金属腐蚀与防护 ppt课件

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金属的腐蚀与防护完整版PPT课件

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数据分析与结果讨论
对实验数据进行处理和分析,提取金属内部或表面的缺陷信息,评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护,有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术,结合涂层保护,降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连,使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连,使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极,使其在
腐蚀介质中优先溶解,从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应,导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术,结合涂 层保护,降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料,结合电化学保 护技术,提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料,结合涂层保 护技术,延长了车身的使用寿命。

金属腐蚀与防护高温氧化课件.ppt

金属腐蚀与防护高温氧化课件.ppt
• C可以还原Fe的氧化物但不能还原Al的氧化物 • “选择性氧化” ——合金表面氧化物的组成
合金氧化膜主要由图下方合金元素的氧化物所组成
第12页,共100页。
第13页,共100页。
∆G0-T 图
1. 各直线:相变
熔化、沸腾、升华和晶型转变
在相变温度处,特别是沸点 处,直线发生明显的转折
——体系在相变时熵发生了变化
5.1.2 氧化物固相的稳定性
• ∆G0
判断金属氧化物的高温化学稳定性
根据氧化物的熔点、挥发性来估计其固相的高温稳定性 低熔点易挥发氧化物的产生往往是造成灾难性高温腐蚀的
重要原因之一
1. 氧化物的熔点
估计氧化物的高温稳定性
金属表面生成液态氧化物
失去氧化物保护性
如:硼、钨、钼、钒等的氧化物
合金氧化时更易产生液态氧化物
• 蒸气压随温度升高而增大,即氧化物固相的稳定性随温度升 高而下降
• 高温腐蚀中形成的挥发性物质
加速腐蚀过程
• 挥发性氧化物影响碳、硅、钼、钨和铬等的高温氧化动力学
第28页,共100页。
氧化物的挥发性
• 挥发性物质的热力学平衡图
• 例:Cr-O体系,1250K ,高温氧化 只生成Cr2O3一种致密氧化物 Cr(气)、CrO(气)、CrO2(气)和 CrO3(气)4种挥发物质 凝聚相-气相平衡有 2种类型
第30页,共100页。
氧化物的挥发性
• Cr-O体系的固有性质:
– pO2较低时,Cr(气)的蒸气压最大 – pO2较高时,CrO3(气)的蒸气压最大
• 影响铬及含铬合金的氧化
– 在Cr2O3膜与基体之间将产生很大的Cr(气)的蒸气压,使Cr2O3膜 与基体分离;

人教版高中化学选修1 3.2 金属的腐蚀和防护 课件(21张PPT) (共21张PPT)

人教版高中化学选修1 3.2 金属的腐蚀和防护 课件(21张PPT) (共21张PPT)

【小试牛刀】
下图是铁钉在某溶液中被腐蚀的实验(开始时试管中液面和试管外 液面等高)。[来源:学科网ZXXK]
(1)甲、乙两图溶液中呈酸性的是___乙_____(填“甲”或“乙”)。 (2)甲图电极反应式是:正极___2_H__2_O__+_O__2_+__4_e_- _=__4__O_H__-___ 负极____F_e_-__2__e-_=__F_e_2_+___________
接触部分有 部份有较 有较多铁锈,
铁锈
多铁锈
下半部分有气 泡
结论
【科学探究】不同条件下铁钉的腐蚀
实验
一周后 铁钉生 锈程度
结论
煮沸冷
却蒸馏
蒸馏水
NaCl溶液
醋酸溶液

②水



铁钉表面 铁钉表面 铁钉与水面 铁钉上半
无锈蚀 无锈蚀 接触部分有 部份有较
铁锈
多铁锈
铁钉与空气、水同时接触才会发生锈蚀,与NaCl溶液、
【小组讨论】
2、结合原电池理论,分析实验⑤的腐蚀现象
正负极材料? 正负极反应物? 电解质溶液?
析氢腐蚀(水膜酸性较强)
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条 件
水膜呈_较__强__酸__性
吸氧腐蚀 水膜呈中__性__或__酸__性__很__弱__
电 负极Fe
极 正极C
反 应
总反应:
Fe-2e-=Fe2+
(3)乙图中发生反应的离子方程式是
____F_e_+__2_H__+_=__F_e_2_+_+_H__2↑______。
被口水冲垮的大桥
【小组讨论】

