金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护
3.其他方法 改变金属内部结构,如 不锈钢;加涂防护层
如 涂油脂、 喷镀 、 喷油漆 等方法.
金属腐蚀快慢的判断方法 1.电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀
>有防护措施的腐蚀.
2.同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率 强电解质>弱电解质>非电解质 3.原电池原理引起的腐蚀速率:两电极金属活动性相差越 大,越易腐蚀.
(3)若试管内的液面下降,则原溶液呈__________性,发 生__________腐蚀;电极反应:负极____________,正极 ____________________.
解析:铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀,发生腐蚀时,试管
内的液面上升,说明试管内的压强减小,是由试管内的 气体被吸收所致,是铁钉发生吸氧腐蚀的结果;试管内 液面下降,说明试管内气体的压强变大,试管内产生了 新气体所致,是铁钉的析氢腐蚀的结果.
答案: (1)电化学 (2)弱酸性或中 (3)较强的酸 吸氧 2Fe-4e- === 2Fe2+
O2+2H2O+4e- === 4OH-
析氢 2H++2e- === H2↑ Fe-2e- === Fe2+
6.钢铁很容易生锈而被腐蚀,每年因腐蚀而损失的钢材占 世界钢铁年产量的四分之一.
(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀,该腐蚀过程中的电极反应式 为_____________________________________. (2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率,可以采用图甲 所示的方案,其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用
人教版高中化学选修4第15讲:金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护
❖教学目标
1.认识金属腐蚀的危害,能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
2.能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。
3.掌握金属腐蚀的防护方法。
❖知识梳理
一、金属的腐蚀
1.概念
金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。2.本质
金属原子失去电子变为阳离子,金属发生氧化反应。
3.分类
(1)化学腐蚀:
金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质溶液(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。
(2)电化学腐蚀:
不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化。4.钢铁的电化学腐蚀
(1)钢铁的电化学腐蚀的分类
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较:
析氢腐蚀吸氧腐蚀
图形描述
钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图
条件水膜酸性较强水膜呈中性_或酸性很弱__
电极反应负极Fe-2e-===Fe2+2Fe-4e-===2Fe2+
正极C 2H++2e-===H2↑O2+4e-+2H2O===4OH-总反应2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2
5.影响金属腐蚀的因素。
影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面,就金属本性而言,金属越活泼,越容易被腐蚀。介质对金属的腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,就容易被腐蚀。
6.化学腐蚀与电化学腐蚀的相同点和不同点
相同点都是造成金属被氧化腐蚀。不同点是化学腐蚀是金属和氧化剂直接发生氧化还原反应,无电流产生;电化学腐蚀是发生原电池反应,有电流产生。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护
金属是一种常见的材料,具有坚固、耐用的特性,广泛应用于建筑、制造业等领域。然而,金属在长期使用中容易发生腐蚀现象,导致材
料的质量下降,使得其功能受到影响。因此,研究金属的腐蚀原理以
及采取相应的防护措施就显得尤为重要。
一、金属腐蚀的原因
金属腐蚀是指金属在与外界介质接触时发生化学或电化学反应,从
而导致金属表面形成氧化物或盐类物质。金属腐蚀的原因主要包括以
下几点:
1. 电化学反应:金属与介质发生电化学反应是引起腐蚀的主要原因
