电化学腐蚀的种类和金属
金属腐蚀的定义及分类
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金属腐蚀的定义及分类金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质或电化学作用发生反应,导致金属表面变质,甚至破坏金属结构和性能的过程。
金属腐蚀是对于环境保护和金属制品使用寿命等方面的重要问题。
下面,我们将对金属腐蚀进行分类和说明。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电解质介质中,电化学反应与化学反应相结合导致金属腐蚀的过程。
一般情况下,电化学腐蚀是由于金属与溶液中存在的氧化还原电对发生反应,导致金属与环境发生相应的化学反应,并最终导致金属的腐蚀和损坏。
常见的电化学腐蚀有电解腐蚀、生物腐蚀和缝隙腐蚀等。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在含有化学腐蚀介质的环境中,通过在金属表面上的物理化学反应而导致金属表面产生腐蚀现象。
化学腐蚀的发生是由于化学环境中存在的化学介质会被吸附在金属表面形成化学凝结物,进而导致金属表面加速腐蚀。
常见的化学腐蚀有腐蚀性气体腐蚀和液态金属腐蚀等。
3. 氧化腐蚀氧化腐蚀是指金属在氧气气体和水的环境中因氧气和水作用而导致的腐蚀现象。
在氧化腐蚀中,由于金属表面形成的氧化皮层密封缺陷,导致氧化腐蚀过程大大加速,最终导致金属材料的损坏。
常见的氧化腐蚀有锈蚀、烧蚀和高温氧化腐蚀等。
4. 物理腐蚀物理腐蚀是指金属在运动中受到磨擦、撞击等作用而导致的腐蚀现象。
在运动中,由于金属表面处于不断的接触状态下,所以金属局部表面会受到物理上的磨损和腐蚀,最终导致金属材料的破坏。
常见的物理腐蚀有磨损、冲蚀等。
总之,金属腐蚀是一个复杂的化学和物理过程,不同类型的腐蚀都有其独特的发生机制和特点。
因此,针对不同类型的腐蚀,应采取相应的腐蚀防治措施,以保障金属材料的性能和使用寿命。
金属材料的电化学性能与腐蚀
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金属材料的电化学性能与腐蚀作为我们生活中不可或缺的重要材料,金属材料的电化学性能和腐蚀问题一直备受关注。
电化学性能是指通过电化学测试手段所分析出的金属在不同电位下的电化学行为,包括氧化还原反应、阳极反应、阴极反应等。
而腐蚀,则是由于金属材料在介质中的环境条件下化学反应而产生的材料损失及力学性能退化现象。
本文就深入探讨金属材料的电化学性能和腐蚀问题,以便更好地保护和利用金属材料。
金属材料的电化学性能金属材料的电化学性质与其晶体结构、原子成分、晶格常数、位错等微观结构有关。
金属被用于电化学反应的原因是其在水溶液中可以产生多种离子,并且电导率很大。
金属中的电子只占据了部分点阵空间,可以与其他离子以及溶液中的物质发生电化学反应。
在电化学实验中,人们经常使用电化学电池来测试金属材料的电化学性能。
电化学电池包括了两个半电池——阳极和阴极。
阴极是一个还原剂,即自身能够接受阳极产生的电子,并由此发生还原反应。
而阳极则是一个氧化剂,即可以吸收阴极产生的电子,并由此发生氧化反应。
在电化学实验中,针对单个金属样品的研究可以采用半电池配置,而研究不同金属的电化学行为则需要使用完整的电化学电池。
常见的金属电化学性能测试方法包括交流阻抗、Tafel曲线分析、电极电位扫描等。
其中,交流阻抗法由于比较精确且测试速度快而被广泛应用。
交流阻抗法是根据交流信号通过测试电极的电阻与电容来确定材料的电化学行为。
通过该法可以分析出电池的电极电势、电化学活性、电导率等重要参数,从而进行材料的性能测试。
腐蚀问题金属材料在使用过程中,由于介质、温度、湿度等条件的影响,很容易发生腐蚀现象,如铁锈。
腐蚀过程是有极化和非极化两个阶段的。
极化是指腐蚀过程发生阴极反应和/或阳极反应,形成电化学电位差,即金属的电位差趋于正常电位之后卡在某一特定位置不再变化,称为“均衡电位”,金属处于极化状态。
非极化过程则是指在极化状态下,金属在电化学电位上来回反复波动的现象。
金属的电化学腐蚀与防护
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金属的电化腐蚀中,只有在金属活动性顺序中位于氢
之前的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属
只能发生吸氧腐蚀.
