电位腐蚀等。

三、金属腐蚀的原因金属腐蚀的原因主要有以下几个方面:1. 环境因素:包括湿度、温度、pH值、氧气含量、盐度等;2. 金属材料的成分:不同金属材料的成分会影响其对特定环境的耐腐蚀能力;3. 金属的微观结构:晶界、晶粒大小、缺陷等对金属的腐蚀行为有重要影响。

腐蚀金属实验报告

腐蚀金属实验报告

腐蚀金属实验报告实验目的本实验旨在研究不同金属在不同环境中的腐蚀现象,探索金属腐蚀的原因及其防护方法。

实验原理金属腐蚀是指金属材料在与周围环境中发生不可逆反应的过程。

腐蚀主要由电化学反应引起,涉及到金属表面的电子转移和离子迁移。

金属腐蚀的原理是电化学腐蚀,即在电解质溶液中,金属表面上会发生氧化和还原两个半反应。

当金属表面处于氧化状态时,电子转移到溶液中,同时氧化物离子进入金属内部,导致金属损失;当金属表面处于还原状态时,电子从溶液中转移到金属上,还原氧化物离子并生成金属。

实验器材1. 铁钉2. 锌片3. 铜片4. 盐酸溶液5. 硫酸溶液6. 氢氧化钠溶液7. 实验容器8. 镊子9. 实验记录表实验步骤1. 准备实验容器,分别加入盐酸溶液(NaCl)、硫酸溶液(H2SO4)和氢氧化钠溶液(NaOH)。

2. 将铁钉、锌片和铜片分别用镊子夹取,依次放入盐酸溶液、硫酸溶液和氢氧化钠溶液中。

3. 记录下铁钉、锌片和铜片在不同溶液中的变化情况,并观察溶液的颜色变化。

4. 根据观察结果绘制实验记录表。

实验结果金属盐酸溶液硫酸溶液氢氧化钠溶液- -铁钉表面产生气泡,颜色逐渐变暗表面产生小泡,有褐色物质生成表面没有变化锌片表面开始产生气泡,颜色逐渐变亮表面产生气泡,颜色变暗表面开始溶解,逐渐消失铜片表面没有变化表面略微氧化,出现淡绿色表面没有变化实验分析与讨论从实验结果可以看出,不同金属在不同溶液中的腐蚀现象不同。

在盐酸溶液中,铁钉的表面产生气泡且颜色逐渐变暗,这是由于盐酸中的氯离子与铁钉表面的铁发生反应产生气体,并形成氯化铁。

锌片的表面也产生气泡,但颜色逐渐变亮,这是由于锌能够与盐酸中的氢离子反应生成气体并生成氯化锌。

铜片在盐酸溶液中没有发生明显的变化,这是因为铜相对于盐酸来说较为稳定,不易被腐蚀。

在硫酸溶液中,铁钉的表面产生小泡且有褐色物质生成,这是由于硫酸溶液中的氢离子与铁钉表面的铁发生反应生成气体,同时还有氢氧化铁生成导致颜色变暗。

金属的腐蚀与防护实验

金属的腐蚀与防护实验

金属的腐蚀与防护实验金属腐蚀是指金属在与周围环境接触时,受到化学或电化学作用而逐渐分解成无用物质的过程。

腐蚀是金属材料常见的现象,会导致金属结构的损坏和功能的丧失。

为了保护金属材料不受腐蚀的侵害,科学家们开展了各种防蚀实验,并研究出多种有效的防护措施。

一、腐蚀的分类腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式。

1.化学腐蚀:化学腐蚀是指金属与氧气、水蒸气、酸、碱等化学物质发生反应而导致的腐蚀现象。

常见的化学腐蚀有金属与氧气发生氧化反应形成金属氧化物,常见的如铁的生锈。

2.电化学腐蚀:电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中,由于阳极、阴极反应的不同速率而产生的腐蚀现象。