金属的腐蚀和防护PPT精品课件

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含义
金属直接与具有腐蚀 性的化学物质接触发 生氧化还原反应而消
耗的过程
金属与电解质溶液 接触发生原电池反
应而消耗的过程
发生的 金属 条件 氧化剂
电子得失
金属或合金 非电解质为主(如O2、
Cl2、C2H5OH)
金属直接将电子转移 给有氧化性的物质
不纯金属或合金 电解质溶液中的溶
质 活泼间接转移给氧 化金属将电子性较
【基础题一】 (1)下列有关金属腐蚀的说法正确的 是( D ) A.金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进 行化学反应而损耗的过程 B.电化腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生 化学反应而损耗的过程 C.钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀,负极吸收氧气 最终转化为铁锈 D.金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同,但电化 腐蚀伴有电流产生
1.(湖南祁东县鼎兴补习学校2010届高三化学第一次 月考)下列叙述不正确的是( A ) A.铁表面镀锌,铁作阳极 B.船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀 C.钢铁吸氧腐蚀的正极反应:
O2+2H2O+4e-===4OH- D.工业上电解饱和食盐水的阳极反应:
2Cl--2e-===Cl2↑
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(双 选)( AC ) 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 以保护它不受腐蚀
答案:(1)Mg+2H+===Mg2++H2↑
(2)2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe
(3)2H2O+O2+4e-===4OH-
(4)Al-3e-===Al3+ 铝表面易被氧化,生成一层致

高中化学新人教版化学选择性必修1金属的腐蚀与防护 课件(44张)

高中化学新人教版化学选择性必修1金属的腐蚀与防护 课件(44张)

解析:酸性环境中,钢铁形成原电池发生析氢腐蚀,铁作负极,发生氧化反应,
电极反应式为 Fe-2e-===Fe2+,A 正确;钢铁表面水膜的酸性较弱或呈中性时, 发生吸氧腐蚀,正极为氧气得电子发生还原反应,电极反应式为 O2+4e-+ 2H2O===4OH-,B 正确;外加电流法是利用电解池原理让被保护的金属连接电源 的负极作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,若被保护的金属作阳极将会发生氧化
关键能力培养
探究与创新能力
《我在故宫修文物》这部纪录片里关于古代青铜器的修复引起了某研学小组的兴 趣。“修旧如旧”是文物保护的主旨。
(1)查阅高中教材得知铜锈为 Cu2(OH)2CO3,俗称铜绿,可溶于酸。请写出铜绿 与盐酸反应的化学方程式。
提示:Cu2(OH)2CO3+4HCl===2CuCl2+3H2O+CO2↑。
反应而被腐蚀,C 错误;锅炉内壁镶嵌镁块,形成原电池,镁作负极被氧化,钢
铁作正极被保护,D 正确。
答案:C
2.如图是金属牺牲阳极法的实验装置,下列有关说法正确的是
()
A.该装置为电解池 B.本实验牺牲了金属 Fe 来保护金属 Zn C.若加入 K3[Fe(CN)6]溶液后,Fe 电极附近不会产生特征的蓝色沉淀 D.远洋货轮上镶嵌的金属 Zn 长时间没有什么变化,不需要更换
(2)继续查阅中国知网,了解到铜锈的成分非常复杂,主要成分有 Cu2(OH)2CO3 和 Cu2(OH)3Cl。考古学家将铜锈分为无害锈和有害锈,结构如图所示:
Cu2(OH)2CO3 和 Cu2(OH)3Cl 分别属于无害锈和有害锈,请解释原因。 提示:结合图可知,Cu2(OH)2CO3 为致密结构,可以阻止潮湿空气进入内部 进一步腐蚀铜,属于无害锈。Cu2(OH)3Cl 为疏松结构,潮湿空气可以进入空隙内 将内部的铜进一步腐蚀,属于有害锈。

