第12章 电化学保护法
高中化学电化学保护法
高中化学电化学保护法电化学保护法是一种保护金属腐蚀的方法，通过利用电化学原理，将金属与特殊金属或化合物连接在一起，形成电池系统，从而减缓金属的腐蚀速度。
在工业生产和日常生活中，电化学保护法被广泛应用于金属结构、管道、船舶等领域，起到延长金属使用寿命、节约资源的作用。
1. 电化学保护原理电化学保护法主要通过两个原理来实现金属的保护：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是指通过在金属表面形成一个保护层，使其成为阳极，从而抑制金属的电化学反应。
常见的阳极保护方法有镀层、热浸镀、电解镀等。
例如，在钢铁制品上镀一层锌，形成锌层保护钢铁，就能有效避免钢铁的腐蚀。
阴极保护是通过在金属表面形成一个促进电子流动的保护层，使其成为阴极，从而减少金属的电化学反应。
常见的阴极保护方法有通过外加电流保护、利用阳极保护金属等。
通过外加电流保护是指将金属与一个更活泼金属连接起来，通过外部电源加在金属上，使金属表面形成一个保护层。
例如，将镁棒与铁件连接，并施加外部电源，使镁成为阴极，起到防腐蚀的作用。
2. 电化学保护法的应用2.1. 工业领域在石油、化工、电力等工业领域，金属设备常常会受到腐蚀的侵害，使用电化学保护法能够延长设备的使用寿命、减少维修成本。
例如，在石油储罐中，通过在罐体上安装一组金属阳极，将其与储罐连接形成电化学保护系统，能够有效地降低罐体的腐蚀速度。
2.2. 建筑领域金属结构是建筑物中常用的结构形式，然而在湿润的环境中容易受到腐蚀。
电化学保护法可以在金属表面形成一个保护层，延缓金属的腐蚀速度。
例如，在海洋环境中，钢铁构件会暴露在海水中，容易发生腐蚀。
通过在钢铁表面施加一个保护电位，形成一个保护层，能够大大延长钢铁的使用寿命。
3. 电化学保护法的优缺点3.1. 优点电化学保护法不需要使用化学品，对环境友好，能够延长金属的使用寿命，减少资源浪费。
同时，电化学保护法操作简便，维护成本低，广泛适用于各种金属结构。
3.2. 缺点电化学保护法需要一定的电源供应，增加了能源消耗。
最新刘祥顺 建筑材料 第三版课后练习思考题答案资料
第五章建筑砂浆1、何谓建筑砂浆？砂浆与混凝土相比有何异同点？答：砂浆是以胶凝材料、细骨料、掺加料和水等为主要原材料进行拌合，硬化后具有强度的工程材料。
同：原料中都包含水、水泥、砂子；都有一定的配比要求；都是建筑用材料异：混凝土的主要骨料是石子，砂浆主要骨料是砂子；混凝土用于建筑结构，砂子用于砌筑、抹面。
2、砂浆拌合物的和易性包括那些内容？砂浆的保水性不良，对其质量有何影响？采取哪些措施可提高砂浆的保水性？答：包括流动性、稳定性。
砂浆容易泌水、分层活水分流失过快，不便于施工，不能保证工程质量。
措施：加大胶结材料的数量；参入适量的掺合料；采用较细砂并加大掺量。
3、根据砌筑砂浆强度公式，是否说明砂浆强度不遵循水灰比规律？为什么？答：是的，砌筑砂浆的强度主要取决于水泥的强度及水泥的用量，而与拌合水量无关，所以跟水灰比也无关。
4、为什么水泥石灰混合砂浆在砌筑工程中能得到广泛应用？答：水泥石灰混合砂浆具有良好的和易性，硬化后的抗压强度高，耐久性好。
5、某砌砖工程采用M5.0等级的水泥石灰混合砂浆，稠度要求80—100mm。
现有强度等级32.5级矿渣水泥；中砂，堆积密度为1460kg/m³，现场砂含水率为2.5%；石灰膏稠度100mm；施工水平：一般，试求该砂浆的配合比。
答：5+0.645X1.25=5.8625MPaA=3.03 B=-15.09F=1000（5.8625+15.09）/（3.03 X 32.5）第六章烧土及熔融制品1、烧结普通砖有哪些品种？如何表示？答：烧结黏土砖N，烧结页岩砖Y，烧结煤矸砖M，烧结粉煤灰砖F2、欠火砖与过火砖有何特征？红砖与青砖有何差别？答：欠火砖色浅、断面包心（黑心或白心）、敲击声哑、孔隙率大、强度低、耐久性差。
过火砖色教深、敲击声脆、教密实、强度高、耐久性好，但容易出现变形砖（酥砖或螺纹砖）红砖中含有高价氧化铁，青砖中含有低价的氧化铁；青砖比红砖结实、耐用，青砖价格比红砖高。
无机化学(上册)：第12章 氧化还原与电化学 习题与答案
第12章氧化还原与电化学习题与详细答案1．计算下列化合物中右上角带“*”元素的氧化态：KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.解：+5 +1 -1 0 0 0 -½ +2 +6 +2.5 -3KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，-2 +8/3 0 -1 -1 +2 -3N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.2．用“氧化数法”配平以下列各氧化还原反应的方程式；（8）-（15）同时用“离子-电子法”配平：（1）AgNO3(s) → Ag(s) + NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) → N2(g) + Cr2O3(s)（3）H2O2(aq) → H2O(l) + O2(g)（4）Cu(s) + HNO3（稀）→ Cu(NO3)2 + NO(g)（5）CuS(s) + HNO3（浓）→ CuSO4 + NO2(g)（6）H2S(g) + H2SO4（浓）→ S(s) + SO2(g)（7）C(s) + H2SO4（浓）→ CO2(g) + SO2(g) + H2O（8）SO2(g) + MnO4-→ Mn2+ + SO42-（9）Cr2O72- + H2O2→ Cr3+ + O2(g)（10）CrO42- + CN-→ Cr(OH)3(s) + OCN-（11）Cl2(g) + CN- + OH-→ Cl- + OCN-（12）I2(s) + OH-→ I- + IO3-（13）I- + IO3-→ I2(s) + H2O（14）I2(s) + S2O32-→ I- + S4O62-（15）NaBiO3(s) + Mn2+ + H+→ Bi3+ + MnO4-解：（1）氧化数+1 +5 -2 0 +4 -2 02 AgNO3(s) = 2 Ag(s) + 2 NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) = N2(g) + Cr2O3(s) + 4 H2O（3）2 H2O2(aq) = 2 H2O(l) + O2(g)（4）3 Cu(s) + 8 