电化学腐蚀是一种纯粹的电化学过程,常见的如铜与氯离子发生氧化还原反应。

二、金属腐蚀的实验方法为了研究金属腐蚀的机理,科学家们设计了多种实验方法。

1.质量损失法:这是一种常用的实验方法,将待测金属样品暴露在特定环境中一段时间后重新称重,并根据质量损失计算出金属腐蚀的程度。

2.电化学方法:利用电化学仪器通过测量电流、电压和电阻等参数来研究金属的腐蚀行为,如Tafel曲线法和极化曲线法。

3.表面形貌观察法:通过扫描电子显微镜等设备观察金属样品的表面形貌变化,以及产生的腐蚀产物。

三、金属腐蚀的防护措施为了减缓金属腐蚀的过程,人们采取了多种有效的防护措施。

1.涂层防护:在金属表面涂覆一层防腐漆、油漆、墙面涂料等涂层,阻隔了金属与周围环境直接接触,减少了腐蚀的可能性。

2.阳极保护:将一个更容易腐蚀的金属制成阳极并与待保护金属相连,在电解质中形成电化学反应,起到保护待保护金属的作用。

3.缓蚀剂:在金属表面添加一种物质,形成一层保护膜,减缓了腐蚀的发生。

4.电解质添加:在电解质中加入适量的缓蚀剂,可以抑制金属腐蚀的发生。

5.合金防护:制备合金将其中一种金属掺入另一种金属中,将形成的化合物提高金属的抗蚀性能。

结论金属腐蚀是一种常见而严重的现象,可能导致金属结构的损坏和功能的丧失。

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护

脱脂 碱洗 水洗 除灰 铝材 槽液
电解
H2SO4溶液 废电解液
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜,碱洗时常有气泡冒出, -+2H O=2AlO -+3H ↑ 2Al + 2OH 原因是_______________________________( 用离子方程式表示)。 2 2 2 为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收,最好向槽液中加入下列试剂中 b 的________ 。 a.NH3 b.CO2 c.NaOH d.HNO3
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大 D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2氧化作用引起的
3.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法: 耐蚀铝材
1.若在铁片上镀锌,以下叙述中错误的是( A )
A.可把铁片与电源的正极相连
B.电解质必须用含有锌离子的可溶性盐
C.锌极发生氧化反应
D.铁极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn源:学科网]
2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是( B )
N Fe 海水 图a 图b Zn
M
Cu-Zn 合金
碳棒 Cu 稀盐酸 图c Pt Zn 稀盐酸 图d Zn MnO2 NH4Cl 糊状物
电化学 金属的腐蚀与防护
一、金属的电化学腐蚀与防护
1.金属的腐蚀 金属与周围的气体或液体物质发生 氧化还原 反应而引起 化学反应 损耗的现象。 原电池 (1)化学腐蚀:金属与接触的物质直接发生 而 引起的腐蚀。 (2) 电 化 学 腐 蚀 : 不 纯 的 金 属 跟 电 解 质 溶 液 接 触 发 生 反应,较活泼的金属被氧化的腐蚀。

金属的化学腐蚀与防护

金属的化学腐蚀与防护

新知储备
2、金属腐蚀的类型(书P23)
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与其他物质直接 不纯金属或合金
接触
发生原电池反应
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
你思考过吗
钢铁及其制品通常为含碳的铁合金, 它们是如何发生电化学腐蚀生成红红 的铁锈的呢?
新知储备
3、金属的电化学腐蚀
析氢腐蚀
条 件
水膜呈酸性。
吸氧腐蚀
水膜呈中性或碱性。
电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+
极 反
正极C(+)
2H++2e-=H2↑
应 总反应: Fe + 2H+ =
Fe2+ + H2 ↑
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
蚀的金属(Zn、Sn、Cr等),或氧化形成致密的氧化 物薄膜作保护层。 原理:隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触。
镀锌铁(白铁皮)和镀锡铁(马口铁)的 镀层破损后,哪种情况下铁不易被腐 蚀?为什么? 2、改变金属的内部组织结构: 如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢(不锈钢)
3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法
• 根据各国调查结果,一般说来,金属腐蚀所造成的经 济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。
• 另据国外统计,金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火 灾、风灾和地震(平均值)损失的总和,在这里还不 包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接 损失。
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金属腐蚀与防护实验————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:金属腐蚀与防护实验编重庆文理学院2013年7月目录实验部分实验 1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备 (2)实验 2 恒电位法测定阳极极化曲线 (3)实验3塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度 (7)实验部分实验1腐蚀试样的制备电化学试样的制备一、目的学会一种用硅橡胶镶制电化学实验用的金属试样的简易方法和焊接金属样品的方法。

二、材料和药品金属试样具有塑料绝缘外套的铜管塑料套圈金属砂纸电烙铁焊油焊锡丝玻璃板硅橡胶标签纸三、实验步骤1. 金属样品将金属试样的所有面金属都用砂纸打磨光亮,用水冲洗干净后待用。