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阳极 (Fe) :Fe(s)
Fe2+ (aq) + 2e-
阴极(杂质): 1/2 O2 + H2O + 2e-
2OH- (aq)
总反应: Fe(s) + 1/2O2 (g) + H2O
Fe(OH)2 (s)
2Fe(OH)2 (s) H2O+O2 Fe(OH)3 (s)
条 件: 弱酸性、中性或碱性介质
原理,将工件加工成型的一种技术。
电解液的要求:
有良好的导电性 不使阳极产生钝化 有利于阳极溶解
电流

直流电源 电压
+
阴极(模件) 阳极(工件)

电解液
电解加工示意图
2. 金属的防腐
1、正确选材 2、覆盖保护层
要 求:
a. 膜层致密,完整无孔,不透介质; b. 与基体金属结合强度高,附着力强; c. 高硬度,耐磨; d. 均匀分布。
① 金属保护层
镀层 > 基体
例如: 铜上镀银、金,铁上镀锡,主要起 隔离和装饰作用。
镀层 < 基体
例如:铁上镀锌,主要起防腐作用。
1. 金属的腐蚀
当金属与周围的介质接触时,由于化学或电化学作用 而引起的材料性能的退化与破坏,称为金属的腐蚀。
1) 化学腐蚀
O2 CO2
Fe C
H2O 脱碳现象
特点:(a) 无电流。
CC
(b) 腐蚀介质:非电解质溶液或干燥气体。
温度影响: 温度升高,腐蚀速率加快。
例如 在轧钢过程中,当 T >700℃时,会发生氧化脱碳:
难溶性碳酸钙覆盖于阴极表面,使电极的极化电势降低,阻滞 阴极反应继续进行,从而减缓金属的腐蚀速率。

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牺牲阳极保护法 外加电流的阴极保护法
21
总反应: Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀
9
条件
化学腐蚀
金属与干燥气体或非电 解质液体直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金与电解 质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 与电解质溶液的酸碱性
因素 温度有关
化学 · 选修4《化学反应原理》
1.3 金属的腐蚀与防护
1
钢 铁 生 锈
2
铜 器 生 锈
3
金属腐蚀 • 我国是世界上钢铁产量最多的国家,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 。 • 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。
4
一、金属的电化学腐蚀 1、 金属腐蚀 指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
➢金属腐蚀的本质 M – ne- → Mn+ (氧化反应)
化学腐蚀 ➢金属腐蚀的类型
电化学腐蚀
5
2、化学腐蚀 金属与其他物质直接接触反生氧化还原反应而引起的腐蚀
燃气灶的中心部位易生锈
食品罐头 放在南极80多年却很少生锈
及金属活性有关
联系 两者往往同时发生,电化学腐蚀更普遍
10
1、用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装 置及得到的图象如下,以下结论错误的是( C ) pH=2时,压强逐渐增

