腐蚀电化学原理、方法与应用-教学课件
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2024年度高中化学PPT金属的电化学腐蚀

成本较高:与单一保护法相比,复合保护法的设备和维 护成本较高。
14
04
实验设计与操作技巧指 导
CHAPTER
2024/3/24
15
实验目的和原理阐述
实验目的
探究金属在电解质溶液中的电化学腐蚀现象。
2024/3/24
了解金属腐蚀的机理和影响因素。
16
实验目的和原理阐述
• 掌握电化学腐蚀实验的基本操作和技能。
2. 将金属片浸入电解质溶液中,并连接电流表和导线。
2024/3/24
19
实验步骤和注意事项说明
3. 观察并记录实验现象,如金 属片表面的变化、电流表的读 数等。
2024/3/24
4. 改变实验条件,如更换不同 种类的金属片或改变电解质溶 液的浓度,重复进行实验。
5. 对实验数据进行整理和分析, 得出结论。
2024/3/24
24
数据记录、结果分析和讨论
• 分析改变实验条件对实验结果的影响,如电解质溶液浓度、 温度等因素对金属腐蚀的影响。
2024/3/24
25
数据记录、结果分析和讨论
讨论
2024/3/24
讨论金属电化学腐蚀的机理和影响因素,如金 属表面的电位差、电解质溶液的组成和浓度等。
探讨防止和控制金属电化学腐蚀的方法和措施, 如涂层保护、电化学保护等技术的应用和发展 前景。
2024/3/24
30
06
总结回顾与拓展延伸
CHAPTER
2024/3/24
31
关键知识点总结回顾
金属电化学腐蚀的定义和原理
金属在电解质溶液中,由于电化学作用而引起的破坏。其原理是金属 表面与电解质溶液发生原电池反应,导致金属溶解和腐蚀。
14
04
实验设计与操作技巧指 导
CHAPTER
2024/3/24
15
实验目的和原理阐述
实验目的
探究金属在电解质溶液中的电化学腐蚀现象。
2024/3/24
了解金属腐蚀的机理和影响因素。
16
实验目的和原理阐述
• 掌握电化学腐蚀实验的基本操作和技能。
2. 将金属片浸入电解质溶液中,并连接电流表和导线。
2024/3/24
19
实验步骤和注意事项说明
3. 观察并记录实验现象,如金 属片表面的变化、电流表的读 数等。
2024/3/24
4. 改变实验条件,如更换不同 种类的金属片或改变电解质溶 液的浓度,重复进行实验。
5. 对实验数据进行整理和分析, 得出结论。
2024/3/24
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数据记录、结果分析和讨论
• 分析改变实验条件对实验结果的影响,如电解质溶液浓度、 温度等因素对金属腐蚀的影响。
2024/3/24
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数据记录、结果分析和讨论
讨论
2024/3/24
讨论金属电化学腐蚀的机理和影响因素,如金 属表面的电位差、电解质溶液的组成和浓度等。
探讨防止和控制金属电化学腐蚀的方法和措施, 如涂层保护、电化学保护等技术的应用和发展 前景。
2024/3/24
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06
总结回顾与拓展延伸
CHAPTER
2024/3/24
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关键知识点总结回顾
金属电化学腐蚀的定义和原理
金属在电解质溶液中,由于电化学作用而引起的破坏。其原理是金属 表面与电解质溶液发生原电池反应,导致金属溶解和腐蚀。
电化学腐蚀的原理PPT课件

(2)水化的力量比较小
当金属与电解质溶液接触后,溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积,使金属表面带正电。同时由于水化等作用,已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时,结果就形成了金属表面带正电,紧靠金属表面的液层带负电的双 电层,见1-2(b)。
割的部分。
(1)阳极过程:金属溶解,以离子形式进入溶 液,并把等量电子留在金属上;
(2)电子转移过程:电子通过电路从阳极转移 到阴极;
(3)阴极过程:溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见,一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应,其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应,另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0: 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数,一般来说,对 于稀溶液,可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体, 则不列入方程式,若为气体,则用分压表示,溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势(298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
