第6章 化学反应和材料的保护
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
常用的碱性发蓝工艺是将钢铁零件放入高浓度的碱(NaOH) 和氧化剂 (NaNO2, NaNO3) 溶液中，在140 ~ 150℃下进行处理， 其反应主要是氧化还原反应和水解反应：
3 Fe + NaNO2 + 5 NaOH ＝3 Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 + NaNO2 + 5 H2O ＝ 3 Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH Na2FeO2 + Na2Fe2O4 + 2 H2O ＝ Fe3O4 ↓+ 4 NaOH (亚铁酸钠) (铁酸钠)
＞+0. 815
稳定 (贵金属)
只在含氧的酸性介质中发 Pd, Ir, Pt, 生吸氧腐蚀，或在含有生 Au 存配合物的介质中才能发
生腐蚀
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
不锈钢不是万能材料
不锈钢并不是在所有情况下都不生锈，也并非是最 耐腐蚀的材料。它是由含铬 11. 5% ~ 30%，含镍低于 22%，加上其他少量合金元素所组成的，包括30种以上 不同合金系列的通称。不锈钢虽然在耐腐蚀方面有着良 好的性能，但并不耐所有腐蚀剂。在某些情况下，例如 上节所述的含氯化物的介质或被用作受应力的结构时， 不锈钢还不及普通结构钢耐腐蚀。有大量的腐蚀事故可 以直接归结为对不锈钢选材的不慎或把它当作最好的万 能材料之故，实际上不锈钢仅仅是耐蚀性较高而价格相 对较低的一大类材料，使用时必须慎重。
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
金属材料的替代品
在耐腐蚀性上下列五类非金属材料可代替金属材 料：(1)天然橡胶和合成橡胶；(2)塑料；(3)陶瓷；(4) 碳素材料(如石墨)；(5)木材。
一般来说，橡胶和塑料与金属材料相比较，强度 和硬度都低得多，但对氯离子和盐酸的耐蚀性却要强 得多，对浓硫酸、硝酸等氧化性酸耐蚀性则较差，对 有机溶剂的耐蚀性也较差，使用温度一般不能高于 80~90℃。陶瓷的耐蚀和耐热性都很高，但主要缺点 是太脆和抗拉强度太低。石墨的耐蚀性、导电性和导 热性能都很好，但性脆。木材在强腐蚀性环境中一般 不耐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
差异充气腐蚀 差异充气腐蚀是由于氧浓度不同
而造成的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的一 种形式，是因金属表面氧气分布不均 匀而引起的。
腐蚀过程的电极反应如下：
阴极(O2浓度较大的部位)： 阳极(O2浓度较小的部位)：
1/2 O2 +2e= 2OH Fe+2e = Fe2+
安徽理工大学化工学院 2012
也能产生析氢腐蚀； Mg, Pu, Th, Np,
在不含氧的中性水溶 Be, U, Hf, Al, Ti,
液中，有的也能产生 Zr, V, Mn, Nb, Cr,
析氢腐蚀
Zn, Ca, Fe
在含氧或氧化剂的中 Cd, In, Co, Tl, Ni, 性水溶液中，能产生 Mo, Sn, Pb 吸氧腐蚀；在酸性水
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
纯金属的耐蚀性能可根据其标准电极电位进行近 似的判断。根据 pH=7，pH=0，氧和氢的平衡电极电 位分别为 +0. 815 V， +1. 23 V 及–0. 414 V，0. 000 V， 可粗略地把金属分为四类，
安徽理工大学化工学院 2012
安徽理工大学化工学院 2012
应考虑材料使用时所处的介质种类和条件
选用材料时还应考虑材料使用时所处的介质种类 和条件，如空气的湿度、溶液的浓度、温度等。例如 对接触还原性或非氧化性的酸和水溶液的材料，通常 使用镍、铜及其合金。对于氧化性极强的条件，采用 钛和钛合金。除了氢氟酸和烧碱溶液外，金属钽和非 金属的玻璃几乎对所有介质都能耐蚀。许多年来，钽 已被认为并已被用作“完全”耐蚀材料。
H3PO4
H2PO4- + H+
HPO42- + 2 H+
PO43- + 3 H+
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