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(2)在金属表面覆盖保护层 ①非金属保护层:如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层:如铁制品上镀铜、锌等。
铁制品镀锌,破损 后,仍能保护;
铁制品镀锡 ,破损 后,失去保护。
为什么?
(3)电化学防护法 ①牺牲阳极法
原理:原电池原理 要求:活泼性强的金属作负极,被保护金属作正极。
②外加电流法
原理:电解池原理 要求:被保护的金属与外接电源负极相连作阴极。
√C.可能产生Fe2O3·nH2O
D.腐蚀的总反应式一定是2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
12345
内容小结 04
课堂回顾
课后练习
1.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式。 ①铁棒上电极反应式:_2_F_e_-__4_e_-_=__=_=_2_F_e_2_+_。 ②(2)碳该棒图上所电表极示反的应是式__吸:__氧_O-___2_(+填__2“_H_2析_O_氢_+_”_4_e或_-_=_“_=吸_=_4氧_O_H_”_)。腐蚀。 (3)若将O2撤走,并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液,则此图可表示__析__氢__(填“析 氢”或“吸氧”)腐蚀原理;若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶 解,则可将碳棒改为_锌__(_或__其__他__比__F_e_活__泼__的__金__属__)_棒。
2.科学态度与社会责任:认识金属腐蚀产生的危害和影响,培养防止金属腐蚀 的意识,熟知金属腐蚀常用的防护方法。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、金属的腐蚀 二、金属的防护方法 三、练习 四、总结
金属的腐蚀 01
1.金属的腐蚀
(1)概念:金属发生 氧化还原反应 而引起损耗的现象。 实质:金属原子 失去电子 变为阳离子发生氧化反应
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(1)研究并确定材料在环境的物理、化学作用 下被破坏的普遍规律
腐蚀电化学、 高温腐蚀、局部腐蚀等
(2)控制腐蚀的方法研究 电化学保护、缓蚀剂、覆盖层等
6.2.1 腐蚀原电池中的进行过程
金属在电解质介质中的腐蚀,是以电化学 腐蚀的机理进行的,即在金属表面形成了腐蚀 原电池。
腐蚀原电池是一种短路的原电池,其包括 以下三个基本过程:阳极过程、阴极过程、电 流流动。
(3)根据腐蚀的形态分类 ①均匀腐蚀:
腐蚀在整个金属表面进行,无论从宏观还是 微观上都无法区分阳极区与阴极区。宏观上金属 的自溶解均匀地进行。
②局部腐蚀: 腐蚀只集中于金属表面局部区域,其它区域
几乎不腐蚀。如不锈钢与铝合金在含Cl-介质中发 生的点蚀。
局部腐蚀的阴、阳极区可以分开,至少在微 观上可以区分。而且大多数都是阳极区面积小, 阴极区的面积相对很大。因而金属局部区域的溶 解速度远远大于全面腐蚀的溶解速度。
6.1.4 金属腐蚀速度的表示方法
对于均匀腐蚀,通常可采用重量指标、深度指 标、电流指标,并以平均腐蚀速率的形式表示。 (1)重量指标g:
单位面积、单位时间内的重量损失(失重)。
g
w0 w1 st
单位:克.米-2.小时-1
(2)深度指标L:
单位时间、单位面积的金属厚度的减少。
L
g 24 365 100 2
6.2.2 腐蚀原电池的特点
腐蚀原电池为短路的原电池,因此,腐蚀原电 池的特征可归纳为: (1)导致金属材料的溶解、破坏; (2)不能对外界作有用功; (3)腐蚀反应释放出来的化学能全部以热能的形 式耗散掉; (4)腐蚀反应以最大程度的不可逆方式进行。
腐蚀原电池定义: 只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功
第六章 金属腐蚀与防护
6.1 概述 6.2 腐蚀原电池 6.3 共轭体系与腐蚀电位 6.4 活化极化控制的腐蚀体系 6.5 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 6.6 金属的钝化 6.7 常见的局部腐蚀 6.8 金属腐蚀的防护方法
6.1.1 腐蚀与防护的重要性
腐蚀定义: Corrosion is the disintegration of an engineered
10