当金属与电解质溶液接触后,溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积,使金属表面带正电。同时由于水化等作用,已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时,结果就形成了金属表面带正电,紧靠金属表面的液层带负电的双 电层,见1-2(b)。
割的部分。
(1)阳极过程:金属溶解,以离子形式进入溶 液,并把等量电子留在金属上;
(2)电子转移过程:电子通过电路从阳极转移 到阴极;
(3)阴极过程:溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见,一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应,其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应,另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0: 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数,一般来说,对 于稀溶液,可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体, 则不列入方程式,若为气体,则用分压表示,溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势(298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
第2章―电化学腐蚀原理(三)概要PPT课件

2.9 耗氧腐蚀
2.9.1 发生耗氧腐蚀的必要条件与特征
特征: (1)电解质溶液中,只要有氧存在,无论在酸性、中性还是碱 性溶液中都有可能首先发生耗氧腐蚀。 (2)氧在稳态扩散时,耗氧腐蚀速度将受氧浓差极化的控制。 (3)氧的双重作用主要表现在,对于易钝化金属,可能起着腐 蚀剂作用,也可能起着阻滞剂的作用。
EC
EOe
blg1iiLC
(4)在耗氧与析氢共存时,SQG段:
iC iO2 iH2
不同金属上氧的离子化过电位
金属
Pt Au Ag Cu Fe Ni 石墨 不锈钢 Cr
电流密度ic/(mA·cm-2)
0.5
1
0.65
0.70
0.77
0.85
0.87
0.97
0.99
1.05
1.00
1.07
1.04
1.09
~2.94
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素: (1)溶解氧浓度的影响 (2)溶液流速的影响
氧浓度影响,电位升高
附面层厚度降低,极限 扩散电流密度增大
2.9.4 耗氧腐蚀的影响因素:
(3)盐浓度的影响 (4)温度的影响
2.9.5 耗氧腐蚀与析氢腐蚀的比较
比较项目
析氢腐蚀
耗氧腐蚀
去极化剂的性质
氢离子,可以对流、扩散和电迁移 三种方式传质,扩散系数很大
速度等于还原反应的总速度,阳极电流等于阴极电流。
金属M在溶液中的腐蚀,阳极存在如下氧化还原过程:
Fe → Fe2+ + 2e
阳极净电流: iAi1i1
含有去极化剂O的阴极发生如下氧化还原过程:
H2 → 2H+ + 2e
阴极净电流 :iCi2i2
电化学腐蚀课件(公开课课件)

阳极保护技术原理与实践
阳极保护原理
将被保护金属与外加电源正极相连,使其成为阳极并发生钝化 现象,从而阻止金属进一步腐蚀。
阳极保护实践
阳极保护技术适用于易钝化金属(如不锈钢、钛等)的防腐。 实施阳极保护时,需控制阳极电位在钝化区间内,避免金属发 生过钝化或活化现象。
涂层防护技术原理与实践
涂层防护原理
高温腐蚀的机理
金属在高温环境中的腐蚀主要是由于金属与高温气体中的氧化性物 质发生化学反应,导致金属表面氧化、硫化等。
影响高温腐蚀的因素
温度、气氛成分(如氧含量、硫含量等)、压力以及金属材料的种 类和表面状态等。
高温腐蚀的防护措施
采用耐高温腐蚀的合金材料、表面涂层保护、控制气氛成分等方法, 以及降低温度、减少氧化性物质含量等措施。
腐蚀电池工作原理
腐蚀电池的形成
当金属与电解质溶液接触时,由于金属表面存在电化学不均匀性,会形成许多 微小的原电池,即腐蚀电池。
腐蚀电池的工作过程
在腐蚀电池中,阳极发生氧化反应,金属溶解进入溶液;阴极发生还原反应, 氧化剂接受电子。电子通过金属从阳极流向阴极,形成电流,从而加速了金属 的腐蚀过程。
影响电化学腐蚀因素
盐类等发生化学反应,导致金属表面氧化、生锈等。
影响土壤腐蚀的因素
02
土壤的理化性质(如含水量、透气性、酸碱度等)、微生物活
动以及金属材料的种类和表面状态等。
土壤腐蚀的防护措施
03
采用耐土壤腐蚀的合金材料、阴极保护、涂覆防腐涂料等方法,
以及改善土壤环境(如降低含水量、提高酸碱度)等。
高温环境中金属腐蚀
土壤中的水分、盐分等导致管道腐蚀。
02
阴极保护系统设计
通过埋设牺牲阳极或外加电流阴极保护系统,为管道提供保护电流。
第二章 金属电化学腐蚀原理ppt课件

铜锌电池中锌电极,因为它是一种 较活泼的金属,电位较负,容易失 去电子而溶解成为正离子,就遭到 腐蚀;而铜的电位较正,不易失去 电子,不溶解而不腐蚀。阳极锌与 阴极金属电位差愈大,锌的腐蚀速 度愈快。如果我们将铜和锌直接接 触,并一起浸入稀硫酸水溶液中, 也将发生与上述原电池同样的反应
