金属的电化学防护

• 金属在发生电化学腐蚀的过程中，总是作为原电 池负极（阳极）的金属被氧化（失去电子）而腐 蚀，作为原电池正极（阴极）的金属不被腐蚀。 因此，使被保护金属作为正极，是有效地保护金 属腐蚀的方法之一。
交流与讨论
在铁的表面镀上一层金属是常见的防止铁 生锈的方法，常见的有镀锡（马口铁）和 镀锌（白铁皮），当马口铁和白铁皮上的 金属镀层损坏时，镀层金属和铁在潮湿的 空气中会形成原电池。试分析上述两种原 电池中，哪一种情况下铁不容易被腐蚀？ 为什么？
防护的思路：防止金属与化学物质（潮湿空气、腐 蚀性气体、电解质溶液）直接接触，防止金属与环境 形成原电池。
思考与交流
• 在我们日常生产生活中有哪些 常用的金属防护的方法？
健身器材刷油漆以防锈
汽车喷漆
船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆
机器轮轴涂矿物油脂防护
镀锌
镀铬的保险杠
搪瓷反应罐
搪瓷器皿
小资料
用塑料（如聚乙烯、 聚氯乙烯、聚氨酯 等）喷涂金属表面， 比喷油漆效果更佳。 塑料这种覆盖层致 密光洁，色泽艳丽， 兼具防蚀与装饰的 双重功能。
不锈钢
防护方法
• 二、改变金属的内部组成和 结构
如：制成合金：不锈钢（钢中 加入一定量的镍和铬）
三、电化学防护方法
• 电化学腐蚀的原因是在金属表面形成原电池，因 此我们可以利用原电池原理来保护金属，以防止 金属腐蚀。
• • 防腐措施由好到坏的顺序如下： • 外接电流的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极
保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条 件
金属腐蚀原理的应用
• 印刷电路的制作 • 电化学刻蚀 • 等离子刻蚀技术 • 利用腐蚀来防腐
铝罐车运输冷的浓硝酸、浓硫酸； 铁在NaOH、NaNO3溶液中发蓝、发黑， 使铁表面形成一层致密的氧化膜，也可防 止钢铁生锈
用牺牲镁块的方法来防止地 下钢铁管道的腐蚀，镁块必 须定期更换
牺牲阳极阴极保护法
将被保护金属与比其更活泼的金属连接在 一起，更活泼的金属（如镁、锌等）作为 阳极（负极）不断被腐蚀，可定期更换， 而作为阴极（正极）的金属就能不被腐蚀 而得到保护。 牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌、镁等。 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。
搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性 能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、 医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。
防护方法
一、在金属表面覆盖保护层 在金属表面喷漆、涂矿物油脂、 喷涂塑料、搪瓷、镀上一层纯金 属（如铁上镀锌、锡、铬等）、 生成氧化膜等
衣架和电线的外面 包上一层塑料层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
河水中的金属设备的腐蚀。
阴极保护法的应用
主要用于保护水中和地下的各种金属构件和设备 。如舰船、码头、桥梁、水闸、海洋平台、海底 管线、原子能发电厂的各类给水系统，地下油、 气、水管、电缆等都可用外加电流法和牺牲阳极 法进行阴极保护。
阴极保护法的经济效益
• 一艘海船的建造中，涂装费占5%，阴极保护费用 只占1%。
• 作业 • 导与练 课后限时训练
在马口铁镀层被破坏后构成原
电池中，铁、锡作为两极，由于铁 的金属活动性大于锡，因此，铁作 为负极，更易失去电子而被腐蚀； 在白铁皮镀层被破坏后构成原电池 中，铁、锌作为两极，由于锌的金 属活动性大于铁，因此，锌作负极 失去电子，而铁作正极，不易被腐 蚀。
这是应用什么原理呢?
锌块
用牺牲锌块的方法来保护 船身，锌块必须定期更换
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
将被保护的钢铁设备作为
阴极，另一附加惰性电极
•
作为阳极，两者都处在电
解质溶液（如海水）中，
接上外加直流电源。接通
后，电子流向被保护的钢
铁设备，在钢铁表面积累
了大量的负电荷，从而抑
辅助阳极 （不溶性）
制钢铁失去电子，阻止钢 铁被腐蚀。
外加电流的阴极保护法主
要用于防止土壤、海水及
• 一座海上采油平台的建造费超过1亿元，阴极保护 费用只需100—200万元，平台寿命由5年提高到20 年。
• 地下管线的阴极保护费只占总投资的0.3%—0.6% ，可大大延长使用寿命
规律小结
• 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规 律如下：
• 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
请同学们回顾一下，生活中常见的钢铁腐蚀主要是什 么原因造成的？结合金属腐蚀的本质，分析金属防护 的本质是什么？
钢铁腐蚀主要是铁和空气中的氧气及水蒸气共同作用 的结果，本质上是铁、碳及氧气、水蒸气构成了原电 池，铁失去电子而被腐蚀。
金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过 程，因而防护的本质是阻止金属失去电子。