[例2] ( )
(2009· 青岛模拟)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是
A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴 极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐
D.4OH--4e- === 2H2O+O2↑
解析:酸性条件下发生析氢腐蚀. 答案:C
2.下列方法中,不能用于进行金属防腐处理的是 . A.油漆 B.铝热反应 C.电镀
(
)
D.改变金属的内部结构
解析:铝热反应常用于由活泼金属Al制不活泼金属.
答案:B
3.钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀,发生的原电池反应为
能转化为电能的装置,C错误;由于吸氧腐蚀与氧气、水
有关,所以钢柱在空气与水交界处比水下部分更容易腐蚀, D错误. 答案:A
4.为了保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有(
A.与石墨棒相连
)
B.与直流电源负极连接
C.与直流电源正极连接 D.与钢板相连
解析:金属保护的电化学方法:形成原电池的正极、电解 池的阴极. 答案:B
________.(填序号)
A.铜 C.锌 B.钠 D.石墨
(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率, 其中铁闸门应该连接在直流电源的________极.
解析: (1)发生吸氧腐蚀时,负极上Fe失去电子,正
极上O2得到电子. (2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属如Zn,就可由 Zn失去电子,Zn被溶解,而Fe被保护,属于牺牲阳 极的阴极保护法.
金属的电化学腐蚀
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(1)若液面上升,则溶液呈 弱酸性或中性 ,发生 吸氧 腐蚀,电极反应式为: -=2Fe2+ 2Fe - 4e 负极: -=4OH- O +2H O+4e 正极: 2 2
(2)若液面下降,则溶液呈 较强酸性 ,发生析氢 腐蚀, 电极反应式为: 负极:Fe-2e-=Fe2+ 正极:2H++2e-=H2↑
金属跟接触到的干燥气体(如SO2、Cl2、O2等)或 非电解质溶液(石油)等直接发生化学反应而引起 的腐蚀。
电化学腐蚀:
不纯的金属与电解质溶液接触时,发生原电池反应, 比较活泼的金属失去电子被氧化。
金属的腐蚀以电化学腐蚀为主
铁
C
负极 Fe-2e- = Fe2+
正极 2H+ +2e- = H2↑
总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑
P66 9. (选做)
金属的电化学腐蚀
观察这些金属腐蚀的图片
一、金ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的腐蚀
1、什么是金属腐蚀? 指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学 反应而腐蚀损耗的过程。 2、金属腐蚀的本质是什么? 是金属本身失去电子变成阳离子的过程(发生氧化 反应)。 M - ne- = Mn+
3、金属腐蚀的类型有哪些? ——根据与金属接触的介质不同 化学腐蚀:
电 正极 2H++2e-=H2↑ 极 总反应 Fe+2H+=Fe2++H ↑ 2Fe+2H O+O = 2 Fe(OH) 2 2 2 2 反 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 应
Fe2O3 ·nH2O (铁锈)
金属的电化学腐蚀与防护

一二
思考感悟 电化学防护的实质是什么? 提示:电化学防护的实质是把被保护的金属作原电池的正极或电 解池的阴极,不参与电极反应,从而不被氧化。
一、化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系
中性或碱性
性较强
现象 无电流产生
有微弱电流产生
化学腐蚀 电化学腐蚀(主要)
反应
负极:Fe-2e- Fe2+
式(以 2Fe+3Cl2 铁腐蚀 2FeCl3
为例)
正极:2H2O+O2+4e4OH-
正极:2H++2eH2↑
联系
两种腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀 更普遍,危害更大
特别提醒只有在金属活动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ顺序中位于氢前面的金属才可能发生 析氢腐蚀,位于氢之后的金属只能发生吸氧腐蚀。
知识点1 知识点2 知识点3
点拨主要从以下几个方面来解决此类题目。 ①正确地判断出金属腐蚀是化学腐蚀还是电化学腐蚀。 ②如果是电化学腐蚀,判断出正、负极,一般活泼的金属为负极
被腐蚀,不活泼的金属为正极被保护。
知识点1 知识点2 知识点3
金属腐蚀快慢的比较 【例题2】 如图,各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的 顺序为( )
三、金属的电化学防护 1.金属的防护方法
2.金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法。 将还原性较强的金属作为保护极与被保护金属相连构成原电池, 还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而被损耗,被保护金属 作为正极就可以避免被腐蚀。这种保护法牺牲了阳极保护了阴极。 (2)外加电流的阴极保护法。 将被保护金属与外加直流电源的负极相连让其成为阴极,而将外 加直流电源的正极接到惰性电极上,让其成为阳极。