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
原因:工业锌中含有铁杂质,杂质电位一般较锌的电位高,于是构成了锌 为阳极,杂质为阴极的许许多多微小.的腐蚀电池。这种腐蚀电池称为微观 腐蚀电池。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.2 腐蚀电池的电极过程 金属电化学腐蚀由下列三个过程组成: (1)阳极过程,即金属溶解: M+n·ne→Mn+ + ne (2)电子从阳极区流入阴极区, (3)阴极过程,从阳极区来的电子被去极化剂(如酸性溶液中的 氢离子或中性和碱性溶液中的溶解氧等)所吸收。 氢离子的还原反应: H++e→H H+H → H2
b. 小孔腐蚀(pitting corrosion,又称点蚀、 坑蚀):一种腐蚀集中于金属表面很小的范 围内并深入到金属内部的腐蚀形态. 。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.1 腐蚀的基本概念
2.1.2 金属腐蚀的分类
2. 按腐蚀的形式分类:
2)局部腐蚀(localized corrosion)
(1)无应力条件下的腐蚀形态:
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.3 腐蚀电池的类型
1. 宏观腐蚀电池 (2)浓差电池 同一种金属浸入同一种电解质溶液中,若局部的浓度不同,即可形成腐蚀电 池。如船舷及海洋工程结构的水线区域,在水线上面钢铁表面的水膜中含氧 量较高;在水线下面氧的溶解量较少,加上扩散慢,钢铁表面处含氧量较水 线上要低得多。含氧量高的区域,由于氧的还原作用而成为阴极,溶氧量低 的区域成为阳极而遭到腐蚀。由于溶液电阻的影响,通常严重腐蚀的部位离 开水线不远,故称水线腐蚀。
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
原因:工业锌中含有铁杂质,杂质电位一般较锌的电位高,于是构成了锌 为阳极,杂质为阴极的许许多多微小.的腐蚀电池。这种腐蚀电池称为微观 腐蚀电池。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.2 腐蚀电池的电极过程 金属电化学腐蚀由下列三个过程组成: (1)阳极过程,即金属溶解: M+n·ne→Mn+ + ne (2)电子从阳极区流入阴极区, (3)阴极过程,从阳极区来的电子被去极化剂(如酸性溶液中的 氢离子或中性和碱性溶液中的溶解氧等)所吸收。 氢离子的还原反应: H++e→H H+H → H2
b. 小孔腐蚀(pitting corrosion,又称点蚀、 坑蚀):一种腐蚀集中于金属表面很小的范 围内并深入到金属内部的腐蚀形态. 。
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.1 腐蚀的基本概念
2.1.2 金属腐蚀的分类
2. 按腐蚀的形式分类:
2)局部腐蚀(localized corrosion)
(1)无应力条件下的腐蚀形态:
.
第二章 金属电化学腐蚀原理
§2.2 电化学腐蚀原理
2.2.3 腐蚀电池的类型
1. 宏观腐蚀电池 (2)浓差电池 同一种金属浸入同一种电解质溶液中,若局部的浓度不同,即可形成腐蚀电 池。如船舷及海洋工程结构的水线区域,在水线上面钢铁表面的水膜中含氧 量较高;在水线下面氧的溶解量较少,加上扩散慢,钢铁表面处含氧量较水 线上要低得多。含氧量高的区域,由于氧的还原作用而成为阴极,溶氧量低 的区域成为阳极而遭到腐蚀。由于溶液电阻的影响,通常严重腐蚀的部位离 开水线不远,故称水线腐蚀。
电化学腐蚀1ppt课件

实例二
在桥梁防腐中,采用外加电流法对被保护钢构桥梁进行阴极保护。通过在桥梁基础部位设置辅助阳极和参比电极 ,并连接外加电源负极和正极,组成外加电流阴极保护系统。通过调整外加电源的输出电压和电流,使桥梁钢构 处于阴极保护状态。
04 表面处理技术在电化学腐蚀防护中应用
涂层技术种类和选择依据
涂层技术种类
面临的挑战与解决方案
探讨目前新型抗电化学腐蚀材料研究所面临 的挑战,如材料性能与成本的平衡、制备工 艺的改进等,并提出可能的解决方案和发展
建议。
06 实验方法与检测设备在电化学腐蚀研究中应用
实验方法设计思路和实施步骤
设计思路
根据电化学腐蚀的原理和影响因素,设计合 理的实验方案,包括电极材料的选择、电解 质的配制、实验条件的控制等。
05 新型抗电化学腐蚀材料研究进展
耐蚀合金材料研究进展
1 2 3
耐蚀合金材料的种类与特性
介绍常见的耐蚀合金材料,如不锈钢、镍基合金 、钛合金等,并分析其耐蚀性能及适用环境。
耐蚀合金材料的制备工艺
阐述耐蚀合金材料的制备方法,如粉末冶金、电 镀、化学镀等,并探讨不同工艺对材料性能的影 响。
耐蚀合金材料的应用领域
数据处理
对实验数据进行整理、筛选和分类,提取有效信息。
结果分析
运用统计学方法对数据进行分析,揭示电化学腐蚀的规 律和影响因素。结合实验现象和理论知识,对实验结果 进行解释和讨论。
THANKS 感谢观看
速率较慢。
潮大气腐蚀
在潮湿的大气环境中,金属表面 水膜连续且较薄,氧的扩散和金 属氧化物的形成加速,腐蚀速率
增加。
湿大气腐蚀