之一。当金属处于电解质溶液中时,金属表面会发生阳极和阴极反应,形成电池,促使金属的氧化和溶解。
2. 化学反应:金属在一些特定的介质中,比如酸性或碱性环境中,
会与介质中的物质发生化学反应,形成氧化物或盐类产物。
3. 物理因素:除了电化学和化学反应外,一些物理因素也可能加速
金属的腐蚀,如磨损、冲击和高温等。
二、金属腐蚀的分类
根据金属腐蚀的不同机制,可以将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀两
种类型。
1. 化学腐蚀:化学腐蚀是指金属与介质中的物质发生直接的化学反应。常见的化学腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和氧化腐蚀等。例如,金属在酸性环境中会与氢离子发生反应产生氢气,造成金属的腐蚀。
2. 电化学腐蚀:电化学腐蚀是指金属与电解质溶液中物质发生电化学反应,形成阳极和阴极电池导致金属腐蚀的过程。电化学腐蚀常见的类型有腐蚀、热蚀和应力腐蚀等。
三、金属腐蚀的防护方法
为了延长金属的寿命和保护其功能,人们采取了多种防护措施来抵御金属腐蚀。以下介绍几种常用的金属腐蚀防护方法:
1. 金属涂层:金属涂层是在金属表面覆盖一层具有防腐蚀性能的物质,如油漆或涂层。金属涂层可以形成物理屏障,阻止金属与外界介质的接触,从而防止腐蚀的发生。
金属腐蚀与防护措施
金属腐蚀与防护措施
金属腐蚀是指金属在特定环境条件下与周围介质发生一系列不可逆转的化学或电化学反应,导致金属表面质量和性能的变化。腐蚀对于工业、制造和基础设施等各个领域都造成了巨大的经济损失。为了延长金属的使用寿命和减少腐蚀带来的损害,各种防护措施得到了广泛的应用。本文将讨论金属腐蚀的原因以及常见的防护措施。
一、金属腐蚀的原因
金属腐蚀的主要原因是金属与外界环境中的化学物质相互作用,导致金属表面发生物理、化学或电化学的改变。以下是金属腐蚀的几个常见原因:
1. 氧化:金属与氧气反应会产生金属氧化物层,这层氧化物层可能会进一步被水和其他物质侵蚀,从而导致金属腐蚀。
2. 湿气:金属暴露在湿润的环境中,特别是含有盐类等腐蚀性物质的湿气中,容易发生腐蚀反应。
3. 酸碱腐蚀:金属与酸碱溶液接触会发生化学反应,破坏金属表面的结构和性能。
4. 电化学腐蚀:当金属处于电解质溶液中时,会发生电化学反应,从而引发金属腐蚀。特别是存在电解质间隙效应或形成局部腐蚀的情况下,腐蚀会更为严重。
二、金属腐蚀的防护措施
为了防止金属腐蚀,人们采取了多种防护措施,既包括表面防护措施,也包括合金改性和涂层防护等。下面将列举一些常见的金属腐蚀防护措施:
1. 电镀:通过电解的方法,在金属表面形成一层具有防护性的金属薄膜,如镀锌和镀铬等。
2. 钝化处理:将金属浸泡在含有腐蚀抑制剂的溶液中,形成一层钝化膜,提高金属的抗腐蚀性能。
3. 涂层:通过在金属表面涂覆一层具有防护性能的物质,如油漆、聚合物和橡胶等,来阻隔金属与外界环境的接触。
金属的电化学腐蚀与防护
1.能说出金属腐蚀及其危害。 2.能说出金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.能说出金属防护的一般方法,特别是电化学防护的方法。
一二
一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀 (1)定义:金属或合金与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应 而引起损耗的现象。 (2)实质:金属原子失去电子变成阳离子的过程。即金属发生了 氧化反应。 (3)类型:根据与金属接触的介质不同,可分为化学腐蚀和电化学 腐蚀。 2.化学腐蚀 金属与接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体 等直接发生化学反应而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度升高而 增大。
图形描述
条件
水膜酸性较强
电 负极 Fe-2e- Fe2+
极 正极 2H++2e反 应 总反应 Fe+2H+
H2↑ Fe2++H2↑
水膜酸性较弱或呈中性
2H2O+O2+4e2Fe+2H2O+O2
4OH2Fe(OH)2
ห้องสมุดไป่ตู้
一二
二、金属的电化学防护 1.牺牲阳极的阴极保护法 应用原电池原理,让被保护金属作正极,另找一种活泼性较强的 金属作负极。如图所示:
一二
3.电化学腐蚀 (1)定义:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比 较活泼的金属失去电子而被氧化。 (2)实例:在潮湿的空气里,钢铁的表面形成了一层电解质溶液的 薄膜,它和钢铁里的铁和少量的碳恰好构成了原电池。其中铁是负 极,碳是正极。
金属的电化学腐蚀与防护
答案:化学腐蚀
2Al+6CH3COOH === 2(CH3COO)3Al+3H2↑
电化学腐蚀
负极:4Al-12e- === 4Al3+,
正极:3O2+6H2O+12e- ==wenku.baidu.com 12OH-
- ===
H2↑.钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主.