2. 给电烙铁通电加热,待电烙铁尖端呈红色时,蘸少许焊油且接触焊锡丝待焊锡丝熔化后,将带塑料套圈的铜杆焊在金属试样上。

3. 将标签纸折叠成规定形状待用。

4.取适量硅橡胶,然后把标签纸圈放在光滑的玻璃板上,将金属试样放在塑料圈内中央部分。

5.把硅橡胶倒入摆好金属试样的标签纸圈内。

6. 24h固化好金属试样可以进行清洗。

四、注意事项1.焊接金属试样时,因电烙铁尖端部位的温度最高,要用尖端部位进行焊接。

焊接时,要先在金属试样上焊上点焊锡丝,再将铜杆尖端也焊上些锡丝,然后把2个锡点进行焊接,这样,即容易焊上又容易焊牢。

2. 不要触摸电烙铁及金属部分,以免烫伤。

3. 在密封式样时,应将金属试样和裸露的导线一起,完全密封。

五、要求1.每一个人提交一个合格的电化学腐蚀监测试样。

六、思考1、试样焊接之后,为什么要进行密封?实验二金属极化曲线测试一、目的要求1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。

2、通过阳极极化曲线的测定,判定实施阳极保护的可能性,初步选取阳极保护的技术参数,了解击穿电位和保护电位的意义。

3、掌握恒电位仪的使用方法,了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。

二、基本原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。

为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性,选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围,需要测定阳极极化曲线。

阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。

图1是一条较典型的阳极极化曲线。

一般金属(镁合金)的阳极极化曲线为ax 曲线。

对有钝化性能的金属(铝合金、不锈钢),曲线abc def 是恒电位法(即维持电位恒定,测定相应的电流值)测得的阳极极化曲线。

当电位从a逐渐向正移动到到b 点时,电流也随之增加到b点,当电位过b 点以后,电流反而急剧减小,这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜,钝化开始发生。

人为控制电位的增高,电流逐渐衰减到c 。

在c 点之后,电位若继续增高,由于金属完全进入了钝态,电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。

当使电位增高到d 点以后,金属进入了过钝化状态,电流又重新增大。

从a点到b 点的范围叫活性溶解区,从b 点到c点叫钝化过渡区,从c 点到d 点叫钝化稳定区,过d 点以后叫过钝化区。

对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度,对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。

若把金属作为阳极,通以致钝电流使之钝化,再用维钝电流去保护其表面的钝化膜,可使金属的腐蚀速度大大降低,这就是阳极保护的原理。

用恒电流法测不出上述曲线的bc de段。

在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化,电极电位成为电流密度的多值函数,因此当电流增加到b 点时,电位即由b 点跃增到很正的e点,立即进入了过钝化状态,反映不出金属进入钝化区的情况。

由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。

本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位,同时测定对应的电流值,并在半对数坐标上绘成E-i 曲线,即为恒电位阳极极化曲线。

E ,m Vabcdefi ,mA/cm 2图1 阳极极化曲线有钝化性能的金属:abcdef ——恒电位法测定;abef ——恒电流法测定 一般金属:ax 曲线 x活化溶解区钝化过渡区钝化稳定区过钝化区三、仪器、药品及实验装置电化学工作站1台电脑ﻩ1台饱和甘汞电极、铂电极ﻩ各1支盐桥(添加饱和氯化钾溶液)ﻩ1个电解池(400毫升)ﻩ1个不锈钢试样(φ10×20) 1个氯化钠(3%)300毫升丙酮1瓶蒸馏水1000毫升洗瓶ﻩ1个电吹风1台脱脂棉ﻩ若干金相砂纸(100#、200#、600#)ﻩ各1张钢尺ﻩ1个四、操作步骤1、把已加工到一定光洁度的试样用砂纸逐步打磨,测量尺寸,用丙酮脱脂,吹干。

2、按图2接好测试线路,检查各接头是否正确,盐桥是否导通。

、测量试样在氯化钠溶液中的腐蚀电位。

4、设定ZF-10信号记录存储仪,采样间隔为每秒1个点,即一分钟采样60个。

5、设定Z F-4电位扫描信号发生器,扫描速率1mV/s。

6、测试阳极极化曲线测试,同时观察其变化规律及电极表面的现象。

ZF-4电位扫描 Eout 信号发生器ZF-3恒电位仪Ein W R AIoutZF-10信号记录存储仪CH1CH2 CH3 CH4图2 恒电位仪测极化曲线线路图五、数据记录试样材质尺寸暴露面积介质成分介质温度参比电极辅助电极腐蚀电位时间电流强度,I 电极电位,E 现象六、思考1、测定阳极钝化曲线为何要用恒电位法?2、影响金属钝化过程的因素有哪些?实验三塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度一、目的和要求1.掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。