在湿润的大气环境中,金属表面 水膜较厚,氧的扩散和金属氧化 物的形成进一步加速,同时水膜 中可能含有腐蚀性离子,导致腐
在桥梁防腐中,采用外加电流法对被保护钢构桥梁进行阴极保护。通过在桥梁基础部位设置辅助阳极和参比电极 ,并连接外加电源负极和正极,组成外加电流阴极保护系统。通过调整外加电源的输出电压和电流,使桥梁钢构 处于阴极保护状态。
04 表面处理技术在电化学腐蚀防护中应用
涂层技术种类和选择依据
涂层技术种类
面临的挑战与解决方案
探讨目前新型抗电化学腐蚀材料研究所面临 的挑战,如材料性能与成本的平衡、制备工 艺的改进等,并提出可能的解决方案和发展
建议。
06 实验方法与检测设备在电化学腐蚀研究中应用
实验方法设计思路和实施步骤
设计思路
根据电化学腐蚀的原理和影响因素,设计合 理的实验方案,包括电极材料的选择、电解 质的配制、实验条件的控制等。
05 新型抗电化学腐蚀材料研究进展
耐蚀合金材料研究进展
1 2 3
耐蚀合金材料的种类与特性
介绍常见的耐蚀合金材料,如不锈钢、镍基合金 、钛合金等,并分析其耐蚀性能及适用环境。
耐蚀合金材料的制备工艺
阐述耐蚀合金材料的制备方法,如粉末冶金、电 镀、化学镀等,并探讨不同工艺对材料性能的影 响。
耐蚀合金材料的应用领域
数据处理
对实验数据进行整理、筛选和分类,提取有效信息。
结果分析
运用统计学方法对数据进行分析,揭示电化学腐蚀的规 律和影响因素。结合实验现象和理论知识,对实验结果 进行解释和讨论。
THANKS 感谢观看
速率较慢。
潮大气腐蚀
在潮湿的大气环境中,金属表面 水膜连续且较薄,氧的扩散和金 属氧化物的形成加速,腐蚀速率
增加。
湿大气腐蚀
在湿润的大气环境中,金属表面 水膜较厚,氧的扩散和金属氧化 物的形成进一步加速,同时水膜 中可能含有腐蚀性离子,导致腐
《电化学腐蚀原理》课件

电化学腐蚀的机理
1
离子迁移
电化学腐蚀过程中,离子在电解质中的迁移导致了金属表面的反应和损坏。
2
金属氧化还原
金属表面与电解质发生氧化还原反应,导致腐蚀产物的生成和金属原子的丧失。
影响电化学腐蚀的因素
电解质浓度
高浓度电解质导致更 快的离子迁移和更严 重的腐蚀。
电位
金属表面的电位与电 解质之间的电位差可 以决定腐蚀速率。
电化学腐蚀的实际应用
1 生产工艺中的电化学腐蚀控制
通过控制工艺参数和材料选择来减少腐蚀对生产设备的损坏。
2 环境保护中的电化学腐蚀控制
采用电化学方法来处理工业废水和废气,减少对环境的污染。
3 其他应用场景
电化学腐蚀也被应用于电池、防腐涂料和金属加工等领域。
总结与展望
电化学腐蚀的重要性
电化学腐蚀对工业生产和环境保护都具有重要影响,需要引起足够的重视。
温度
高温环境下,电化学 腐蚀速率通常更高。
气体影响
氧气、二氧化碳等气 体可以加速电化学腐 蚀的发生。
如何避免电化学腐蚀
1
进行防护处理
2
通过涂层、电镀等方式对金属表面进行
保护。
3
材料选择
选择抗腐蚀性能好的材料,如不锈钢或 高耐蚀合金。
确定合适的工作条件
调整电解质浓度、电位和温度等参数来 研究新材料、新工艺和新方法来进一步提高电化学腐蚀的控制效果。
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
在这个PPT课件中,我们将介绍电化学腐蚀的原理,探讨电化学腐蚀的机理 以及影响因素,并讨论如何避免和应用电化学腐蚀。
什么是电化学腐蚀
定义
电化学腐蚀是一种通过离子迁移和金属氧化还原 反应导致金属表面遭受损坏的过程。
第2章1腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学ppt课件

O2 + H2O + 4e → 4OH电子由阳极区提供,产生的OH-使pH值升高,酚酞显示出粉红色。 在浓差的推动下,Fe2+和OH—相互扩散,在水滴中部出现棕黄色的铁锈。
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
蓝色、阳极
氧化反应; 正极(Anode): 电势高,电子流入,发生
还原反应。
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
例2. 原电池 锌锰干电池结构
NH4Cl, ZnCl2和MnO2 浆状物 正极:石墨 (带铜帽) 负极:锌(外壳)
棕色、铁锈
蓝色、阳极 红色、阴极
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
使用的指示剂的浓度应尽可能低,否则会干扰上述的电极过程。
2Fe - 4e → Fe2+ 阴极过程:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
例如,过多的K3[Fe(CN)6],可能发生Fe(CN)63-的还原,消耗 电子,提供阴极过程,而K3[Fe(CN)6]2的沉淀在阳极区,也可能使氧更 难于进入,加速阳极过程。因此K3[Fe(CN)6]的浓度应尽可能低,最好 只显示兰色而无沉淀。
溶解 氧化反应、阳极
氢气析出 还原反应、阴极
将Zn和Cu放入稀硫酸中并用导线相互连接,
就构成Zn-Cu原电池。于是在Zn电极上发生Zn
的溶解,而在Cu电极上析出氢气,两电极间有
电流流动。在电池作用中发生金属氧化反应的
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
蓝色、阳极
氧化反应; 正极(Anode): 电势高,电子流入,发生