答案:C
5.用铝饭盒盛放醋酸,一段时间后饭盒被腐蚀,这种腐蚀 属于________,反应方程式为____________________; 若用铝饭盒盛放食盐(含水),一段时间后,饭盒被腐蚀, 这种腐蚀属于______________,反应原理(用电极反应式 表示):__________________________.
料在有电解质溶液时,若形成闭合回路,即可构成原电
池.根据金属腐蚀的条件、原理及实验结果可知:试管 内液面上升,说明试管内压强减小,气体被吸收所致, 则铁钉发生了吸氧腐蚀,据此写出电极反应式;试管内 液面下降,说明试管内气体压强变大,试管内产生了新 气体所致,即铁钉发生了析氢腐蚀,据此写出电极反应.
[答案]
(2)分类
以铁的腐蚀为例
吸氧腐蚀 条件 正极反应 负极反应 总反应 水膜呈弱酸性或 中性 2H2O+O2+4e- === 4OH- 2Fe+O2+2H2O === 2Fe(OH)2 析氢腐蚀 水膜呈 酸性 2H++2e- === H2↑
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护
简介:
金属是一种常见的材料,在各个领域中都有广泛应用。然而,金属
材料在使用过程中,容易受到腐蚀的影响,从而导致质量下降甚至失效。本文将探讨金属腐蚀的原因、危害以及常见的防护措施。
一、腐蚀的原因
金属腐蚀是指金属在特定环境下与所处介质发生反应,从而引起金
属表面或内部的氧化、脱层、破损等现象。主要原因如下:
1. 化学反应:金属与介质中的氧气、水、酸等发生化学反应,形成
金属氧化物或金属盐,从而破坏金属结构;
2. 电化学反应:金属在电解质溶液中,作为阴阳极参与电化学反应,产生腐蚀电流,导致金属丧失;
3. 生物腐蚀:微生物、海洋生物或土壤中的细菌、藻类等对金属表
面进行化学作用,加速金属腐蚀;
4. 物理因素:高温、高湿度、紫外线、机械刮擦等物理因素也会对
金属产生腐蚀影响。
二、腐蚀的危害
金属腐蚀带来的危害主要体现在以下几个方面:
1. 结构破损:金属腐蚀导致金属结构受损,影响其使用寿命,甚至
引发安全事故;
2. 功能下降:腐蚀使金属表面变得不平整、粗糙,降低了其原有的
功能,如电导性、导热性等;
3. 资源浪费:腐蚀使金属材料减少,需要更多的资源进行修复和替换,增加了成本和能源消耗;
4. 环境污染:金属腐蚀产生的废物、气体和废水会对环境造成污染,对植物和动物产生不良影响。
三、金属腐蚀的防护措施
为了减少金属腐蚀的发生,需要采取一系列的防护措施。以下是常
见的几种防护方法:
1. 表面涂层:通过涂覆金属表面的保护膜,阻隔介质对金属的侵蚀。常见的涂层包括漆膜、涂层、电镀层等;
2. 阳极保护:在金属表面附近放置一个具有更高活性的金属,作为
化学选修四4-4金属的电化学腐蚀与防护
3
常温下将铁丝放在潮 湿的空气中一个月
铁丝表面变得灰暗
序 号
内容
实验现象
4
将潮湿的铁丝放在常温 的氧气流中一小时
铁丝表面略显灰暗
5
将潮湿的铁丝放在高于 常温的氧气流中一小时
铁丝表面已变得灰 暗
6
将浸过氯化钠溶液的铁 丝放在高于常温的氧气 流中一小时
铁丝表面灰暗程度 比实验5严重
回答以下问题:
(1)上述实验中发生了电化学腐蚀的是(填实验序 号) 3、4、5、6 ;在电化学腐蚀中,负极 是 2Fe- 4e- =2Fe2+ ;正极 2H2O+O2+4e-=4OH- ;
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
【例2】炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中有NaCl),第 二天便会被腐蚀而出现红褐色铁锈,试回答:
(1)铁锅的腐蚀属于 吸氧腐蚀 腐蚀,其原因是
铁锅是铁合金,其中含碳,铁锅中的铁和碳就会和表面残留的强 电解质NaCl的水溶液形成许多微小的原电池发生电化学腐蚀, 并且NaCl溶液呈中性,所以发生的是电化学腐蚀中的吸氧腐蚀
改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能 力——不锈钢
涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷
金 金属表 塑料
属 防 护
面覆盖 保护层
镀抗蚀金属——电镀、热镀、喷 镀法
金属的腐蚀和防护措施
金属的腐蚀和防护措施
金属腐蚀是指金属在特定环境条件下遭到化学或电化学反应而被破
坏的过程。这种腐蚀现象给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。为了保护金属免受腐蚀的侵害,人们发展了各种防护措施。本文将介
绍金属腐蚀的原因、不同类型的腐蚀以及常见的防护措施。
原因篇
金属的腐蚀主要由外界环境及金属材料本身的因素共同引起。下面
我们将分别介绍这两个方面的原因。
外界环境的原因:
1. 湿度:湿度是金属腐蚀的重要因素之一。在高湿度环境下,金属
与水或水蒸气接触,易发生氧化反应,导致腐蚀。
2. 酸碱度:酸性或碱性环境中,金属容易遭受腐蚀。酸性物质能够
溶解金属表面的氧化膜,而碱性物质能够与金属表面形成氢氧化物。
这些化学反应都会导致金属的腐蚀。
3. 盐分:海洋气候下含有丰富盐分的空气或介质对金属的腐蚀极为
严重。盐分与金属反应形成盐水电解质,引发更强烈的电化学腐蚀。
4. 温度:高温环境下金属容易发生氧化反应,该反应速度更快。
金属材料本身的原因:
1. 金属成分:不同金属对不同环境的耐腐蚀性能不尽相同。例如,
不锈钢具有较好的耐腐蚀性能,而铁则容易生锈。
2. 表面处理:金属表面的处理也直接影响着其腐蚀性。光洁的金属
表面可减少异质催化剂的形成,从而减缓金属的腐蚀。
3. 物理状态:金属的晶粒结构、形状和材料的分布状态等因素也会
影响金属腐蚀的程度。
腐蚀类型篇
金属的腐蚀主要分为以下几种类型:
1. 干腐蚀:金属在干燥环境中由于氧气和湿气的共同作用而发生的
氧化反应。这种腐蚀通常发生在高温和低湿度的条件下,如高温氧化、高温氧杂质腐蚀等。
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。
金属材料的电化学腐蚀与防护
金属材料的电化学腐蚀与防护
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金属材料的电化学腐蚀与防护
一、实验目的
1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。
2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。
二、实验原理
1.金属的电化学腐蚀类型
(1)微电池腐蚀
①差异充气腐蚀
同一种金属在中性条件下,如果不同部位溶解氧气浓度不同,则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极,金属失去电子受到腐蚀;而氧气浓度较大的
部位作为阴极,氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K
3[Fe(CN)
6
]和酚酞存
在,则阳极金属亚铁离子进一步与K
3[Fe(CN)
6
]反应,生成蓝色的Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
沉淀;在阴极,由于氢氧根离子的不断生成使得酚酞变红(亦属于吸氧腐蚀)。两极反应式如下:
阳极(氧气浓度小的部位)反应式:
Fe = Fe2++ 2e-
3Fe2++ 2[Fe(CN)
6]3- = Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
(蓝色沉淀)
阴极(氧气浓度大的部位)反应式:
O
2+ 2H
2
O +4e- = 4OH-
②析氢腐蚀
金属铁浸在含有K
3[Fe(CN)
6
]
2
的盐酸溶液中,铁作为阳极失去电子,受腐
蚀,杂质作为阴极,在其表面H+得电子被还原析出氢气。两极反应式为:阳极: Fe = Fe2++ 2e-
阴极: 2H++2e-= H
2
↑
在其中加入K
3[Fe(CN)
6
],则阳极附近的Fe2+进一步反应:
3Fe2++ 2[Fe(CN)
6]3- = Fe
3
[Fe(CN)
6
]
2
(蓝色沉淀)
(2)宏电池腐蚀
金属的腐蚀与电化学防护
金属的腐蚀与电化学防护
导语:
当金属与周围的环境接触时,会发生腐蚀现象,破坏金属的性能与外观。针对金属腐蚀问题,我们可以采取多种防护措施,其中电化学防护是一种有效的方式。本文将探讨金属的腐蚀原理、腐蚀的分类以及电化学防护的原理和方法。
一、金属腐蚀原理
金属腐蚀是指金属与外界环境(如氧气、水、酸、碱等)发生化学反应而导致的金属表面的损失。常见的金属腐蚀有钢铁的锈蚀、铝的氧化以及铜的氧化等。
金属腐蚀的过程可以简单概括为两个步骤:阳极反应和阴极反应。阳极反应是金属离子的氧化过程,金属原子失去电子转变为阳离子;阴极反应则是物质还原的过程,物质从离子态回到中性态,同时获得电子。
二、金属腐蚀的分类
根据金属腐蚀的性质和发生环境的不同,我们可以将金属腐蚀分为以下几类:
1. 干腐蚀:即在无水环境下发生的金属腐蚀。典型的例子是金属在干燥空气中发生氧化反应,形成氧化物。
2. 湿腐蚀:是在存在水分的环境中发生的金属腐蚀,水起到了催化
剂的作用。常见的湿腐蚀有金属在水中发生氧化反应以及在潮湿气候
中发生氧化等。
3. 电化学腐蚀:是指金属腐蚀过程中涉及电化学反应的腐蚀类型,
包括阳极溶解、阳极极化和阴极保护等。
三、电化学防护的原理和方法
电化学防护的基本原理是通过改变金属与周围环境之间的电化学反
应来减缓或抑制金属腐蚀的发生。以下是一些常见的电化学防护方法:
1. 阳极保护:通过在金属表面形成保护性的氧化膜,阻止金属表面
的进一步腐蚀。常见的例子包括金属的阳极氧化和镀层等。
2. 阴极保护:将金属表面连接到一个电源的负极,使金属处于阴极
金属的电化学腐蚀与防护
2、电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液 接触,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子 被氧化的腐蚀。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较:
化学腐蚀
条件 现象 本质 联系
电化腐蚀
金属跟非金属单质直接接 不纯金属或合金跟电解质溶 触 液接触
无电流产生
金属被氧化
有微弱电流产生
较活泼金属被氧化
两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍
第四章 电化学基础 第四节 金属的电化学腐蚀与防 护
金属的电化学腐蚀
了解金属腐蚀的危害
全球每一分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈. 全球每年钢铁腐蚀的经济损失约100000亿美元,占各 国国民生产总值的2%~4%,我国钢铁腐蚀经济约占国 民生产总值的4%,每年约有30%的钢铁因腐蚀而报废。 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失是地震、 水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。
金属的电化学防护
思考与交流:根据你的所学知识以及生活经历,说说 金属有哪些防护方法? 1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 (不锈钢、青铜器) 2、在金属表面覆盖保护层 (1)涂矿物质油脂,油漆或覆盖搪瓷塑料。 (2)镀抗蚀金属--电镀、热镀、喷镀法。 (3)用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。 3、电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
小结:电解池及原电池的应用----金属的防护
高考化学复习-金属的电化学腐蚀与防护
金属的电化学腐蚀与防护
知识与技能目标
(1)知道金属腐蚀的两种类型(化学腐蚀和电化学腐蚀)。 (2)能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。 (3)掌握化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 (4)掌握影响金属腐蚀快慢的比较 一、金属的电化学腐蚀 (一)金属腐蚀:
1、定义:是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。