钢铁在该酸性溶液中反应生成 Fe2+，Zn2+，Mn2+ 等离子的 HPO42– 与 PO43– 的复合盐，结晶沉积于金属 表面，形成磷化保护膜。其主要反应可用下列通式表示：
例如铝合金、镁合金不应当和铜、镍、铁等电极电 势代数值较大的金属直接连接。当必须把这些不同的金 属装配在一起时，应该设法采用隔离层的办法把它们隔 开来。例如，喷绝缘漆、衬塑料或橡胶垫，或通过适当 的金属镀层过渡。若铝合金与钢铁件组合时，则需将铝 合金进行阳极氧化处理，而将钢铁镀锌或镀镍再组装在 一起。
1. 了解正确选用金属材料及代用材料的思路，理解根据 具体情况选材的重要性，特别注意不锈钢、钢、镍及镍合金、 钛及钛合金、钽的选用。
2. 了解隔绝金属材料与腐蚀性介质的接触、控制和改善 环境气体和液体介质、使用缓蚀剂等的方法和意义。
3. 掌握电极电势的应用和明确电镀时两极发生的反应及 金属在阴极的析出顺序，掌握含 CoCl2 硅胶的使用，了解缓 蚀机理。
2、析氢腐蚀 条件：水膜酸性较强。
阳极（Fe） Fe － 2e－ ＝ Fe2+
阴极（杂质） 2 H+ －2e+ ＝ H2 ↑
总反应
Fe + 2 H+ ＝ Fe2+ + H2 ↑
这种腐蚀过程中有氢气析出，所以称为析氢腐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
3、吸氧腐蚀 条件：水膜酸性很弱或中性
阳极 (Fe) 2 Fe － 4e－ ＝ 2 Fe2+ 阴极 (杂质) O2 + 2 H2O + 4 e－ ＝ 4 OH－ 总反应 2 Fe + O2 + 2 H2O ＝ 2 Fe(OH)2 这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为吸氧腐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
二、防止介质对材料的腐蚀
1，隔绝介质与材料的接触
钝化膜 氧化膜 磷化膜
镀金属保护层
2，控制和改善环境气体介质
3，控制和改善环境液体介质
安徽理工大学化工学院 2012
Biblioteka Baidu． 隔绝介质与材料的接触
钢铁发蓝
也称发黑，其结果是使钢铁表面生成一层蓝黑色致密的四氧 化三铁(Fe3O4) 薄膜，牢固地与金属表面结合。
4. 理解牺牲阳极保护法、外加电流法等电化学保护法的 应用。
5. 了解电化学腐蚀的应用；理解阳极氧化、电解抛光等
装置的两极发生的反应电解液的组成；理解化学铣切原理和
应用，了解腐蚀液的选择。
安徽理工大学化工学院 2012
金属材料的腐蚀是普遍存在的，是不可避免的。为了工程建 设、日常生活的安全性和经济性，我们有必要对金属材料及其制 品进行必要的保护。
一、化学腐蚀
单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。 它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中 不产生电流。 从温度与反应速度的关系来看，温度越高，化学腐蚀速率 越大。因而金属材料的高温抗氧化性能是材料的一项重要性能 指标。 金属与高温水蒸气反应
造成锅炉和管道严重腐蚀的重要原因之一。
Fe + H2O(g)
2 Fe + 3 H2O(g)
3 Fe + 4 H2O(g)
FeO + H2
Fe2O3 + 3 H2
Fe3O4 + 4 H2
安徽理工大学化工学院 2012
脱碳现象
钢铁中的渗碳体(Fe3C) 与高温水蒸气反应，产生脱碳现象：
Fe3C + H2O(g)
3 Fe + CO + H2
氢脆现象
由于脱碳反应及其它氧化还原反应生成的氢因扩散渗入钢铁
三、生物腐蚀 藻类、贝壳类等生物，特别是微生物在土壤、天然水、自
来水、石油及其产品、冷却切削乳状液等各种环境中都存在， 它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。生物腐蚀多为电化学腐蚀，因作用特殊，将其归 为一类。
生物腐蚀主要有下述三种情况： 1 破坏防腐物 2 代谢产物的影响 3 形成氧浓差电池
溶液中产生析氢腐蚀
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
金属的标准 热力学 电极电位/V 稳定性
可能发生的腐蚀
金属
0～+0. 815
较稳定 (半贵金属)
在不含氧的中性或酸性水 溶液中不腐蚀，只在含氧 介质中产生吸氧腐蚀
Bi, Sb, As, Cu, Rh, Hg, Ag
第六章 化学反应和材料的保护