还原反应。
病原体侵入机体,消弱机体防御机能 ,破坏 机体内 环境的 相对稳 定性, 且在一 定部位 生长繁 殖,引 起不同 程度的 病理生 理过程
例2. 原电池 锌锰干电池结构
NH4Cl, ZnCl2和MnO2 浆状物 正极:石墨 (带铜帽) 负极:锌(外壳)
棕色、铁锈
蓝色、阳极 红色、阴极
第二章 腐蚀的电化学基础电化学腐蚀热力学
§2.1 腐蚀原电池
使用的指示剂的浓度应尽可能低,否则会干扰上述的电极过程。
2Fe - 4e → Fe2+ 阴极过程:4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3↓
例如,过多的K3[Fe(CN)6],可能发生Fe(CN)63-的还原,消耗 电子,提供阴极过程,而K3[Fe(CN)6]2的沉淀在阳极区,也可能使氧更 难于进入,加速阳极过程。因此K3[Fe(CN)6]的浓度应尽可能低,最好 只显示兰色而无沉淀。
溶解 氧化反应、阳极
氢气析出 还原反应、阴极
将Zn和Cu放入稀硫酸中并用导线相互连接,
就构成Zn-Cu原电池。于是在Zn电极上发生Zn
的溶解,而在Cu电极上析出氢气,两电极间有
电流流动。在电池作用中发生金属氧化反应的
2024年度第二章金属电化学腐蚀原理ppt课件

使用方法
可将缓蚀剂直接添加到腐蚀介质中,或通过浸泡 、涂刷等方式应用于金属表面。
效果评价
通过失重法、电化学测试等方法对缓蚀剂的效果 进行评价,确保防护措施的有效性。
2024/2/3
22
06
实验方法与技术手段在金属电化学腐蚀研 究中应用
2024/2/3
23
实验室模拟加速试验方法介绍
盐雾试验
通过模拟海洋大气环境,加速金属腐蚀过程,评估金属材料的耐腐 蚀性。
能和腐蚀行为。
2024/2/3
16
环境因素影响
2024/2/3
介质性质
01
介质的酸碱度、氧化还原电位、离子浓度等性质会影响金属的
电化学腐蚀过程。
溶解氧含量
02
溶解氧是金属电化学腐蚀过程中的重要氧化剂,其含量直接影
响腐蚀速率。
温度
03
温度会影响介质的离子活度、电极反应速率和扩散速率,从而
影响金属的电化学腐蚀过程。
2024/2/3
7
阳极反应过程
金属溶解
金属原子失去电子,转化 为金属离子进入溶液,同 时释放出电子。
2024/2/3
阳极氧化
金属离子与溶液中的阴离 子结合,形成金属氧化物 或氢氧化物。
阳极极化
阳极电位向正方向移动, 使得金属溶解速度减缓。
8
阴极反应过程
溶液中的氧化剂接受电子
溶液中的氧化剂(如氧气、氢离子等 )在阴极接受电子,被还原。
01
02
03
经济损失
电化学腐蚀会导致金属材 料的失效和破坏,给工业 生产和日常生活带来巨大 经济损失。
2024/2/3
安全隐患
电化学腐蚀会降低金属材 料的机械性能和耐腐蚀性 能,增加设备故障和安全 事故的风险。
《电化学腐蚀原理》PPT课件

水膜酸性较强
H2O+CO2
H2CO3
H++HCO3-
负极 (Fe) Fe-2e-=Fe2+
正极 (C) 2H++2e-=H2↑
〔2〕吸氧腐蚀 水膜酸性较弱或中性
O2
负极(Fe):2FFee -- 24ee--== F2eF2e+2+ 正极 (C):2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
*铁锈的生成
e、电化学
在轮船船壳水线以下局部镶上Zn块,来防止 船壳的腐蚀
ne-
正极:被保护金属 负极:外加一种更活泼的金属
e-
e-
Fe
e-
e-
Al
例1、以下表达正确的为
A、原电池中阳离子向负极移动 B、原电池中的负极发生氧化反响 C、马口铁〔镀锡〕的外表一旦破损,铁 腐蚀加快 D、白铁〔镀锌〕的外表一旦破损,铁腐 蚀加快
Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3生x)成H2的OFe2O3·xH2O就是铁锈 。
4、金属的防护 〔1〕腐蚀因素: 金属本性、介质 〔2〕方法
a、涂层:外表涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷 b、电镀、喷镀:白铁皮〔Zn〕、马口铁〔Sn〕 c、外表钝化:枪炮外表致密的Fe3O4保护膜 d、合金:不锈钢——铁铬合金 e、电化学
《电化学腐蚀原理》PPT 课件
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金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版

8
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子,进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子,发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动,形成闭合回 路,维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
2024/3/28
19
缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等,通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜,
减缓金属的腐蚀速率。