2、本质:M – ne- → Mn+(氧化反应)
3、类型:化学腐蚀——直接反应 电化学腐蚀——原电池反应 (二)化学腐蚀
1、定义:金属与接触到的干燥气体(如 、 、 等)或非电解质液体(如 )等直接发生化学反应而引起的腐蚀。如:钢管被原油中的 腐蚀,
2、影响因素:与接触物质的氧化性越强、温度越高,化学腐蚀越 。 (三)电化学腐蚀:
1、定义:不纯的金属跟电解质溶液接触时。会发生 反应 的金属失去电子而被 。如 在潮湿的空气中生锈。
[实验探究]: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
2、类型:
⑴ 吸氧腐蚀:中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生 腐蚀。
负极:2Fe - 4e- = 2Fe 2+
正极:O 2 + 2H 2O + 4e-= 4OH -
电池反应:2Fe+ O 2 +2 H 2O =2Fe(OH)2 进一步反应:4Fe(OH)2 +O 2 + 2H 2O = 4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3+ x H 2O =Fe 2O 3·xH 2O+3 H 2O ⑵析氢腐蚀:当钢铁处于酸性环境中 负极:Fe - 2e - = Fe 2+
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀是指金属与外界环境中的氧、水、酸、碱等物质发生化学反应,导致金属表面发生氧化、溶解或剥落的现象。常见的金属腐蚀有铁锈、铝腐蚀等。
金属的腐蚀可以通过以下几种方式进行防护:
1. 防止氧气和水的接触:金属腐蚀主要是由于金属与氧气和水发生反应而引起的,因此可以通过涂层、涂漆等方法将金属与氧气和水隔离开来,防止接触。
2. 添加防腐剂:在金属表面涂覆一层含有防腐剂的涂层,可以形成一层保护膜,防止氧气和水的侵蚀,延缓金属的腐蚀速度。
3. 电化学防护:也称为阳极保护,可以通过在金属表面加上一层不容易被腐蚀的金属,将金属本身作为靶阴极,从而保护金属不被腐蚀。
4. 良好的维护保养:定期清洗金属表面的污垢、油脂等,及时修复和更换出现腐蚀的金属部件,可以延长金属的使用寿命。
5. 使用耐腐蚀的金属:对于一些要求较高的场合,可以选择使用具有较好耐腐蚀性能的金属,如不锈钢、铝合金等。
需要注意的是,不同的金属在不同环境条件下的腐蚀速度和防护方法也有所不同,具体应根据实际情况进行选择和应用。
金属的电化学腐蚀和保护PPT
化学
析氢腐蚀
RT aH2 ϕ1 =ln 2 ZF aH+
吸氧腐蚀
ϕ2 =ϕ
$ O 2 ,H 2 O,H +
RT 1 ln 2 1/2 2F aH+ ⋅ aO2
易知
2
因为
$ ϕH O,O
2
2
$ =1.229V>ϕH+ ,H, =0 ,H +
ϕ 2 >ϕ 1 。
说明吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。 说明吸氧腐蚀比析氢腐百度文库严重得多。
金属的电化学腐蚀和保护
化学
姓名: 学号:
电化学腐蚀概念
化学
金属表面在介质如潮湿空气、 金属表面在介质如潮湿空气、电解质溶液等 中,因形成微电池而发生电化学作用而引起的 腐蚀称作电化学腐蚀。 腐蚀称作电化学腐蚀。
Zn
Pt
金属电化学腐蚀的现象
化学
1
2
3
锈蚀的船体
锈蚀的大桥
锈蚀的铁链
电化学腐蚀主要形式
牺牲阳极的阴极保护法示意图 牺牲阳极的阴极保护法示意图
化学
2.阴极电保护 . 被保护金属与另一 与另一附加 将被保护金属与另一附加 电极作为电解池的两个极 作为电解池的两个极, 被保护的金属作 电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作 阴极, 为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保 此法主要用于防止土壤、 护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属 设备的腐蚀。 设备的腐蚀。
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第二章金属的电化学腐蚀