HNO3（稀）= 3 Cu(NO3)2 + 2 NO(g) + 4 H2O（5）CuS(s) + 8 HNO3（浓）= CuSO4 + 8 NO2(g) + 4 H2O（6）H2S(g) + H2SO4（浓）= S(s) + SO2(g) + 2 H2O（7）C(s) + 2 H2SO4（浓）→ CO2(g) + 2 SO2(g) + 2 H2O（8）“氧化数法”：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+“离子-电子法”：5 SO2(g) + 10 H2O = 5 SO42- + 20 H+ + 10 e2 MnO4- + 10 e + 16 H+ = 2 Mn2+ + 5 SO42-两式相加，得：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+（9）“氧化数法”：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O“离子-电子法”：3 H2O2 = 3 O2(g) + 6 H+ + 6 eCr2O72- + 14 H+ + 6 e = 2 Cr3+ + 7 H2O两式相加，得：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O （10）“氧化数法”：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH-“离子-电子法”：3 CN- + 6 OH- = 3 OCN- + 3 H2O + 6 e2 CrO42- + 8 H2O + 6 e = 2 Cr(OH)3(s) +10 OH-两式相加，得：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH- （11）“氧化数法”：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O“离子-电子法”：CN- + 2 OH- = OCN- + H2O + 2 eCl2(g) + 2 e = 2 Cl- + H2O两式相加，得：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O（12）“氧化数法”：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O“离子-电子法”：I2(s) + 12 OH- = 2 IO3- + 6 H2O + 10 e5 I2(s) + 10 e = 10 I-两式相加，约简系数，得：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O（13）“氧化数法”：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O“离子-电子法”：10 I- = 5 I2(s) + 10 e2 IO3- + 12 H+ + 10 e = I2(s) + 6 H2O两式相加，约简系数，得：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O（14）“氧化数法”：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-“离子-电子法”：2 S2O32- = S4O62- + 2 eI2(s) + 2 e = 2 I-两式相加，得：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-（15）“氧化数法”：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O “离子-电子法”：2 Mn2+ + 8 H2O= 2 MnO4- + 16 H+ + 10 e5 NaBiO3(s) + 30 H+ + 10 e = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 15 H2O两式相加，得：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O 3．含氰（CN-）工业废水可以用漂白粉[有效成份Ca(ClO)2]或氯气或H2O2在碱性介质中进行氧化处理后排放，写出各反应方程式。
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-。
电化学知识点总结
1电化学知识点总结一【知识梳理】原电池正负极和电解池阴阳极的判断方法无论是原电池还是电解池，其本质都是在两个电极表面发生氧化还原反应。
在确定电极时用好对立统一规律，能起到事半功倍的效果。
如在原电池中，一个电极为正极，则另一电极为负极；在电解池中，一个电极为阳极，则另一电极为阴极。
(1)原电池正、负极的确定负极—⎪⎪⎪⎪⎪ —较活泼的金属 注意：特殊的电解质溶液可能会影响电极—电极的质量减小 适用于金属电极 —电子流出的电极—阴离子移向的电极—发生氧化反应的电极自己整理正极判断的一般方法。
(2)电解池阴、阳极的确定阴极—⎪⎪⎪⎪⎪—与电源负极相连的电极—电子流入的电极—阳离子移向的电极—质量增加的电极 适用于金属阳离子放电的电解过程—发生还原反应的电极自己整理阳极判断的一般方法。
【知识要点】化学电池的分类1一次电池 ①定义：一次电池，又称“原电池”，即电池放电后不能用充电方法使它复原的一类电池。
②举例：锌锰干电池、锌汞电池、碱锰电池、镉汞电池、锂亚硫酰氯电池。
2 二次电池 ①定义：二次电池又称“蓄电池”。
即电池放电后，可用充电方法使活性物质复原以后能 再放电，且充放电能反复多次循环使用的一类电池。
这类电池实际上是一个电化学能量储存装置，用直流电把电池充足，这时电能以化学能的形式贮存在电池中，放电时，化学能再转换成电能。
②举例：铅酸电池、Zn-Ni 电池、Cd-Ni 电池、Zn-Ag 电池、Fe-Ni 电池、MH/Ni 电池。
3 贮备电池 ①定义：贮备电池又称“激活电池”。
即正、负极活性物质和电解质在贮存期不直接接触， 使用前临时注入电解液或用其它方法使电池激活的一类电池。
②举例：镁银电池、钙热电池。
4 燃料电池 ①定义：燃料电池又称“连续电池”。
即只要活性物质连续地注入电池，就能长期不断地 进行放电的一类电池。
它的特点是电池自身只是个载体，可以把燃料电池看成一种需要电能时将反应物从外部送入电池的一次电池。
电化学保护1..