2024/3/28
有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物,通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用,发挥协同作用,提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质,提高其 耐蚀性,如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层,提高金属的耐蚀性 能。
18
阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位,使其成为阴 极而得到保护,如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上,使其 成为阳极并形成致密的氧化膜,从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期,降低成本,同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异,结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
2024/3/28
25
06
金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
2024/3/28
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子,进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子,发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动,形成闭合回 路,维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
2024/3/28
19
缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等,通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜,
减缓金属的腐蚀速率。
2024/3/28
有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物,通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用,发挥协同作用,提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质,提高其 耐蚀性,如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层,提高金属的耐蚀性 能。
18
阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位,使其成为阴 极而得到保护,如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上,使其 成为阳极并形成致密的氧化膜,从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期,降低成本,同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异,结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
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06
金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
2024/3/28
《腐蚀电化学原理、方法及应用》教学课件—00材料保护绪论

1 厦门大学
化学系
林昌健
2 湖南大学
化学化工学院
余刚
3 华中科技大学
化学系
郭兴蓬
4 大连理工大学
化学
彭乔
5 北京科技大学
材料科学与工程学院 李晓刚
6 北京化工大学
7 哈尔滨工程大学 化工学院电化学工程系 张密林
8 南京工业大学
化学化工学院
9 华东理工大学
10 中国海洋大学
化学化工学院
杜敏
11 沈阳工业大学
一、石油化工领域的金属腐蚀
人类文明的进步与日新月异的材料是分不开的。 历史学家甚至用材料的名称标记不同的时代: 石器时代、青铜器时代、铁器时代等。
但材料有一个致命弱点——腐蚀(Corrosion)!
1.被腐蚀得千疮百孔的油管
2.油井套管被腐蚀后的超声电视照片
3.油管被腐蚀后的形貌(内侧)
4.腐蚀前后新、旧抽油杆的对比
材料科学与工程学院 林翠
龚敏
工业装备与控制工程学院
化学化工学院应用化学 魏子栋
材料学院
高延敏
化学与环境工程系
4.2 金属腐蚀与防护的研究
*中科院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室 (沈阳)”, *中国石油天然气集团公司石油管材研究所(西安) 的“腐蚀实验室”, *中国科学院青岛海洋研究所(青岛) *北京航空材料研究院(621研究所)
16年的防腐蚀费用:﹤200万元
节约的费用:?