电化学腐蚀
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外加电流的阴极保护法示意图
小结
金属防护的几种重要方法 ①在金属表面覆盖保护层。 ②改变金属内部的组织结构,制成合金。 ③电化学保护法,即将金属作为原电池的 正极或电解池的阴极而受到保护。
一、金属的电化学腐蚀
P85实验4-3
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
分析:中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生吸氧腐蚀。
b装置中:
负极: Fe - 2e- = Fe2+ 正极: 2H++ 2e- =H2 ↑ 电池反应: Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析:当钢铁处于酸性气氛中时,易发生析氢腐蚀; 析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
知识总结
一、金属腐蚀
1、金属腐蚀: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、金属腐蚀的本质:
金属原子
失e氧化反应
金属阳离子
化学腐蚀
M – ne-→Mn+
3、金属腐蚀的类型
析氢腐蚀
电化腐蚀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(常见普遍) 吸氧腐蚀
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条 件
水膜呈酸性。
水膜呈中性或酸性很弱或碱性。
联 系
通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。
交流与讨论
铁生锈除了必须有空气及水的参与外,还受其他一些因素 的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。
1.相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。
因为海水中含有较多的氯化钠等盐类,导电能力比内河 的水更强,而在电解质溶液中,电化学腐蚀更容易进行。
八大腐蚀类型

八大腐蚀类型腐蚀是指金属或其他材料在特定环境中受到化学或电化学作用而逐渐损坏的过程。
腐蚀不仅会降低材料的强度和耐久性,还可能导致设备故障和安全事故。
了解不同的腐蚀类型对于预防和控制腐蚀至关重要。
本文将介绍八大腐蚀类型,并探讨其特点和防治方法。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是最常见的腐蚀类型之一。
它是由于金属与电解质溶液中的化学反应而引起的。
在电化学腐蚀中,金属表面的阳极和阴极区域形成,形成电池。
阳极区域发生氧化反应,而阴极区域发生还原反应。
防治电化学腐蚀的方法包括使用阴极保护、涂层保护和合适的材料选择。
2. 空气腐蚀空气腐蚀是由于金属与空气中的氧气和湿气发生反应而引起的。
常见的空气腐蚀类型包括氧化腐蚀和水蒸气腐蚀。
氧化腐蚀是金属与氧气反应形成氧化物的过程,而水蒸气腐蚀是金属与湿气反应形成氢氧化物的过程。
防治空气腐蚀的方法包括使用防腐涂层、控制湿度和氧气浓度。
3. 酸性腐蚀酸性腐蚀是由于金属与酸性溶液接触而引起的。
酸性腐蚀可以分为酸性溶液直接腐蚀和酸性气体腐蚀两种类型。
酸性溶液直接腐蚀是酸性溶液中的氢离子与金属表面发生反应,而酸性气体腐蚀是酸性气体与金属表面发生反应。
防治酸性腐蚀的方法包括使用耐酸材料、控制酸性溶液的浓度和温度。
4. 碱性腐蚀碱性腐蚀是由于金属与碱性溶液接触而引起的。
碱性腐蚀可以分为碱性溶液直接腐蚀和碱性气体腐蚀两种类型。
碱性溶液直接腐蚀是碱性溶液中的氢氧根离子与金属表面发生反应,而碱性气体腐蚀是碱性气体与金属表面发生反应。
防治碱性腐蚀的方法包括使用耐碱材料、控制碱性溶液的浓度和温度。
5. 微生物腐蚀微生物腐蚀是由微生物对金属表面进行代谢活动而引起的。
微生物腐蚀可以分为微生物菌膜腐蚀和微生物产生的酸性物质腐蚀两种类型。
微生物菌膜腐蚀是微生物在金属表面形成菌膜,并通过代谢活动产生酸性物质进行腐蚀。
防治微生物腐蚀的方法包括使用抗菌剂、控制温度和湿度。
6. 应力腐蚀应力腐蚀是由于金属在受到应力的同时与腐蚀介质接触而引起的。
第2章_金属腐蚀及电位-PH图

H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)
氢电极: 2H++2e - → H2(pH2)
aH2 RT E (H ,H 2 ) = − ln( 2 ) 2F aH+
+
RT pH 2 =− ln ∅ − 0.0592pH 2F p
当氢气压力为标准压力时,截距为0 V,用蓝线表示。
H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2)
物组成的疏松的混杂物质。
腐蚀时阴极上的反应 (1) 析氢腐蚀 酸性介质中 H+在阴极上还原成氢气析 出。
H + e → 1 H 2 (g) 2
+ −
RT aH 2 E (H |H 2 ) = − ln F aH +
+
设 aH2 =1, aH+ =10
−7
,
E(H+|H2 ) = −0.413 V 则
氧化和氧化组分的还原是一次发生的,是不可 分割的过程。
电化学腐蚀:电子的传递是间接的。金属的氧化与氧化组分
的还原过程可在一定程度上看作是彼此独立的。
电化学腐蚀的两种类型
1. 由金属本身的表面不均匀引起的
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈?