•阳极保护
(1)原理 对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐 蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电 位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度 就会大大降低，这种防护方法称为阳极保 护。
阴极保护中电流遮蔽作用的例
阴极保护适合的体系：
不是任何金属结构或设备都可以使用阴极保 护的，必须符合一定条件和范围。 在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护 电流密度比较小，在经济上才合算。阴极保 护的经济指标可以用保护效益Z来衡量 腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即 阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随 着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护 电流密度增加慢，保护效益也就较大，可以 满足经济指标方面的要求。
阴极保护举例：
测量阴极极化曲线 ，确定是否适宜采用阴极 保 护。 从极化曲线上确定保护电位，及相应的保护 电流密度。 计算保护度 ：测量极化曲线得出保护电位的 大致范围后，将试样恒定在不同的极化电位， 经过适当的暴露时间，用失重法测量金属的 腐蚀速度，从而计算不同极化电位下的保护 度。
防护技术
第十二章 防护方法
电化学保护
阴极保护
(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻 金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
辅助阳极和参比电极分布平面图
A1 R1 A3 R3 As
控制室
A7
R5
A9
船尾 三 货 舱
尾 轴 弄 A2 R2 A4
材料腐蚀与防护-第十二章-防腐设计PPT课件
腐蚀余量的大小，要根据具体情况而定。—般来说， 介质的腐蚀性越大，腐蚀余量也越大。对于管道和槽体， 由于所接触的往往是腐蚀性较强的介质，所以设计时壁 厚常为计算量的2倍。腐蚀余量一般局限于预计腐蚀率特 别高的结构部分，例如液-气交界区。
（2）局部腐蚀的强度设计
局部腐蚀类型较多．破坏形式相差较大。目前还很 难根据局部腐蚀的强度降低，采用强度公式对腐蚀余量 进行估算。
在选材的同时，应考虑行之有效的防护措施。适当的 防护如涂层保护、电化学保护及施加缓蚀剂等，不仅可以 降低选材标准．而且有利于延长材料的使用寿命。 （6）考虑材料的加工性能；
材料最后的选定还应考虑其加工焊接性能，加工后是 否可进行热处理，是否会降低耐蚀性。
12.2 防腐蚀结构设计
1） 合理的结构形式和表面状态
结构材料除具有一定的耐蚀性外一般还要具有必要的机械性能如强度硬度弹性塑性冲击韧性疲劳性能等物理性能如耐热导电导热光磁及密度比重等及工艺性能如机加工铸造焊接性能等
第十二章 防腐蚀设计
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要 的课题。通过正确运用已有的知识和经验，经过周密的 防腐蚀设计来减少和避免的损失。
·为避免高流速液体直接冲击容器壁，可在适当位置安装易 于拆卸的缓冲板或折流板．如图所示，还可以考虑采取加固 该处的容器壁的措施。
6） 防止环境诱发破裂
环境诱发破裂是由机械应力和腐蚀联合作用产生， 包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。防止这类破坏的措施旨在 消除奴应力〔或交变应力)或腐蚀环境，或者可能时使两 者一并消除。
• 对应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳，在材料的数据齐全的情况下， 可能作出合适可靠的设计。 例如：在有应力腐蚀断裂危险的场合，设计时应保 证构件所受拉应力不超过该结构材料在实际应用环境中的 应力腐蚀临界应力。在可能出现腐蚀疲劳的场合，应保证 可变载荷不超过构件疲劳极限。
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知识点
【知识梳理归纳】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的物质发生反应而引起损耗的现象．(2)实质金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀．2．化学腐蚀金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀．3．电化学腐蚀(1)概念不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化．（2）分类以钢铁的腐蚀为例【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？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、金属的防护1．改变金属内部组织结构如制成等．2．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)牺牲阳极的阴极保护法——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——原理被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极．【自我诊断训练】1．(2012·福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是 ( )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．下列关于金属腐蚀的叙述中，正确的是 ( )A．金属被腐蚀的本质是M＋n H2O === 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，在水槽中装入蒸馏水后，铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是( )A．Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ B．Ⅰ＞Ⅲ＞ⅡC．Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ D．Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ4．下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是 ( )A．在铁门、铁窗表面涂上油漆B．自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施，所以不需要停放在遮雨的地方C．家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D．把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路，可减小铁闸门的腐蚀速率5．(1)将铜棒与锌棒用导线连接，依次插入分别盛有：①硫酸溶液；②硫酸铜溶液；③硫酸钠溶液的三个烧杯中，此时，铜棒上发生的主要反应是：①_____________________________________________；②_____________________________________________；③______________________________________________.【核心考点突破】考点一金属的腐蚀1．化学腐蚀与电化学腐蚀2．金属腐蚀快慢的影响因素不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗．金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关：(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性相差越大，氧化还原反应的速率越快，金属被腐蚀的速率就越快．(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀．一般说来可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀．【*真题典例感悟*】【例1】（2011·浙江卷）将NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。
电化学保护法
12.1. 阴极保护 12.1.1 阴极保护原理 外加阴极极化可以采用两种方法来实现。
（1）、将被保护金属与直流电源的负极相连，利用外加阴 极电流进行阴极极化。这种方法称为外加电流阴极保护法。
I
辅助阳极
阴极极化示意图
-+ 电源
被保护金属
（2） 牺牲阳极保护法 (Sacrifical Anode Cathodic Protection)
已知：E0Cu2+/Cu = 0.3419V（SHE)
答案：
Ｃu → Cu2+ +2e
E = E Cu2+/Cu
０Cu2+/Cu
＋ 0.059/2×lg[Cu2+]
=0.3419 + 0.059/2lg0.1
=0.3124V(SHE) 最小保护电位为0.3124V
腐蚀微电池原理
C
A
Ic
C
A
Ia
腐蚀微电池原理
用极化图说明阴极保护原理
AB：金属本身自腐蚀提供的电流
BC：外加的阴极极化电流
表明金属的电位负移到E1时，金 属仍有与AB段相等的自腐蚀电流 存在。
当金属的电位负移到Ee,a（平衡电 位）时，外加电流使金属完全停 止腐蚀，金属得到完全保护。
12.1. 阴极保护 12.1.1 阴极保护原理
用极化图说明阴极保护原理
12.1.2 阴极保护基本控制参数
表12-1 阴极保护时的保护电位(V)
金属或合金 Cu/饱和CuSO4 Ag/AgCl/海水 Ag/AgCl/饱和KCl Zn/海水
铁与钢(含氧) -0.85
-0.80
-0.75
0.25
铁与钢(缺氧) -0.95
电化学保护
电化学保护electrochemical protection按照金属电位变动的趋向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。
①阴极保护。
通过降低金属电位而达到保护目的的，称为阴极保护。
根据保护电流的来源，阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。
外加电流法是由外部直流电源提供保护电流，电源的负极连接保护对象，正极连接辅助阳极，通过电解质环境构成电流回路。
牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属（牺牲阳极）自身消耗来提供保护电流，保护对象直接与牺牲阳极连接，在电解质环境中构成保护电流回路。
阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。
②阳极保护。
通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的，称为阳极保护。
阳极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态，其保护系统类似于外加电流阴极保护系统，只是极化电流的方向相反。
只有具有活化- 钝化转变的腐蚀体系才能采用阳极保护技术，例如浓硫酸贮罐、氨水贮槽等。
[编辑本段]详解通过改变极性或移动金属的阳极极化电位达到钝态区来抑制或降低金属结构腐蚀的材料保护技术。
从伽法尼电池的两个金属电极来观察，腐蚀总是发生电化学保护在阳极上。
阴极保护就是在潮湿的土壤或含有电解质（如盐等）的水液等电解液中，利用牺牲阳极（如锌、铝等）或外加电流的惰性阳极，使被保护的钢铁结构成为这种人为的伽法尼电池中的阴极。
在同一腐蚀环境中，活性较大的是阳极,较小的是阴极,例如在海水中，锌与低碳钢间如构成电解电池,锌就是阳极,钢就是阴极；但如果钢与不锈钢形成电解电池时,钢又变为阳极,不锈钢是阴极。
所谓阴极，实际上是使电解液中的阳离子获得电子而还原的一个电极。
因此，利用外加直流电源使它获得电子补充，也属于阴极保护方法。
在不同的腐蚀介质中所需的保护电流密度不一。
钢在土壤内，约为0.0001～0.005安／分米,在流动海水中约为0.0003～0.0015安／分米，而在流动淡水中为0.005安／分米。
[编辑本段]阴极保护广泛用于保护地下管道、通信或电力电缆、闸门、船舶和海上平台等以及与土壤或海水等接触面积很大的工件，电化学保护与涂装结合则更为经济。
简答电化学保护的阴极保护法
简答电化学保护的阴极保护法电化学法主要是指阴极保护，即牺牲阳极保护阴极的方法，使被保护的金属成为阴极而得到保护。