6. 1 金属腐蚀的发生 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 6. 3 生命体及高分子材料的老化 6. 4 高分子材料的保护
安徽理工大学化工学院 2012
6. 1 金属腐蚀的发生 学习要求
1. 理解化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。 2. 掌握析氢和吸氧腐蚀的电化学机理。 3. 了解影响金属腐蚀速率的因素。
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
表6. 1 根据金属的标准电极电位近似评定其热力学稳定性
金属的标准 电极电位/V ＜–0. 414
–0. 414～0
热力学 稳定性
不稳定
不够 稳定
可能发生的腐蚀
金属
在含氧的中性水溶液 Li, Rb, K, Cs, Ra,
中，能产生吸氧腐蚀，Ba, Sr, Ca, Na, La,
内部，使钢铁产生脆性，这就是所谓的氢脆。
钢的脱碳和氢脆会造成钢的表面硬
度和内部强度的降低，造成危害。
化学腐蚀 的实质
属于一般的氧化还原反应。
金属原子
-ne被氧化
金属阳离子
安徽理工大学化工学院 2012
二、电化学腐蚀
1、腐蚀电池 钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气
中却很快就会腐蚀。 在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液，
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
钢铁磷化
钢铁磷化是把钢铁制件放入磷酸盐溶液中进行浸泡， 使其表面获得一层灰黑色不溶于水的磷酸盐薄膜（磷化 膜）。
磷化膜加工工艺简便，成本低廉。常用的磷酸盐是 磷酸二氢锰铁盐，俗名马日夫盐。分子式为： nFe(H2PO4)2·mMn(H2PO4)2，简写为 M(H2PO4)2，其中 M 表示二价的锰、铁、锌等金属元素。
安徽理工大学化工学院 2012
金属腐蚀的普遍性与危害
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叫金属腐蚀。
金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象 十分普遍。
金属腐蚀直接或间接地造成巨大的 经济损失。
金属腐蚀的分类
化学腐蚀 电化学腐蚀 生物腐蚀
金属管线被腐蚀产生许多小洞
安徽理工大学化工学院 2012
镀层的金属（如Cu，Zn， Ni，Sn等）作为阳极（连 接电源正极）
– +A V
工件
溶解后作镀层用
图6-3 电镀装置示意图
安徽理工大学化工学院 2012
电镀液（电解液）的选择直接影响着电镀质量。 例如镀铜工艺若用酸性镀铜液（基本成分为硫酸铜和 硫酸），不仅镀层粗糙，而且与基体金属结合不牢。
若以氰化物为电解液（主要由 CuCN 和 NaCN 组 成），CuCN 和过量的 NaCN 反应将生成配合物：
安徽理工大学化工学院 2012
四、金属的腐蚀速率
就同种金属而言，腐蚀速率主要受环境介质的影响，影响 因素大致有：
1、大气相对湿度对腐蚀速率的影响 2、环境温度的影响 3、氯化物的作用 4、空气中污染物质的影响 5、其他因素的影响
安徽理工大学化工学院 2012
6. 2 金属腐蚀的防护与利用
学习要求
M2+ + HPO42－ ＝ MHPO4
3 M2+ + 2 PO43－ ＝ M3(PO4)2
覆盖层也可以用金属保护层。金属保护层是以另 一种金属镀在被保护的金属制品表面上所形成的保护 层，镀层应选用耐蚀的金属。制备金属保护层有电镀、 电刷镀、渗镀、化学镀等方法。
安徽理工大学化工学院 2012
电镀
需要镀层的零件作为阴极 （连接电源负极）
根据造成金属材料腐蚀的原因和影响腐蚀速度的因素，我们 不难得出这样的结论：即防止金属腐蚀(或减缓金属腐蚀)可以从 金属本性和环境介质两个方面着手。
另外，凡事都有两面性，金属腐蚀也可被人类利用，化害为 利。
安徽理工大学化工学院 2012
一、金属材料的耐蚀性
在设计金属构件时，应注意避免两种电势差很大 的金属相接触。
它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而
被氧化。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 由于形成了原电池发生电化学作用而引起的腐蚀称为
电化学腐蚀。 金属的电化学腐蚀与原电池作用在原理上没有本质的区别。
通常把腐蚀中的原电池称为腐蚀电池。