带有铁铆钉的铜板若 暴露在空气中,表面被湿 空气或雨水浸润,空气中 的 CO 2 ,SO 2和海边空气中 的NaCl溶解其中,形成电 解质溶液,这样组成了原 电池,铜作阴极,铁作阳 极,所以铁很快腐蚀形成 铁锈。
氢电极:H2(pH2)→ 2H++2e -
aH2 RT E (H ,H 2 ) = − ln( 2 ) 2F aH+
+
RT pH 2 =− ln ∅ − 0.0592pH 2F p
金属腐蚀的分类

金属腐蚀的分类金属腐蚀是金属结构受到有害气体、液体或固体的外部影响而导致的破坏,因此金属腐蚀的种类变化多端。
根据金属腐蚀的不同形式,大致可以将其分为三类:化学腐蚀、电化学腐蚀以及机械腐蚀。
一、化学腐蚀化学腐蚀是指在金属表面上引起的化学变化而导致金属结构的破坏,通常由腐蚀剂(如溶剂、酸、碱、盐等)的存在引起的。
其中有电聚焦化学腐蚀和均布化学腐蚀。
1.电聚焦化学腐蚀:也称电化学化学腐蚀,指单电极和复电极上由于电流效应所引起的金属表面化学变化而导致的金属破坏。
在电解时,金属离子在电极表面分解,极性区将产生不同的电极产物,其中正极会被还原而吸收,而负极则会被氧化而腐蚀。
2.均布化学腐蚀:是指金属在冷却的酸、碱、盐等腐蚀剂溶液中的化学腐蚀,例如在汽车上雨水中含有腐蚀性的氯离子,会使汽车表面受到腐蚀,这就是由于氯离子在汽车表面形成氯化物而腐蚀汽车表面。
二、电化学腐蚀电化学腐蚀是由电流产生的氧化还原反应,对金属结构的影响相比化学腐蚀要大的多。
电化学腐蚀的过程可以分为五个阶段:绝缘涂层的破坏、电位极化、极化后的破坏、阳极式腐蚀和阴极式腐蚀。
1.缘涂层的破坏:有的金属表面会有一层保护层,这层保护层在一定程度上能抑制电化学腐蚀,但在腐蚀环境下,保护层也会受到腐蚀剂的侵袭,当保护层被破坏之后,金属表面就会暴露在腐蚀环境中,从而导致电化学腐蚀的发生。
2.位极化:金属与腐蚀剂的接触,会引起金属表面的电位变化,即金属表面的电位被极化,也就是说金属表面的活动电位被稳定在一定水平上,当电位极化发生时,阳极和阴极的表面氧化还原反应就会开始发生。
3.化后的破坏:当金属表面进行电位极化之后,金属表面会产生氧化性物质,如果氧化性物质中含有溶解度较高的物质,这些物质会继续使金属表面受到腐蚀,最终会导致金属的破坏。
4.极式腐蚀:阳极式腐蚀是指金属表面上的正极发生氧化反应而导致金属破坏,这种腐蚀形式也被称为正极腐蚀。
一般来说,在金属的另一端是一个阴极,它会吸收具有电荷的金属离子,而阳极则会被溶解,因此,当金属进行阳极式腐蚀时,它会受到腐蚀剂以及金属离子形成的化学反应的攻击。
高考化学知识点金属的电化学腐蚀与防护(基础)
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高考总复习金属的电化学腐蚀与防护【考纲要求】1.金属腐蚀的种类,探究金属发生电化学腐蚀的原因。
2.了解金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
【考点梳理】考点一:金属腐蚀1.定义:金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.本质:金属腐蚀的实质都是金属原子失去电子被氧化生成金属阳离子的过程。
M-ne-==M n+(M代表金属元素)。
3.类型:(1)化学腐蚀:金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程。
(2)电化学腐蚀:不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程。
考点二:金属的电化学腐蚀12(1)种类:吸氧腐蚀与析氢腐蚀(2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀的比较(以钢铁为例)【高清课堂:399291金属腐蚀的一般规律】3.金属腐蚀的快慢一般规律(1) 在同一电解质溶液中,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。
(2) 在不同溶液中,金属在电解质溶液中的腐蚀>金属在非电解质溶液中的腐蚀;金属在强电解质溶液中的腐蚀>金属在弱电解质溶液中的腐蚀。
(3) 有保护措施的条件下,无防护条件的腐蚀>有一般防护条件下的腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法条件下的腐蚀>外接电源(负极)的阴极保护法条件下的腐蚀。
(4) 对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
(5) 由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液,故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式,只有在金属活动性顺序表中排在氢以前的金属才可能发生析氢腐蚀,而位于氢之后的金属腐蚀时只能是吸氧腐蚀。
考点三:金属的电化学防护1.在金属表面覆盖保护层。
①在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质;②用电镀、热镀、喷镀的方法,在钢铁表面镀上一层耐腐蚀的金属,如铁上镀锌、锡、铬等;③用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜保护(表面钝化),如钢铁制品表面生成Fe3O4,在铝制品表面生成Al2O3。
金属的腐蚀

例如: 铁与氯气直接反应
钢管被原油中的含硫化合物腐蚀
左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈,而右边的 食品罐头放在南极90多年了,却很少生锈
升温可加 快金属腐 蚀
一、金属的电化学腐蚀
(主要)
不纯的金属(或合金)与电解质溶液接触 时,会发生原电池反应,较活泼的金属 失去电子而被氧化的反应。 原理: 本质: 原电池反应 氧化还原反应