g
8.76
单位:毫米/年
克/厘米3
我国部颁标准: νL≤0.076 mm/a
(3)电流指标ia: 金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度。可以
用法拉第定律将电流指标和重量指标联系起来。
ia
n A
g
26.8104
单位:安培/厘米2 A:摩尔质量 n: 离子电荷数
6.1.5 腐蚀科学的研究内容和任务
金属的腐蚀过程总的可以表示为:
金属材料+腐蚀介质
腐蚀产物
至少包括以下三个基本过程: (1)腐蚀介质向界面迁移 (2)在相界面上进行反应 (3)腐蚀产物由相界面迁移到介质中去或 在金属表面形成覆盖膜。
6.1.3 金属腐蚀的分类
(1)根据腐蚀环境分类
化学介质腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海水 腐蚀等。这种分类方法不够严格,但可按照金属 所处的环境去认识腐蚀的规律。
金属或合金互相接触(或用导线连接),并处于电 解质中时,电位较负的金属遭受腐蚀,而电位较正 的金属却得到保护,这种腐蚀电池称为“腐蚀电 偶”。
的短路原电池。
注意理解腐蚀电池的定义中“它是不能对外界作有 用功的短路原电池”这一点的含义。有一些原电池, 尽管其中的氧化还原反应的结果也会导致金属材料 的破坏,但由于它可以提供有用功,我们仍然不能 把它叫做腐蚀电池。
6.2.3 腐蚀原电池的类型
(1)宏观腐蚀电池: 由肉眼可见的电极构成。 a)异金属接触电池:两种具有不同电极电位的
material into its constituent atoms due to chemical reactions with its surroundings.
由于材料和它所处的环境发生反应而使材料和它 的性质发生恶化的现象。
由于物质与周围环境之间作用而产生的损坏。
6.1.1 腐蚀与防护的重要性
腐蚀原电池中的三个过程
(1)阳极过程:金属的溶解,以金属离子的形式进
入介质,并将电子留在金属表面。
M
Mn+ + ne-
(2)阴极过程:从阳极流过来的电子被电解质中能 够吸收电子的氧化性物质(D)接受,通常为O2、H+。 通常将这种氧化性物质称为“去极化剂”。
D + ne- [D. ne-]
(3)电流的流动:在金属内部(相当于短接的 导线)以电子为载体,电流由正极流向负极, 不予考虑;电解质中以带电粒子为载体,由阳 极流向阴极(负极到正极),构成一个回路。
以上三个过程中的任何一个过程受到抑制, 腐蚀过程都将受到抑制!
以上三个过程构成了一个完整的腐蚀电池过 程。一般金属的腐蚀破坏集中于阳极区,阴极区 一般为金属中电位较正的杂质,不会发生可察觉 的金属损失。
三个过程既相互独立又相互依存,任何一个 过程受到抑制,整个腐蚀过程都将受到抑制。
注意:电化学腐蚀发生的本质原因在于电解质中 存在可以氧化金属的氧化性物质,即去极化剂, 与金属构成了热力学不稳定体系。
(2)根据腐蚀机理分类 ①化学腐蚀:单纯由于化学作用而引起的腐蚀 叫做化学腐蚀。如高温腐蚀和无导电的非水溶 液中的腐蚀。 ②电化学腐蚀:金属与电解质溶液接触时,由 电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。金 属在大气、土壤、海水中、人体内以及绝大多 数工业介质中的腐蚀都是电化学腐蚀。
金属腐蚀示意图
除直接经济损失外,腐蚀引发的安全问题以及所带来 的环境问题造成的间接损失则无法准确估计。
充分利用现有防护技术可减少1/3的损失。因此,进行 材料腐蚀机理与防护技术的研究,具有重要的经济意义与 社会意义。
6.1.2 金属的腐蚀过程
能量的差异是产生腐蚀反应的驱动力,而腐蚀 过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行, 将会导致腐蚀体系自由能的减少,故它是一个自发 过程。
金属腐蚀 金属与周围的介质接触时,由于发生化学作用或
电化学作用而引起金属的破坏。
注意: 还应当包括物理作用,如金属与汞形成汞齐。
❖世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生 产总值的2%-4%; ❖1998年美国因腐蚀带来的直接经济损失达2757亿美元, 占国民生产总值的3.14%, ❖我国2008年GDP已经超过30万亿元,腐蚀损失也超过了 9000亿元。
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