比如地下管道或化工设备，可以接一个金属块作为阳极，通电流就可以起到保护作用。
其原理是在被腐蚀的金属结构表面施加外加电流，被保护的结构成为阴极，从而抑制金属腐蚀引起的电子迁移，避免或减弱腐蚀。
阴极保护通过人为地将负电位接到电缆的金属护套上，将正电极接到一定距离以外的电极上，保证电缆的金属护套对地有负电位。
这样电流就不会通过电缆的护套流出，保护了电缆的护套。
两种电化学阴极保护法当前阴极保护技术与牺牲阳极保护。
1、牺牲阳极阴极保护牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接起来，放入同一电解液中，使金属上的电子转移到被保护金属上，整个被保护金属处于相同的负电位。
这种方法简单易行，不需要外接电源，很少产生腐蚀干扰，广泛用于保护小型(电流一般小于1安培)或低土壤电阻率环境(土壤电阻率小于100欧姆)中的金属结构。
m)。
比如城市管网，小型储罐等。
据国内报道，关于牺牲阳极的使用有很多失败的教训，认为牺牲阳极的使用寿命一般不会超过3年，最多5年。
牺牲阳极阴极保护失效的主要原因是阳极表面形成不导电的硬壳，限制了阳极的电流输出。
造成这个问题的主要原因一是阳极成分达不到规范要求，二是阳极位置的土壤电阻率过高。
因此，在设计牺牲阳极阴极保护系统时，除了严格控制阳极成分外，还必须选择土壤电阻率低的阳极床位置。
2、强制电流阴极保护技术强制电流阴极保护技术是在回路中串入一个直流电源，借助辅助阳极，将直流电通向被保护的金属，进而使被保护金属变成阴极，实施保护。
优点： a: 驱动电压高，能够灵活地在较宽的范围内控制阴极保护电流输出量，适用于保护范围较大的场合 b: 在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中也适用 c: 选用不溶性或微溶性辅助阳极时，可进行长期的阴极保护 d: 每个辅助阳极床的保护范围大，当管道防腐层质量良好时，一个阴极保护站的保护范围可达数十公里 e: 对裸露或防腐层质量较差的管道也能达到完全的阴极保护缺点： a: 一次性投资费用偏高，而且运行过程中需要支付电费 b:阴极保护系统运行过程中，需要严格的专业维护管理 c: 离不开外部电源，需常年外供电 d：对邻近的地下金属构筑物可能会产生干扰作用简答电化学保护的阴极保护法 3阴极保护使用的场合较多，它通常由一个电源变压器和一个桥型整流器组成。
8.0 电化学保护
Electrochemical protection
何为电化学保护？
根据电化学腐蚀原理，依靠外部电流 的流入改变金属的电位，从而降低金属 腐蚀速度的一种材料保护技术。
按照金属电位变动的趋向，电化学 保护分为阴极保护和阳极保护两类。
1
阴极保护 阳极保护
2
8.1 阴极保护
一、 阴极保护原理
3． 常用牺牲阳极材质
锌：锌被证明是一种用于阳极保护的非常有效
的阳极材料。锌阳极对锌锭中含微量有害元素有
严格的规定。传统的锌阳极中含有铝，为了克服 粘结现象需要在锌阳极中加入镉。相对于被保护 的钢结构，锌阳极具有220mv的驱动电位。锌阳 极的电容量为780A.h/kg。锌阳极非常适用于低
电流的涂层结构பைடு நூலகம்护。
（3）参比电极
要求：电位长期稳定，准确，灵敏，坚固，低价易安 装，寿命长； 种类：根据介质要求选择；海水用Ag/AgCl，Cu/饱和 CuSO4 ，Zn电极；土壤用Cu/饱和CuSO4 ；碱性介质 用氧化汞电极；酸性介质用硫酸亚汞电极；中性介质 用饱和甘汞电极；腐蚀性介质中低要求时可使用不锈 钢，铸铁，铅锑合金，碳钢，锌，铜等金属电极（不 可逆，稳定性差，需要定期标定校验）；
算得出。 实际工程应用中，一般通过实验或参照国际
标准确定金属在所处介质中的电压来评定其保护 程度。
2. 最小保护电流密度
金属腐蚀降低到最低时所需提供的最 小保护电流密度。取决于金属种类，表面 状态，介质条件等； 腐蚀性强，阴极极化率低所需保护电
流密度大；增加腐蚀速度，降低阴极极化
的因素都会增加阴极保护电流密度.
当阳极发生电流时，它在电解质中溶解成 离子，同时产生电子。阴极通过与阳极电连接 而获得电子。结果就是阴极负极化，起到防腐 保护的作用。
电化学原理智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学(武汉)
电化学原理智慧树知到课后章节答案2023年下中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）第一章测试1.在一定温度下，等浓度的NaOH 溶液(1)与NaCl 溶液(2)中Na+的离子迁移数的关系为（）答案:t1< t22.某溶液含有0.01 mol·kg-1 NaCl、0.003 mol·kg-1 Na2SO4、0.007 mol·kg-1MgCl2，此溶液的离子强度为（）答案:0.04 mol·kg−13.对于同一电解质的水溶液，当其浓度逐渐增加时，何种性质将随之增加（）答案:在稀溶液范围内的电导率4.电流通过一含有金属离子的电解质溶液，在阴极上析出的金属量正比于（）答案:通过的电量5.导体分为几类（）答案:电子导体;离子导体6.对于给定离子B，应当满足下列条件中的哪几个，才能使离子的摩尔电导率m,B和离子电迁移率u B为常数（）答案:一定溶剂下;无限稀释溶液;一定温度下7.对于德拜-休克尔理论，下述哪些说法是错误的（）答案:只适用于水溶液;只适用于过渡元素的离子;只适用于饱和溶液8.描述电极上通过的电量与已发生电极反应的物质的量之间的关系的是“法拉第电解定律”。
（）答案:对9.电解时，在电极上首先发生反应的离子总是承担了大部分电量的迁移任务。
（）答案:错10.Kohlrausch公式能应用于强电解质和弱电解质。
（）答案:错第二章测试1.关于电化学体系，以下说法不正确的是（）答案:有迁移浓差电池电动势与溶液活度有关，与离子迁移数无关2.下列电极中，属于不可逆电极的是（）答案:Cd|NaCl（1 mol/L）3.以下影响电极电位的因素中，说法正确的是（）答案:络合剂的加入常使得金属的电极电位负移4.关于相间电位、电极电位、绝对电位和相对电位，以下说法正确的是（）答案:相对电位实质上是由参比电极和被测电极组成的特定原电池的电动势;绝对电位是电子导电相和离子导电相之间内电位差的数值;相间电位是两相接触时，在两相界面层中存在的电位差，电极电位是相间电位的特例5.关于不可逆电极的描述，说法正确的是（）答案:判断不同金属接触时的腐蚀倾向，如氯化钠溶液中，铝和锌接触，用不可逆电位比标准电极电位更接近实际情况;不可逆电位可以是稳定的，也可以是不稳定的;铝件在海水中形成的电极为不可逆电极6.据Fe-H2O系统的电位pH图，对处于腐蚀区的金属，可采用以下哪些方法防止其腐蚀（）答案:调整溶液的pH值至9到13，使金属进入钝化区，采用自钝化技术;人为降低金属的电位，使其处于非腐蚀区;升高金属的电位，使其处于钝化区;采用牺牲阳极阴极保护技术或外加电流阴极保护技术7.导电相的内电位是将一个单位正电荷从无穷远处移入相内所作的电功。