通过测定Fe在NaCl溶液中的极化曲线,求算Fe 的自腐蚀电位,自腐蚀电流。

2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。

二、 基本原理当金属浸于腐蚀介质时,如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂(如H +或氧分子)的平衡电极电位,则金属和介质构成一个腐蚀体系,称为共轭体系。

此时,金属发生阳极溶解,去极化剂发生还原。

以金属锌在盐酸体系中为例: 阳极反应: Zn-2e=Zn 2+ 阴极反应: H ++2e=H 2阳极反应的电流密度以 i a 表示, 阴极反应的速度以 i k 表示, 当体系达到稳定时,即金属处于自腐蚀状态时,i a =ik =i corr (i c orr 为腐蚀电流),体系不会有净的电流积累,体系处于一稳定电位c ϕ。

根据法拉第定律,体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系,故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。

金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。

因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。

金属处于自腐蚀状态时,外测电流为零。

极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。

极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。

测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。

在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。

还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。

在活化极化控制下,金属腐蚀速度的一般方程式为:其中 I为外测电流密度,i a 为金属阳极溶解的速度,i k 为去极化剂还原的速度,βa 、βk分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。

若以十为底的对数,则表示为b a 、b k 。

这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式,令 ∆E 称为腐蚀金属电极的极化值,∆E=0时,I =0;∆E>0时,是阳极极化,I>0,体系通过阳极电流。

∆E <0时,I<0, 体系通过的是阴极电流,此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。

因)]ex p()[ex p(kc a c corr k a i i i I βϕϕβϕϕ---=-=cE ϕϕ-=∆此外测电流密度也称为极化电流密度测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法 当对电极进行阳极极化,在强极化区, 阴极分支电流ik =0,改写为对数形式:当对电极进行阴极极化,∆E <0, 在强极化区,阳极分支电流i a=0改写成对数形式:强极化区,极化值与外测电流满足塔菲尔关系式,如果将极化曲线上的塔菲尔区外推到腐蚀电位处,得到的交点坐标就是腐蚀电流。

)]ex p()[ex p(kacorr EEi I ββ∆--∆=)ex p(acorr a Ei i I β∆==corra corra i Ib i I E lgln==∆β)ex p(kcorr Ei I β∆--=corrk corrk i I b i I E lgln==∆-β图1塔菲尔外推法求金属腐蚀电流的基本原理三、仪器药品和实验装置CHI660A电化学工作站1台;烧杯一个;饱和甘汞电极(参比电极)1支Pt片电极(辅助电极)1支。

45号钢(圆柱体)松香石腊分析纯氯化钠 蒸馏水 铜导线图2 极化曲线测量示意图四、 操作步骤1. 电极处理:用金相砂纸将45号钢电极表面打磨平整光亮,测量试样的直径,将45号钢试样和铜导线连接。

2. 将松香、石腊融化,用来封装表面清洗干净的试样(用蒸馏水清洗、酒精去油),电极处理得好坏对测量结果影响很大。

3.测量极化曲线:(1)打开CHI 660A 工作站的窗口。

(2)将三电极分别插入电极夹的三个小孔中,使电极进入电解质溶液中。

将C HI 工 作站的绿色夹头夹Fe电极,红色夹头夹Pt 片电极,白色夹头夹参比电极。

辅助极化电工作电参比电极 参比电盐桥恒电位仪(3)测定开路电位。

点击“T”(Technique)选中对话框中“Open Circuit Potential-Time”实验技术,点击“OK”。

点击“░”(parameters)选择参数,可用仪器默认值,点击“OK”。

点击“►”开始实验,测得的开路电位即为电极的自腐蚀电势Ecorr。

(4)开路电位稳定后,测电极极化曲线。

点击“T”选中对话框中“Tafel”实验技术,点击“OK”初始电位(InitE)设为比E corr低“-0.5V”,终态电位(FinalE)设为比Ecorr高“1.25V”,扫描速率(Scan Rate)设为“0.001V/s”灵敏度(sensivitivty)设为“自动”,其它可用仪器默认值,极化曲线自动画出。

(5)自腐蚀电流的拟合,打开CHI660A的控制软件,利用自带的软件求得自腐蚀电流密度4. 实验完毕,清洗电极、电解池,将仪器恢复原位,桌面擦拭干净。

五、思考与讨论(1)为什么可以用自腐蚀电流i corr来代表金属的腐蚀速度?。

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