工程化学结课论文

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工 程

化 学 基

础

金属的腐蚀

摘要：随着人类社会的发展，金属随处可见，人们对金属的依赖越来越强,但金属的腐蚀给人们的生活和生产带来了很大的不便，本文就金属腐蚀的种类与原因向大家进行论述

关键字：金属腐蚀，种类，原因，速率

金属腐蚀是指金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏，它是一个自发的过程，金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态,。金属腐蚀直接或间接地造成巨大的经济损失，估计世界上每年由于腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产量的25%左右，甚至还会引起停工停产，环境污染，危机人身安全等严重的事故。根据金属腐蚀过程的不同特点，可将其主要划分为化学腐蚀，电化学腐蚀和生物腐蚀三大类。

一，化学腐蚀

化学腐蚀指单纯地由化学作用而引起的腐蚀，是金属与周围直接发生氧化还原反应而引起的破坏。该腐蚀发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在浮士德过程中不产生电流，例如，电气绝缘体，润滑油，液压油以及干燥空气中的氧气，硫化氢，二氧化硫，氯气的物质与电气，机械设备中的金属接触时，在金属表面生成的氧化物，硫化物，氯化物等，都属于化学腐蚀。

二．电化学腐蚀

电化学腐蚀是指由于行成了原电池而引起的腐蚀，其原理与电池作用没有本质的区别。电化学腐蚀又分为腐蚀电池，析氢腐蚀和吸氧腐蚀。通常把引起腐蚀的原电池叫做腐蚀电池，发生氧化反应的电极称为阳极，它是电极电势较小的电对；发生还原反应的电极成为阴极，它是电极电势较大的电对。因为有电流通过电极而使电极电势偏离原来的平衡电极电势值的现象，叫做电极的极化，此时的电极电势叫极化电势。没有静电流通过时的电极电势称为平衡电势。电极极化可

分为阳极极化和阴极极化，产生极化的原因，主要有三种：（1）浓差极化浓差极化是由于离子扩散速率比离子在电极上的放电速率慢引起的（2）电化学极化电化学计划是由复杂离子的放电，原子结合为分子，水化离子脱水等的速率比电流速率慢引起的（3）电阻极化电阻极化是由于当电流通过电极时，在电子表面上行成氧化膜或一些其他物质引起的。无论哪种极化原因，极化结果都使阴极电势值减小，阳极电势值增大，最终使腐蚀电池的电动势减小。极化作用的结果是使腐蚀速率变慢，甚至停止。2.析氢腐蚀在酸洗或用酸侵蚀某种较活泼金属的工艺过程中常发生析氢腐蚀。特别是当钢铁制件暴露在潮湿的空气中使，由于表面的吸附作用，使钢铁表面覆盖了一场呢过极薄的水膜。此时铁作为腐蚀电池的阳极发生失电子的氧化反应；氧化皮，碳或其他比铁不活泼的杂质做阴极，氢离子在这里接受电子发生的电子的还原反应，这种腐蚀过程中有氢气析出，所以称为析氢腐蚀。3.吸氧腐蚀在中性介质，甚至在PH等于4的溶液中，铁已不可能发生析氢腐蚀，此时由于阴极发生了吸氧作用而造成了吸氧腐蚀。当金属发生吸氧腐蚀时，阳极仍是金属失电子被氧化为金属离子，但阴极就成为阳电极。在阴极，主要是溶于水膜中的氧分子得电子被还原。这种在中性或弱酸性介质中发生的“吸收”氧气的电化学腐蚀叫做吸氧腐蚀。差异充气腐蚀是由于金属表面氧气分布不均匀而引起的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的一种形式。差异充气腐蚀对工程材料的影响必须给予足够的重视，工件上的一条裂缝，一个微小的孔隙，往往因差异充气腐蚀而毁坏整个工件，甚至发生事故。

三．生物腐蚀

藻类，贝壳类等生物，特别是微生物，他们在新陈代谢过程中，对金属材料所产生的腐蚀破坏作用都是生物腐蚀。生物腐蚀通过三种情况来引发和加速电化学腐蚀。（1）破坏防腐物在使用有机物进行防腐蚀时，如果这些有机物被生物作用耗掉，就达不到预期的生物腐蚀。（2）代谢产物的影响碳氢化合物无论

在厌氧菌还是好氧菌的作用下，都会产生酸或酸性物质，降低水体的PH，促进金属的腐蚀。造成金属材料腐蚀的微生物主要是厌氧的硫酸盐还原菌和好氧的铁细菌及硫细菌。（3）形成氧浓度差的电池在有机物很多且活性细菌等生物活动的区域，因氧的消耗，使溶解氧浓度下降，，这样的区域形成了阳极区；而在细菌等生物少，氧充足的区域成为阴极区，从而形成了氧浓度差电池，加速了金属的腐蚀。

四.金属腐蚀的速率

对于不同的金属，在相同环境下，金属越活泼，越容易腐蚀，反之则不易腐蚀，对于同种金属腐蚀的速率因素主要有湿度，温度，空气中的污染物质，溶液状况及其他的认为因素等

（1）大气湿度对腐蚀速率的影响常温下，金属在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。吸氧腐蚀的速率主要取决于构成电解质溶液的水分。物体本身的特性及表面状态决定了物体表面在多大湿度下形成水膜，水膜厚度对金属腐蚀速率的影响很大。

（2）环境温度的影响环境温度及其变化影响空气的相对湿度，金属表面水汽的凝聚，水膜中腐蚀性气体和盐类的溶解以及水膜的电阻和腐蚀电池中阴，阳极反应过程的快慢。温度的影响应该和湿度条件综合起来考虑。当湿度低于金属的临界相对湿度时，温度对腐蚀的影响很小，金属几乎不发生电化学腐蚀；反之，温度越高，腐蚀越严重。温度的的变化，也表现在霜露现象上。在大陆性气候地区，白天炎热，晚上气温下降，空气中的水分就会在金属表面形成露水，形成了生锈的条件，从而加速腐蚀。在金属制品的生产，放置和贮运中，应尽量避免温度的剧烈变化。

（3）氯化物的作用

对于金属表面钝化膜最具破坏作用的是某些带有负电荷的阴离子，其中最

为典型也最为重要的是氯离子。氯离子体积小，无孔不入，能穿透水膜，破坏金属表面的钝化膜，使钝化膜在若干个“点”上快速溶解，导致金属发生小孔腐蚀。

（4）空气中污染物质的影响

除氯化物外，二氧化硫，氮氧化物，二氧化碳和灰尘等污染物质，在工业城市大气中是大量存在的。二氧化硫，氮氧化物，二氧化碳的都是酸性气体，它们溶于水膜，可同时发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，从而加快了金属的腐蚀速率。

（5）其他因素的影响

金属制品在其生产过程中，可能带来很多腐蚀性因素，如机械加工冷却液等。盐类的影响比较复杂，一般着重考虑它们与金属反应所生成的腐蚀性产物的溶解度。在某些化工厂区，大气中含有许多腐蚀性气体，如硫化氢，氨气，氯气和氯化氢，它们和腐蚀性溶液构成腐蚀介质，从而加速腐蚀的进行。除此之外还有一些难以避免的因素。例如，手工操作者用手语工件接触时由于汗水中含有较多的氯离子，尿素等，也易加速金属的腐蚀。金属零件的热处理中，残盐洗涤不干净也是常见的腐蚀因素。还有一些因时因地的因素可影响腐蚀的速率。参考文献：《工程化学基础》（“腐蚀的发生”部分）高等教育出版社

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