通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极;进行还原反应的电极就叫做阴极。由此表明,作为一个腐蚀电池,它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成:
1、阳极过程:金属溶解,以离子的形式进入溶液,并把当量的电子留在金属上;
2、阴极过程:从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受;
3、电流的流动:金属部分:电子由阳极流向阴极;
溶液部分:正离子由阳极向阴极迁移。
4、腐蚀电池的类型
可以把腐蚀电池分为两大类:宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池
一、宏观腐蚀电池
1)、异金属接触电池
2)、浓差电池
3)、温差电池
二、微观腐蚀电池
在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的
1、金属化学成分的不均匀性
2、组织结构的不均匀性
3、物理状态的不均匀性
4、金属表面膜的不完整性
当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1,温度规定为25 C,这种状态称为标准状态,此时,平衡电位Ee等于E0,故E0称为标准电位。
由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象,称为原电池的极化作用。
当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象,称为阳极极化。
当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象,称为阴极极化。
消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程
根据控制步骤的不同,可将极化分为两类:电化学极化和浓度极化
极化分类:
电化学极化:电子转移步骤最慢为控制步骤所导致
浓度极化:电子转移步骤快,而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤
电阻极化:电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。
产生阳极极化的原因:
1、阳极的电化学极化
2、阳极的浓度极化
3、阳极的电阻极化。
析氢腐蚀以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程,称为氢离子去极化腐蚀
吸氧腐蚀以氧作为去极化剂的腐蚀过程,称为氧去极化腐蚀
氢去极化腐蚀的特征
1、阴极反应的浓度极化小,一般可以忽略。
2、与溶液PH值关系很大。
3、与金属材料的本质及表面状态有关。
4、与阴极面积有关。
5、与温度有关。
三、提高氢过电位措施
1、加入析氢过电位高的合金元素;
2、提高金属的纯度,消除或减少杂质;
3、加入阴极缓蚀剂,如在酸性溶液中加入As、Sb、Hg、盐。
从活态向钝态的转变叫做钝化
二、影响钝化的因素
1、金属材料
2、环境
3、温度
4、金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利
5、有许多因素能够破坏金属的钝态,使金属活化。这些因素包括:活性离子(特别是氯离子)和还原性气体(如氢),非氧化性酸(如盐酸),碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态),阴极极化,机械磨损。
三、钝化体系的极化曲线
阳极钝化的阳极极化曲线
(1)AB段,称为活性溶解区
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
(4)DE段,称为过钝化区
阳极反应4OH- → O2 + 2H2O + 4e
五、钝化理论
1、成相膜理论
2、吸附理论
第三章全面腐蚀与局部腐蚀
如果腐蚀是在整个金属表面上进行,则称为全面腐蚀(General Corrosion)