(铁锈)
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀 吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱。
水膜呈酸性。 条 件 CO2+H2O=H2CO3 =H++HCO 3-
电 负极Fe(- ) Fe-2e-=Fe2+ 2Fe-4e-=2Fe2+ 极 ++2e-=H ↑ -=4OH2H O +2H O+4e 正极 C(+) 2 2 2 反 应 总反应: Fe+2H+=Fe2++ H ↑ 2Fe+O2+2H2O= 2Fe(OH)2 2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · xH2O (铁锈) 联 系 通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。
弱酸性或中性 性, (1)、若液面上升,则溶液呈_______________ 吸氧 发生________ 腐蚀,电极反应式为: 2Fe - 4e-=2Fe2+ 负极:___________________________________,
-=4OH- O +2H O+4e 正极:___________________________________ 2 2
探究一:镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐 蚀?为什么?
金属的电化学腐蚀与防护

1、原理 防止金属失电子 2、电化学防护 ⑴ 牺牲阳极保护法
(原电池原理)
形成原电池反应时, 负极材料很快被腐蚀, 而正极材料不容易被 腐蚀(被保护)。
⑵.外加电流的阴极保护法 电解池原理 将被保护金属作为 电解池的阴极,另一 导电物质作为阳极, 在外加直流电的作用 下使阴极得到保护。 辅助阳极 (石墨)
在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢:
电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀> 原电池的正极>电解池的阴极
防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护 法>有一般防腐条件保护>无防腐条件
金属的电化学防护
上述各情况下,其中Fe片腐蚀由快到慢的
顺序是 5、2、1、3、4 。
金属的电化学防护
小结:电解池及原电池的应用----金属的防护
1)金属腐蚀快慢的判断 ①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀 ②同一种金属的腐蚀:
强电解质>弱电解质>非电解质 2)金属的防护方法
①改变金属内部结构 ②覆盖保护层 ③电化学保护法 外加电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法
钢铁的腐蚀
吸氧腐蚀 析氢腐蚀
发生 钢铁表面吸附的水膜中溶有O2 并呈 钢铁表面吸附的水膜呈现较 ( O ) 条件 极弱酸性或中性,反应中 强酸性。反应时有 H2 2 得电子被还原为 OH
。
析出。
负 极 电极 反应 正 极
2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2
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)
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。
电化学腐蚀的种类和金属防护常用的方法
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电化学腐蚀的种类和金属防护常用的方法在日常生活中,学生对于金属的腐蚀较为熟悉,但只停留在简单的对于金属腐蚀的条件的理解,知道金属腐蚀需要水和氧气,但是对于电化学腐蚀的原理还不了解,电化学反应也是比较难以理解和掌握的,因此,要使学生能够掌握电化学腐蚀的种类和金属防护常用的方法需要我们联系实际,从生活中的实际入手,提高学生的化学素养。
例如,首先介绍金属腐蚀会导致国民经济的巨大损失,美国在20世纪80年代初期的统计年损失达1千多亿美元;估计我国的年损失在300亿元以上。
电化学腐蚀与防护问题既有我们日常生活常见到的钢铁生锈、电池的点蚀等问题,也与当前新能源、新材料等领域密切相关,使学生了解金属防护的重要性,树立节约保护的意识。
根据学生的了解知道在有氧气和水的条件下,金属容易腐蚀,铁会生成四氧化三铁,铜会生成硫酸铜,再通过阅读课本内容,了解一般化学腐蚀和电化学腐蚀的区别,金属腐蚀的本质是电子的得失,并使学生考虑环境的影响是否对金属的腐蚀有所影响,引导学生分析酸性环境和碱性环境下,电化学腐蚀的反应原理。
以钢铁为例,经过分析后,分别写出在酸性环境下和碱性环境下的反应原理。
归纳出电化学腐蚀的种类:1.析氢腐蚀 (酸性较强的溶液)负极: Fe – 2e- = Fe2+正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑2. 吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液)负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-总式:2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)24Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3进而,根据金属腐蚀的条件分析出影响金属腐蚀快慢的因素一是本性(1)金属的活动性(2)纯度(3)氧化膜;二是介质:环境(腐蚀性气体,电解质溶液),最后根据影响因素思考金属防护的方法:1、改变金属的内部结构(钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬)2、覆盖保护膜。