c07-电化学保护
钼阴极
经过140小时保护后，表面和焊缝良好
铁路槽车
碳钢
NH4OH、NH4NO3与尿素混合液
阴极：哈氏合金，参比：不锈钢
效果显著
碳化塔冷却水管
碳钢
NH4OH、NH4HCO3，40℃
阴极：碳钢，参比：铸铁
保护1～3年，效果显著（化肥厂较好）
碳化塔冷却水管
碳钢
NH4OH、NH4HCO3，40℃
保护电位值常作为判断阴极保护是否完全的依据，通过测量被保护结构的各部分的电位值，可以了解保护的情况，因而保护电位值是设计和监控阴极保护的一个重要指标。表7-4列出一些金属在海水中的保护电位。
表面涂环氧；阴极:碳钢,参比:不锈钢喷铝，涂环氧
使用一年多，效果显著
注意：阳极保护在含有Cl—的介质中慎用
工程设计中注意绝缘和接地参比点的选择
§7-2阴极保护
一基本原理
阴极保护是将被保护金属阴极极化，使之处于热力学稳定区，从而减轻或防止金属腐蚀的电化学方法。
根据金属电化学腐蚀原理，电位较低(负)的铁和电位较高(正)的铜连在一起浸人海水中，电位较低的铁被腐蚀而电位较高的铜得到了保护。若想使铁和铜都不腐蚀，需将一块电位比铜和铁更低的金属锌接到回路中可由串联毫安表（mA）指示电流的大小和方向，如图7-1所示。
例如：由于硫酸中的钛与碳或铂（电偶）相连接、热硫酸中的铬钢与Fe3O4＋MnO2相连接时可处于钝化稳定区，当初期使设备强制钝化后，就可以用电偶方式保持其钝化状态。
表7-1金属材料—介质体系的阳极保Hale Waihona Puke 三参数[1]介质材料
温度/℃
I致/A/m2
I维/A/m2
钝/mV
电化学保护及应
五、对阴极保护系统的监控
第四节 阳极保护
一、阳极保护的基本原理：
原理：利用金属在电解质中依靠阳极极化 建立钝态的特性而实施的保护方法。将系统中 被保护金属与电源的正极相连作为阳极，负极 接到一辅助阴极上，当阳极电流密度达到致钝 电流时，金属发生钝化，电位达到稳定钝化区。
2、 最小保护电流密度 最小保护电流密度：达到完全保护 （腐蚀速度降到最低）所需最小电流密 度。 “过保护”：由于过大的保护电流密 度所对应的较负的保护电位下，作为阴 极的被保护金属表面析氢，一方面使周 围溶液的碱性升高，加速金属腐蚀， （如两性金属铝、铅等可能会发生这种 情况），另一方面，可能会引起金属氢 脆。
阴极反应：PH较低时：2H++2e→H2 PH较高时：O2+2H2O+4e→4OH-
2、实施阳极保护的几个问题： 1）选择正确的阴极材料： 阴极材料在很高的阴极电流密度下应该耐腐 蚀，在大多数介质中，会发生阴极表面析出大 量的氢气和容易碱性增高的情况。 为降低所需电能，应适当增大阴极面积 某些介质中碳钢作阴极材料，在辅助阴极的 电流密度不小于5A/m2 时，其本身也处于阴极保 护下。
阴极保护的衡量：保证阻止金属最 危险的溃疡腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）， 此时，允许金属以不大的速度（0.1mm/a） 进行均匀腐蚀，最正确的保护决定于距 阳极最远点电位的负移值，通常认为该 值应为50mV。
其中横坐标为钢的电位从自然电位负移的值
三、 牺牲阳极和外加电流阴极保护系统
1、牺牲阳极（护屏保护）
⑵ 阳极屏
由于电流有选择电阻最小的途径流动的特 性，被保护构件上距离阳极最近的部位，电阻 最小，将聚集很高的电流密度，而距离阳极最 远的部位的电流密度可能又小到达不到保护要 求。
电化学保护法
电化学保护法
电解、电镀作业时，总是在负极生成或析出金属，正极总是消耗或分解金属，电化学保护法就是基于此原理产生的。
具体做法是：搞一组电源（干电池、蓄电池、稳压电源均可），将其正极接大地（接在良好的地线上），负极接在对地绝缘的需要保护的物体（一般是钢铁制品）上即完成，这样就能起到防锈的效果。
汽车蓄电池之所以负极接铁，也是基于这个原理。
原电池原理
牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。
牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。
此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路的腐蚀。
电解池原理
外加电流法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
金属不活泼性质
根据不同的涌入选用不同的金属或非金属制成合金，防止腐蚀，如不锈钢金属镀膜原理
采用喷油漆，涂油脂，电镀，喷镀或表面钝化等方法是金属与介质隔离，以防腐蚀。
电化学保护基本原理(4页版)
-850mV判据
土壤中钢铁的最小保护电位为： E＝-0.541 V(SHE)
如果换算成相对于饱和硫酸铜电极，钢铁的最小保 护电位为： E＝-0.857 V≈-850mV(CSE)
¾ 这就是钢铁在土壤等环境中的平衡电位，即金属表面腐 蚀原电池阳极的开路电位－最小保护电位
¾ 对钢铁阴极保护效果的一个重要的控制判据
4
阳极保护的主要参数
1. 致钝电流密度 2. 维钝电流密度 3. 钝化区的电位范围
维钝电流密度
稳定钝化区电位下的外电流密度，是使金 属在给定环境条件下维持钝态所需的电流 密度
维钝电流密度即金属的腐蚀电流密度，反 映出阳极保护的效果
钝化膜的生成需要一定的电量，维钝电流 密度反应耗电量的多少
钝化区电位范围
二、电化学保护技术
腐蚀与防护中心 柳伟 2009.10
电化学保护
定义： 通过外加电流或电位，升高或降低金属在电介质溶 液中的电极电位，即对被保护金属进行阳极或阴极 极化，从而抑制金属阳极溶解反应的进行，达到减 小金属电化学腐蚀速度的方法。
分两类： 阴极保护和阳极保护
目录
1. 电化学保护的基本原理 2. 阴极保护技术应用介绍 3. 阳极保护技术应用介绍
1
电化学保护的发展
阴极保护： 历史较长：1824年提出设想，二十世纪的三十
年代才开始应用，现在是一项成熟的商品化的保护 技术。
阴极保护的应用十分普遍。
阳极保护： 历史较短：比较新的腐蚀控制技术。1954年提出
可以用阳极保护技术以控制金属的腐蚀，到1958年 第一次应用，目前也是商品化的保护技术。
最佳保护参数
2、日常维持阴极保护的电流消耗小 保护电位低，电流密度高，保护度高， 电量消耗大 平衡电量消耗和保护度之间的关系
电化学保护1..