如果腐蚀只集中在金属表面局部特定部位进行,其余大部分几乎不腐蚀,这种类型的腐蚀称之为局部腐蚀(Localized Corrosion)
金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的现象,称为小孔腐蚀或点蚀。
二、小孔腐蚀特征:
1、蚀孔小而深,具有深挖特征
2、一般蚀孔口有腐蚀产物覆盖
3、存在诱导期
4、孔蚀位置不可预测
5、在易钝化的金属上易发生
三、孔蚀机理
1、钝态金属:钝化膜溶解与修复动态平衡
2、溶解与修复平衡被活性阴离子破坏
溶解与修复处于动态平衡,但是在活性阴离子的环境中,氧容易被排挤掉,这种平衡就会被打破,形成可溶性氯化物,这样会在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔蚀核)
3、孔蚀核发展成蚀孔:蚀核形成后,若再钝化的阻力小,就不能形成蚀孔;若氧化剂(FeCl3)促进阳极氧化过程,使得金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位上,就形成蚀孔。
4、蚀核形成的位置:
蚀核一般会在表面的伤痕处、露头位错,内部夹杂物处优先形成。
四、影响小孔腐蚀的因素:
金属的性质腐蚀性介质电位与pH值流动状态
五、孔蚀的防护与控制措施
改善介质环境缓蚀剂的应用电化学保护合理选择耐蚀材料
3.3、缝隙腐蚀
金属部件在介质中,由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙(其宽度一般为0.025一0.1mm)足以使介质进入缝隙内而又使这些介质处于停滞状态、引起缝内金属的加速腐蚀,这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
3、缝隙腐蚀的机理
目前,大家较能接受的机理是,缝隙腐蚀的起因是氧浓差电池的作用,而闭塞电池引起的酸化自摧化作用是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。
4、影响因素
1. 缝隙宽度:它对缝隙腐蚀深度和速率有较大影响。缝隙内速率随缝隙外面积增大而加快。
2.氧浓度影响:溶液中氧浓度增加,缝隙外的氧在阴极上还原反应更易进行,缝隙腐蚀加速。溶解氧小于0.5ppm时,有可能不引起缝隙腐蚀。
3.温度影响:一般而言,温度升高会导致阳极反应加快,腐蚀速度增加,愈易引起缝隙腐蚀。
4.流速影响:腐蚀液流速的影响可分为两种情况。当流速增加时,缝隙外含氧虽相应增加,缝隙腐蚀速度加快;另一种情况,流速加大时,可把沉积物冲掉,闭塞电池不易形成,从而减轻缝隙腐蚀。
3.4、晶间腐蚀
定义:沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀称为晶间腐蚀
●●敏化热处理
不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理以后发生的,使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处理叫做敏化热处理。
奥氏体不锈钢的敏化热处理范围为450︒C—850︒C。
铁素体不锈钢的敏化温度在900︒C以上,而在700-800︒C退火可以消除晶间腐蚀倾向。
●●TTS曲线
敏化处理对不锈钢晶间腐蚀的影响,与加热温度、加热时间都有关系。将处理后的试样进行试验,把结果表示在以加热温度(T)和加热时间(T)为纵、横坐标的图上,发生晶间腐蚀的区域的边界称为TTS曲线(S表示晶间腐蚀敏感性)。
TTS曲线清楚地表明被试验不锈钢敏化处理的温度和时间范围。
晶间腐蚀机理
1、贫铬理论
固溶处理:把钢加热到1050-1150 oC后进行淬火,目的获得均相固溶相。
3.7、应力腐蚀
应力腐蚀破裂是指金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂,简称应力腐蚀,英语缩写是SCC
应力腐蚀破裂可看成电化学腐蚀和应力的机械破坏互相促进的结果。
控制脆性断裂的途径有两种,一是从内因入手,合理选材;二是从外因入手,控制应力,控制介质或控制电位等办法
1.选用耐蚀材料
2.控制应力
3.减弱介质的浸蚀性