第四节 金属的电化学腐蚀与防护
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1、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢 的顺序是________________ (5)>(2)>(1)>(3)>(4)
2、下列装置中四块相同的Zn片,放置一 段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是 (4)<(2)<(1)<(3) ________________________
金属腐蚀的快慢程度: 电解池的阳极> 原电池的负极> 化学腐蚀> +
条件
现象 反应
化学腐蚀 电化学腐蚀 金属跟接触的 金属跟电 解质溶液 物质直接反应, 接触,构成原电池 无电解质溶液。 不产生电流 有微弱的电流产生 金属被氧化 较活泼的金属被氧化
随温度升高而 与原电池的组成 影响因素 加快 有关 腐蚀快慢 腐蚀慢 较快 相互关系 化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生, 但电化学腐蚀更普遍
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极(Fe): Fe—2e— = Fe2+
正极(C): 2H++2e— = H2
或2H2O+O2+4e— = 4OH—
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
一般情况下,温度的升高会加快化学 反应速率。因此,温度对化学腐蚀的影响 较明显。
家用燃气灶
放在南极已差不多 90年食品罐头
在新疆吐鲁番和海南省两地,哪个 地区铁生锈相对慢一些?为什么?
新疆吐鲁番,因为该地区相对 干燥,水分稀少,而海南地区潮湿 多雨,温度高,易发生电化学腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
电化学腐蚀的种类和概念
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电化学腐蚀的种类和概念
一、电化学腐蚀概念
不纯的金属或合金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的腐蚀。
如:钢铁在潮湿的空气中生锈,铁做负极、碳做正极、溶有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体的水膜做电解质溶液,在钢铁表面形成无数微小的原电池。
二、金属电化学腐蚀的主要形式
1. 析氢腐蚀(腐蚀过程放出氢):
以氢离子还原反应为过程的金属电化学腐蚀叫做析氢腐蚀。
2. 吸氧腐蚀(腐蚀过程吸收氧):
以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀叫做吸氧腐蚀。
三、金属的电化学保护方法及应用
1、金属防护的基本思路是:①防止金属与氧化性介质直接接触;②防止
金属表面形成电解质溶液层。
2、金属防护的常用方法有:
①覆盖保护膜,如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化等方法
使金属与空气、水等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。
②改变金属的内部结构,使金属性质改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢
③电化学保护
a、牺牲阳极的阴极保护法:这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如
锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负极,不断遭受
腐蚀,定期拆换,而使作为正极的锅炉内壁、船体外壳被保护了下来。
b、外加电流的阴极保护法:这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸
门)作为阴极,用惰性电极做阳极,两者均存在于电解质溶液中,接上
电源。
通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面产生负
电荷的积累,这样就抑制了钢铁失去电子的作用,从而防止了钢铁的腐
蚀(外加电流,使钢铁被迫成为阴极受保护)。
金属的电化学腐蚀与防护
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化学腐蚀与电化学腐蚀比较
条件
化学腐蚀
金属跟氧化性物质 直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金跟电解质溶液 及氧化剂接触
现象
无电流产生
有微弱的电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼的金属被氧化的过程
相互关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
举例
(1)化学腐蚀
例如:铁与氯气直接反应而被腐蚀,
2Fe + 3Cl2 == 2FeCl3
一、金属的化学腐蚀
1、金属腐蚀的概念 金属与周围的气体或液体物质发生氧化还
原反应引起损耗的现象。
2、金属腐蚀的分类 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(如石蜡)等直接发生化学反应 而引起的腐蚀。
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,比较活泼的金属失去电子而被氧化。
钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,
Fe + S== FeS
因为温度升高会加快化学反应速率,所以温度对化 学腐蚀的影响较明显。
(2) 电化学腐蚀
科学探究: 不同条件下铁钉的锈蚀
①
②
③
①煮沸后迅速冷却的蒸馏水,
以植物油隔绝空气。
②棉花与干燥剂CaCl2。
④
⑤
③蒸馏水
④食盐水
⑤醋酸溶液
实验 方案
现象
①
基本无 锈蚀
金属的防护的方法 ① 外加保护层;(涂润滑油、油漆、电镀、包塑料层 ······) ②改变金属内部的结构;(制成不锈钢) ③电化学保护法。(轮船船身上装上一定数量的锌块、
地下钢铁管道连接镁块 ······)
防止钢铁生锈的不同方法和相对费用
金属的电化学腐蚀
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金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀:金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起金属损耗的现象。
2、金属腐蚀的本质:都是金属原子失去电子而被氧化的过程。
即Mn -e -﹦Mn+。
3、金属腐蚀的分类:化学腐蚀——金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀电化学腐蚀——不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应。
比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
电化学腐蚀的分类析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出①条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)②电极反应:负极: Fe – 2e- = Fe2+ 正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑ 总式:Fe + 2H + = Fe2+ + H2 ↑吸氧腐蚀——腐蚀过程吸收氧气①条件:中性或弱酸性溶液②电极反应:负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e- +2H2O = 4OH总式:2Fe + O 2 +2H2O =2 Fe(OH)2离子方程式:Fe2++2OH-=Fe(OH) 2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成Fe(OH)3 ,Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3Fe(OH)3 脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(铁锈主要成分)规律总结:金属腐蚀的快慢程度:电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极金属腐蚀快慢的规律: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>有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下:外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀金属的电化学防护1、利用原电池原理进行金属的电化学防护(1)、牺牲阳极的阴极保护法原理:原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化应用:在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被保护(2)、外加电流的阴极保护法原理:通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀应用:把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。
金属电化学腐蚀的实质腐蚀与冶炼
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8 不锈钢和铝合金在含Cl-的水溶液中常发生此种破坏形式
走进金属的腐蚀世界
局部腐蚀
(3)晶间腐蚀:腐蚀发生在晶界上,沿晶界向纵深处发展。
常见的奥氏体不锈钢的晶间腐蚀主要发生在焊接区, 特别是母材的焊接热影响区。因为母材部分在轧制成板材或 管材出厂之前,已进行过固溶化处理,而焊接时热影响区重 9 新被加热,便破坏了固溶化状态,从而出现了敏化效应。
应和一个阴极反应构成的电化学反应。
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走进金属的腐蚀世界
7、金属电化学腐蚀的实质
金属和溶液界面上的多相界 面反应; 从阳极传递电子到阴极,再 由阴极进入电解质溶液; 通过电子传递的电极过程。
电化学腐蚀过程示意图
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走进金属的腐蚀世界
7、金属电化学腐蚀的实质
金属的阳极反应: 氧化、失去电子、成为阳极
走进金属的腐蚀世界
1、腐蚀定义
腐蚀是指材料与它所处环境介质之间发生化学-物 理的相互作用,而引起的变质和破坏。
2、材料失效的形式 材 料 失 效
机械破坏:在湿环境下由于环境介质与应力 联合作用下引起的应力腐蚀开裂。 磨损:摩擦与腐蚀共同作用。
腐蚀
1
走进金属的腐蚀世界
3、腐蚀的类型 腐 蚀 化学腐蚀:金属与非电解溶液发生化学作用而引起 的破坏。 反 应 的 机 理 电化学腐蚀:金属与电解质溶液因发生电化学 作用而产生的破坏。 分 类 2