电化学保护
阴极保护
(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻 金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
缓蚀剂
缓蚀剂对电极反应的作用
E
Ecor E’cor
阴极极率Pc 增大
E
Ecor E’cor
阳极极化率 Pa增大
E
Ecor E’cor
阴极极化率 Pc阳极极化 率Pa都增大
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
土壤
[阴极型缓蚀剂]
[阳极型缓蚀剂]
[混合极型缓蚀剂]
三种缓蚀剂保护膜
2.0
4.0
6.0
8. 0
1.0
钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响
电流（MA）
引自＜催化电化＞ 1973.NO1 P14
(2) 阴极型缓蚀剂
阴极型缓蚀剂的作用在于增大腐蚀电池的阴极极 化，使阴极反应速度降低，从而减小金属的腐蚀。 有的阴极型缓蚀剂能减小氢离子还原反应的交换 电流密度，使析氢反应变得困难 。如硫化物、砷 化物等。这类化合物可能导致金属的氢损伤(氢鼓 泡、氢脆等)，而且大都有毒，所以酸溶液中已很 少使用。有些阴极型缓蚀剂能够在腐蚀电池的阴 极区形成沉淀膜，使阴极区面积减小，阴极极化 增强。如Zn2+(常使用ZnSO4) 。
防护技术
辅助阳极材料的性能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
恒电位仪原理（负反馈工作原理）
E IC + E
E
RE
I
CE
E
WE
给定信号
（1）、直流电源
一些国产的整流器(Rectifier)。
国产整流器(Rectifier)
对电源的要求
选择直流电源时，主要根据阴极保护所需要的电流强度 和电压。 电源的输出电压应大于阴极保护时的槽压及线路 电压的
总和。
需要低电压、大电流 输出可调的直流电源。电压一般要 求 不高，通常不超过24V。
a
- 电源 + —
c a
- 电源 + — C c a Ip C
Ip
12.1.2 阴极保护基本控制参数
1、最小保护电位 金属达到完全保护所需要的最低电位。 一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达到金属的平
衡电位时，就达到了完全保护。
最小保护电位与金属材料、介质 (成份、浓度等)及环境条 件有关。 可由经验或实验获得。
2、 阴极保护与缓蚀剂联合防腐蚀
在腐蚀性介质加入少量的某些物质，就能使金属腐蚀 大为降低，甚至停止，这类物质称为缓蚀剂，但在有些情 况下，单独使用缓蚀剂效果不好，或者使用量较大，不经 济。此时可以采用阴极保护和缓蚀剂联合防腐蚀。
12.1.5 阴极保护的应用范围 阴极保护应用范围非常广泛，如地下管线、电缆、舰 船、平台、水闸、码头、桥梁、城市地下区域、石油化 工中冷却设备、贮油罐、结晶槽、反应器、蒸发器等。
作为牺牲阳极材料，应该具备下列条件： a、 阳极的电位要负，与被保护金属之间的有效电位差要大；
适合做牺牲阳极的材料有锌基、铝基及镁基三大类合金。
b、 在使用过程中电位要稳定，阳极极化要小，表面不产生高
电阻的硬壳，溶解均匀。
c、 单位重量阳极产生的电量要大，即产生1安时电量损失的 阳极重量要小。 d、 阳极的自溶量小，电流效率高。 e、价格低廉，来源充分，无公害，加工方便。
使其处于保护电位区间。
要求参比电极：电位稳定、 坚固耐用、价格便宜使用方
便等。
阴极保护中常用的参比电极： Cu/CuSO4(土壤)、甘汞(中性)、
AgCl(含Cl－)、氧化汞(碱性)、不锈钢、
铸铁、铅/ 锑合金…
Removal Cap Clear Window
Connection for Test Lead Copper Rod Saturated Copper Sulfate Solution Undissolved Copper Sulfate Crystals
如金属的阳极溶解，电极上氢气的析出均决定于电极电 位。它决定金属的保护程度，并用来判断和控制阴极保护是 否完全保护。
保护电位选定原则 达到一定的保护效果
耗电不能太大； 避免析H2，防止涂层阴极极化脱落； 防止过保护, 破坏钝化膜。 不能太复杂, 避免引起屏蔽, 保护不完全。
12.1.3 外加电流阴极保护工程设计
12.1. 阴极保护
12.1.1 阴极保护原理 船舶上焊接上金属Zn： Fe—Zn，形成腐蚀电池
用腐蚀极化图说明阴极保护的原理
12.1. 阴极保护
12.1.1 阴极保护原理
阴极反应：2H+ +2e → H2 阳极反应：Fe → Fe2+ + 2e
用极化图说明阴极保护原理
12.1. 阴极保护
12.1.1 阴极保护原理 AB：金属本身自腐蚀提供的电流 BC：外加的阴极极化电流
12. 1.4 牺牲阳极保护法
(1) 牺牲阳极阴极保护原理 本质— 阴极保护。通过牺牲阳极的溶解, 使金属设备获得阴极 电流, 发生阴极极化，受到保护。
特点— 不需电源, 干扰少, 免维护，设备简单, 分散能力好, 但 成本较高， 化工介质腐蚀性强, 牺牲阳极消耗量大, 少用。
(2)、 牺牲阳极材料
(2) 阳极材料