▪ 只要采取正确的防护措施,1/3的损 失可以避免。
电化学保护
在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块,来防止 船壳的腐蚀
ne-
正极:被保护金属 负极:外加一种更活泼的金属
e-
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高三化学一轮复习金属电化学腐蚀的归纳与应用PPT.pptx

金属电化学腐蚀的归纳与应用 金属电化学腐蚀的归纳与应用 相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。
请大家根据金属腐蚀的本质,思考 可以采取什么措施防腐? 刷漆、涂油、镀膜、制成合金等 讨论:防止金属腐蚀的电化学防护法
二、金属的电化学防腐
1.原理 防止金属失电子 2.牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时, 让被保护金属做正极, 活泼金属做负极。
2.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( C.溴化亚铁溶液中通入足量氯气:2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
)
A.在饱和氯化铁溶液中逐滴加入烧碱溶液,产生红褐色沉淀
A.4.0g B.2.3g C.1.2g D.1.8g
B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
20.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
D.乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物之间能发生反应
7.下列有关化学用语表示正确的有( )
⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片
以硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫:Na2S2O3+ H2SO4==Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O为例,在不同浓度和温度条件下分别进行
2号试管: 吸氧腐蚀 负极: 2Fe - 4e- =2Fe2+ 正极: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH电池反应: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 进一步反应: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3 分解生成 Fe2O3 ·xH2O
请大家根据金属腐蚀的本质,思考 可以采取什么措施防腐? 刷漆、涂油、镀膜、制成合金等 讨论:防止金属腐蚀的电化学防护法
二、金属的电化学防腐
1.原理 防止金属失电子 2.牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时, 让被保护金属做正极, 活泼金属做负极。
2.相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是( C.溴化亚铁溶液中通入足量氯气:2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
)
A.在饱和氯化铁溶液中逐滴加入烧碱溶液,产生红褐色沉淀
A.4.0g B.2.3g C.1.2g D.1.8g
B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
20.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
D.乙和丁两元素的最高价氧化物的水化物之间能发生反应
7.下列有关化学用语表示正确的有( )
⑥石英钟⑦水晶项链⑧硅太阳能电池⑨光导纤维⑩计算机芯片
以硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫:Na2S2O3+ H2SO4==Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O为例,在不同浓度和温度条件下分别进行
2号试管: 吸氧腐蚀 负极: 2Fe - 4e- =2Fe2+ 正极: O2 + 2H2O + 4e- = 4OH电池反应: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 进一步反应: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Fe(OH)3 分解生成 Fe2O3 ·xH2O
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若ν >ν,则电极总反应速度ν=ν-ν,电极做阴极;
若ν<ν,则电极总反应速度ν=ν-ν,电极做阳极。
电极反应速度的定义
• 通常用单位时间内发生反应的物质的量来 定义化学反应速度,用符号ν表示。
电极反应是一种异相的界面反应。异相化学反应速度 常用单位面积、单位时间内发生反应的物质的量x来 表示,即:
O + ne
R
室温下某些电极反应的交换电流密度
电极材料
电极反应
Pt 2H+ + 2e
H2
Hg 2H+ + 2e
H2
Ni Ni2+ + 2e
Ni
Fe Fe2+ + 2e
Fe
Co Co2+ + 2e
Co
Cu Cu2+ + 2e
Cu
Zn Zn2+ + 2e
Zn
Hg Hg2Cl2+2e 2Hg+Cl-
溶液组成及浓度
0.1mol/L H2SO4 0.5mol/L H2SO4 1.0mol/L NiSO4 1.0mol/L FeSO4 1.0mol/L CoCl2 1.0mol/L CuSO4 1.0mol/L ZnSO4 饱和KCl
i0,A/cm2
10-3 5×10-13 2×10-9 10-8 8×10-7 2×10-5 2×10-5 ?