参与反应的 电子数
法拉第常数
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能量差(△G) 与电极电位(E) 之间成正比关系
水中也有一定量的空气,铁能 够同时与水以及空气反应。而 单纯置于空气中的铁由于所接 触的水蒸气有限不易生锈。
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水
走进金属的腐蚀世界
6、金属在盐溶液中的腐蚀 锌、铁等在三氯化铁及硫酸铜溶液中的 腐蚀 。
第八章电化学基础第十二节 金属的腐蚀与防护
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(二)电化学保护法 分为阳极保护法和阴极保护法
●阴极保护法 使被保护的金属作为腐蚀电池的阴极
牺牲阳极法 将较活泼金属与被保护金属连接,较活泼金属 (Zn)作为腐蚀电池的阳极而被腐蚀,被保护金属则得到电子作为阴 极而达到保护的目的(P417 科学家戴维)
外加电流阴极保护法 利用外加电流,将被保护的金属与外 电源负极相接,变为阴极,废钢或石墨作为阳极
钢铁在常温和干燥空气中不易腐蚀,高温下(如轧钢时)易 被氧化生成一种氧化皮;若温度高于700℃还会发生脱碳现象。原 因:钢铁中渗碳体Fe3C与高温气体发生了反应
Fe3C(s) + O2(g) === 3Fe(s) + CO2(g)
Fe3C(s) + CO2(g) === 3Fe(s) + 2CO(g)
Fe3C(s) + H2O(g) === 3Fe(s) + CO(g) + H2(g)
反应在高温下反应速率可观。脱碳产生的H2,可向金属内部扩散 产生氢脆。脱碳和氢脆都会使钢铁其性能变坏
2023/2/20
2
(二)电化学腐蚀
●定义 金属与电解质溶液接触时,电化学作用而引起的腐蚀
●后果 严重得多:电化学腐蚀约占整个腐蚀损失的90%左右
第十二节 金属的腐蚀与防护
●腐蚀(corrosion) 金属和周围介质接触时,由于化学作用或电
化学作用而引起的破坏称金属的腐蚀。例,铁生锈、银变暗。世界 每年因腐蚀而不能使用的金属制品的质量约相当于金属年产量的1/4 到1/3。金属腐蚀和防护是一项很重要的工作(高分子材料称老化)
一、腐蚀的分类及其机理 按机理,分为化学和电化学腐蚀
不同的缓蚀剂各自对某些金属在特定的温度和浓度范围内才有效,
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电化学腐蚀的种类和金属
金属是以稳定状态的氧化物、硫化物、碳酸盐等物质存在于大自然的矿石之中,经开采、冶炼得到较纯金属。
金属不是十分稳定的,它与大自然中的水、氧接触,会使其表面发生氧化还原反应,生成多种金属氧化物或氢氧化物。
氧、水与金属反应生成的这些金属氧化物有固态的、液态的和气态的,其物理化学性质对金属都是有害的,因为它们存在与金属表面可以加快金属的腐蚀过程。
即使给金属提供各种较好的存放条件,若不采取防腐措施,也是无济于事的。
金属在干燥条件中或理想环境中,只能降低或减缓腐蚀的进程。
因此,必须认真研究金属腐蚀的机理,了解金属遭受腐蚀过程、腐蚀的种类及表现形式,以便有针对性地采取有效的防腐措施。
金属腐蚀的种类很多,依据腐蚀过程中表现的不同特点,可分化学腐蚀、电化学腐蚀两大类。
其腐蚀分类的含义如下:
化学腐蚀顾名思义,化学腐蚀就是金属表面在各种化学介质作用下所受到的腐蚀,称为化学腐蚀。
化学腐蚀又分为在气体中腐蚀和在下导电溶液中的腐蚀。
气体腐蚀是指干燥气体同金属相接触,使金属表面生成化合物,例如氧化物、氯化物、硫化物等。
又如钢材在扎制、焊接、热处理过程中,因高温氧化而生成氧化皮。
有时在常温下,放置一段时间后的电镀件表面光泽发暗等也属此类腐蚀。
金属在不导电溶液中的腐蚀是指金属在诸如石油、乙醇等有机液体中受到腐蚀(是硫化物作用的结果)。
电化学腐蚀电化学腐蚀是金属与周围的电解质溶液相接触时,由于电流作用而产生的腐蚀。
电化学腐蚀是很普遍的,为人们所常见,其腐蚀原理与原电池一样。
电化学腐蚀的表面形式很多,又可分为:空气腐蚀、导电介质中的腐蚀和其它条件下的腐蚀。
空气腐蚀,是金属在潮湿的空气中的腐蚀。
导电介质中的腐蚀,是金属在受到雨水浇淋,或在各种酸、碱、盐类的水溶液中的腐蚀。
其它条件下的腐蚀,是指地下铺设的金属管道、构件等,长期受到潮湿土壤中的多种腐蚀介质的侵蚀而遭到的腐蚀破坏。
我国作为世界上钢铁产量最多的国家(2005年全国生产钢材37117.02万吨),每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一,因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%;约合人民币:3000亿元( 2005年我国国内生产总值将达15万亿元)。
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。
金属腐蚀的主要害处,不仅在于金属本身的损失,更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。
腐蚀不仅造成经济损失,也经常对安全构成威胁。
国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故,如飞机因某一零部件破裂而坠毁;桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷;油管因穿孔或裂缝而漏油,引起着火爆炸;化工厂中储酸槽穿孔泄漏,造成重大环境污染;管道和设备跑、冒、滴、
漏,破坏生产环境,有毒气体如Cl
2、H
2
S、HCN等的泄漏,更会危及工作人员和
附近居民的生命安全。
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实,大家有没有想过,铁怎么会被腐蚀?怎样防腐?。