牺牲阳极材料要求 — 电位足够负、电位稳定、极化小、不钝 化、溶解均匀、单位重量排出电量大、电流效率高、成本低、 无污染、加工方便等。 • 锌与锌合金：电位=-1.12V, 电量=0.74A· h/g, 电流效率 =75%。电位不够负 (海水和少量土壤) • 铝合金：电位=-1.2V, 电量=2.47A· h/g, 电流效率=65% 重量轻、电量大、电位负、资源丰富、价格便宜 (海水) 。 • 镁合金：电位=-1.6V, 电量=1.19A· h/g, 电流效率=45% 电位太负、电流效率低、损耗大 (土壤和淡水) 。
表明金属的电位负移到E1时，金
属仍有与AB段相等的自腐蚀电流
存在。
当金属的电位负移到Ee,a（平衡电
位）时，外加电流使金属完全停
用极化图说明阴极保护原理
止腐蚀，金属得到完全保护。
12.1. 阴极保护
12.1.1 阴极保护原理
金属得到完全保护对应的电位称
为最小保护电位(Ee,a)。
达到最小保护电位时金属所需的
外加电流密度称为最小保护电流
密度(D点对应的电流密度)。
用极化图说明阴蚀速度为阴极极化控制的阴极保护原理示意图，并指 出最小保护电位和最小保护电流。
思考题2
计算298℃铜在0.1mol/LCuSO4溶液中达到完全保护所必需
极化到的最小保护电位。 已知：E0Cu 答案：
（2）辅助阳极 与电源正极相连，构成阴极保护的回
路。
做阳极的材料很多，常用的辅助阳极分为：
难溶性阳极：本身不发生溶解，发生析氯或析氧
微溶性阳极：高硅铸铁、石墨、PbO2和磁性氧化铁
溶解性阳极：碳钢、铸铁、铝和铝合金
（2）辅助阳极
高硅铸铁阳极
•阳极安装－注意密封, 绝缘, 接触良好, 防止短路。
（3）测量和控制电极 阴极保护中经常需要使用参比电极测量和控制设备的电位，
电位- pH 图
极化曲线
当电位正移，金属表 面 形 成 Fe2O3( 钝 化 膜 ), 溶解速度下降 , 金属获 得保护。
2+/Cu
= 0.3419V（SHE)
Ｃu → Cu2+ +2e
ECu
2+/Cu
= E０Cu
2+/Cu
＋
0.059/2×lg[Cu2+]
=0.3419 + 0.059/2lg0.1 =0.3124V(SHE) 最小保护电位为0.3124V
腐蚀微电池原理
Ic
C A
C
Ia
A
腐蚀微电池原理
Ic
c a
c Ia
参比电极)，则进行阴极保护时，最小保护电位就取-0.75 ~ -0.85 V
(Cu/CuSO4参比电极) 。
12.1.2 阴极保护基本控制参数
1、最小保护电位需注意 阴极保护时，不是电位越负越好，如果电位太负，在阴极 （被保护的金属）上发生还原反应，会有氢气析出。 2H+ + 2e → H2↑
12.1.2 阴极保护基本控制参数
2、最小保护电流密度 应用阴极保护使金属的腐蚀速度达到最低程度时，所采用 的电流密度值称为最小保护电流密度。A/m2或mA/dm2 与金属、表面状态、表面覆盖膜、介质(组成、浓度、温度、 流速等)有关, 腐蚀越严重, 阴极极化需电流越大。
上述两个参数中，最小保护电位是最主要的参数。因
为电极过程决定于电极电位，电位大小决定电流的大小。
作业：
教材：王凤平等编著：腐蚀电化学原理、方法及 应用
P282
1, 3(1) (2), 5
12.2 阳极保护
将被保护设备与直流电源的 正极相连，在一定的电解质溶液 中将金属进行阳极极化，使金属
钝化并维持钝态，而使金属的腐
蚀速度显著降低。这种方法称为 阳极保护法。 阳极保护示意图
12.2.1 阳极保护的基本原理
钝化区，从而降低金属腐蚀
速度的一种方法。
Fe-H2O体系的电位-pH图
外加电流 阴极保护 —提供阴极 极化, 使金属电位负 电化学保护
移，进入免蚀区。
牺牲阳极 阳极保护—表面形成稳 定钝化膜， 使金属免 遭腐蚀。
Fe-H2O体系的电位-pH图
电化学保护特点 — 效果显著：可使金属设备几十年不腐蚀； 施工方便: 工艺成熟、规范、标准； 效益显著：如海船表面涂装占造船费5%，牺牲阳极保护只占 < 1%费用。 采油平台成本1亿, 只能使用5年；投资100万元阴 极保护, 采油平台可延长20年寿命。
Zinc (ZRE)
+0.316 +0.256 +0.241
–0.800
12. 1.4 牺牲阳极保护法 (Sacrifical Anode Cathodic Protection)
I
在被保护的金属上连接一个电位较负的金属作为阳极。电流由 阳极经过电解液而流入金属设备，并使金属设备阴极极化而得 到保护。
（1）直流电源 （2）辅助阳极
（3）参比电极
Cathodic Protection by Impressed Current
（1）、直流电源(DC Power Supply)
外加电流阴极保护的电源装置主要有：恒电位仪和整流器 恒电位仪（PotentioStat）是一种自动控制的电源装置（负反馈工作原理）。 整流器(Rectifier) : 交流变直流的装置。
Chapter 12
Electrochemistry Protection
Technique
第12章 电化学保护法
What is cathodic protection and how does cathodic protection stop corrosion?
前 言
电化学保护是指通过改变 金属的电位，使其极化到金 属电位–pH图中的免蚀区或
I
I e
牺牲阳极保护法示意图