第3章 金属腐蚀动力学
第3章 电化学腐蚀动力学
20世纪40年代末、50年代初发展起来的电化学动力学是研究非 平衡体系的电化学行为及动力学过程的一门科学. 电化学动力学中的一些理论在金属腐蚀与防护领域中的应用就 构成了电化学腐蚀动力学的研究内容; 1.金属电化学腐蚀的电极行为与机理; 2.金属电化学腐蚀速度及其影响因素等。
电化学反应至少包括三个过程:
1.阳极过程:Fe → Fe2+ +2e 氧化反应 2.阴极过程:Cu2+ + 2e → Cu 还原反应 3. 传质过程: (液相传质过程)
传质过程的三种方式: 迁移(migration)、扩散(diffusion)及对流(convection)。
电极反应O + ne → R不是一个简单的过程
V = x / S·t
x: 发生电极反应的物质的量,(mol), S: 电极面积, (m2); t: 为反应时间。若时间以s为单位,则v的SI单位为 molm-2s-1。
V与电流密度的关系
• 法拉第定律:在电极上发生反应的物质的量x和通 过电极的电量Q成正比,即
x= Q / nF 则: V= x / St
• 电池接通后,阴极电位负 移,阳极电位正移。结果 使腐蚀电池的电位差减小, 腐蚀电流急剧降低,这种 现象称为电池的极化作用。
•极化定义:当电极上有净电流通过时,电极电位显 著偏离了未通电时开路电位(平衡电位或非平衡的稳 态电位)的现象叫做电极的极化( polarization)。
3.2.2 极化原因及类型
一个最简单的电极反应至少包含几个串联的、互相连续的单 元步骤:液相传质步骤、电子转移步骤和生成新相。
电极反应过程的速度控制步骤
为什么铝的标准电极电位很负(-1.662V),但比铁要耐蚀?
3.1 电化学反应速度Байду номын сангаас
3.1.1 电极过程 1.学习几个基本概念
电极系统
两层含义:
电子导体相(金属)
(1)由两个相组成:
离子导体相(电解质)
(2)在“金属/电解质” 界面上有电荷转移,
电极系统和电极反应
电极系统
Zn
Zn2+ + 2e
电极系统发生的电荷 转移和化学反应,称 为电极反应。
3.1.3 交换电流密度
• 如果电极上没有净电流通过,电极处于平衡状态, 其电极电位为平衡电位Ee。
O + ne
R
此平衡电位下,阴极反应速度和阳极反应速度相等, 方向相反,即
i i i0
交换电流密度
• 在平衡状态下,同一电极上大小相等、方 向相反的电流密度称为交换电流密度,简 称交换电流,以i0表示。
=Q / StnF =It / StnF = i / nF
V与电流密度的关系
i = nFv
i 的单位: A/m2 ,v 的单位: mol/m2s, F = 96500C/mol
电极上的电流密度与化学反应速度成正比 • 常用电流密度(单位电极截面上通过的电流,SI单
位为Am-2)来表示电化学反应速度的大小。
R=230Ω。
I0→0
通电瞬间,电池通过的电流应为:
I始=(E0,Cu - E0,Zn)/R =[0.05-(-0.80)]/230 = 3.7×10ˉ3A = 3.7mA
但短路后几秒,电流逐渐减小,最后达到一稳定值:0.2mA。
• 什么原因?
欧姆定律:I = E / R 影响电池电流大小的因素有两个, 一是电池的电阻,二是两电极间的电位差。
• 交换电流密度和平衡电极电位是从不同的 角度描述平衡电极状态的两个参数。
• 平衡电极电位是从静态性质(热力学函数) 得出的,而i 0则是体系的动态性质。
• 无法由电流表直接测试,但可以用各种暂 态和稳态的方法间接求得。
3.2 极化作用
• 3.2.1 腐蚀电池的极化现象
通电前的一些参数:
E0,Zn=-0.80V,E0,Cu = 0.05V
交换电流密度的意义
• i 0数值很大,表明电极上可以通过很大的外 电流,而电极电位改变很小,表明这种电 极反应的可逆性大;
i 0数值很小,说明电极上只要有少量的外电流 通过,就会引起电极电位较大的改变,表明这 种电极反应的可逆性小,
意义:可以根据交换电流密度的大小估计某一 电极的可逆性以及衡量电化学平衡到达的速度。
3.1.2 电极反应速度
• 任何一个电极反应都可以写成如下的通式:
O + ne
R
• 当电极反应按正向(还原方向)进行时,阴极反应,
反应速度用
v
表示。
• 当电极反应按逆向(氧化方向)进行时,阳极反应,
反应速度用
v
表示。
O + ne
R
• 当电极处于平衡时,正、逆反应速度相等,即
v
=v
;
当电极处于非平衡时,净反应速度为两过程速度 之差,
一般电极反应的途径
• 电极反应的步骤
一个电极反应至少需包括如下连续步骤: (1) 液相传质:溶液中的反应物向电极界面迁移。 (2) 电子转移(放电):反应物在电极界面上发生 电化学反应,放出电子(氧化)或得到电子(还原), 转变为产物。 (3) 液相传质或新相生成:产物如果是离子, 向溶液内部迁移;如果是固体或气体,则有新 相生成。