安徽理工大学化工学院 2012
3 Fe + NaNO2 + 5 NaOH ＝3 Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 + NaNO2 + 5 H2O ＝ 3 Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH Na2FeO2 + Na2Fe2O4 + 2 H2O ＝ Fe3O4 ↓+ 4 NaOH (亚铁酸钠) (铁酸钠)
＞+0. 815
稳定 (贵金属)
只在含氧的酸性介质中发 Pd, Ir, Pt, 生吸氧腐蚀，或在含有生 Au 存配合物的介质中才能发
生腐蚀
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
不锈钢不是万能材料
不锈钢并不是在所有情况下都不生锈，也并非是最 耐腐蚀的材料。它是由含铬 11. 5% ~ 30%，含镍低于 22%，加上其他少量合金元素所组成的，包括30种以上 不同合金系列的通称。不锈钢虽然在耐腐蚀方面有着良 好的性能，但并不耐所有腐蚀剂。在某些情况下，例如 上节所述的含氯化物的介质或被用作受应力的结构时， 不锈钢还不及普通结构钢耐腐蚀。有大量的腐蚀事故可 以直接归结为对不锈钢选材的不慎或把它当作最好的万 能材料之故，实际上不锈钢仅仅是耐蚀性较高而价格相 对较低的一大类材料，使用时必须慎重。
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
金属材料的替代品
在耐腐蚀性上下列五类非金属材料可代替金属材 料：(1)天然橡胶和合成橡胶；(2)塑料；(3)陶瓷；(4) 碳素材料(如石墨)；(5)木材。
一般来说，橡胶和塑料与金属材料相比较，强度 和硬度都低得多，但对氯离子和盐酸的耐蚀性却要强 得多，对浓硫酸、硝酸等氧化性酸耐蚀性则较差，对 有机溶剂的耐蚀性也较差，使用温度一般不能高于 80~90℃。陶瓷的耐蚀和耐热性都很高，但主要缺点 是太脆和抗拉强度太低。石墨的耐蚀性、导电性和导 热性能都很好，但性脆。木材在强腐蚀性环境中一般 不耐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
差异充气腐蚀 差异充气腐蚀是由于氧浓度不同
而造成的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的一 种形式，是因金属表面氧气分布不均 匀而引起的。
腐蚀过程的电极反应如下：
阴极(O2浓度较大的部位)： 阳极(O2浓度较小的部位)：
1/2 O2 +2e= 2OH Fe+2e = Fe2+
安徽理工大学化工学院 2012
也能产生析氢腐蚀； Mg, Pu, Th, Np,
在不含氧的中性水溶 Be, U, Hf, Al, Ti,
液中，有的也能产生 Zr, V, Mn, Nb, Cr,
析氢腐蚀
Zn, Ca, Fe
在含氧或氧化剂的中 Cd, In, Co, Tl, Ni, 性水溶液中，能产生 Mo, Sn, Pb 吸氧腐蚀；在酸性水
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
纯金属的耐蚀性能可根据其标准电极电位进行近 似的判断。根据 pH=7，pH=0，氧和氢的平衡电极电 位分别为 +0. 815 V， +1. 23 V 及–0. 414 V，0. 000 V， 可粗略地把金属分为四类，
安徽理工大学化工学院 2012
安徽理工大学化工学院 2012
应考虑材料使用时所处的介质种类和条件
选用材料时还应考虑材料使用时所处的介质种类 和条件，如空气的湿度、溶液的浓度、温度等。例如 对接触还原性或非氧化性的酸和水溶液的材料，通常 使用镍、铜及其合金。对于氧化性极强的条件，采用 钛和钛合金。除了氢氟酸和烧碱溶液外，金属钽和非 金属的玻璃几乎对所有介质都能耐蚀。许多年来，钽 已被认为并已被用作“完全”耐蚀材料。
H3PO4
H2PO4- + H+
HPO42- + 2 H+
PO43- + 3 H+
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
钢铁在该酸性溶液中反应生成 Fe2+，Zn2+，Mn2+ 等离子的 HPO42– 与 PO43– 的复合盐，结晶沉积于金属 表面，形成磷化保护膜。其主要反应可用下列通式表示：
例如铝合金、镁合金不应当和铜、镍、铁等电极电 势代数值较大的金属直接连接。当必须把这些不同的金 属装配在一起时，应该设法采用隔离层的办法把它们隔 开来。例如，喷绝缘漆、衬塑料或橡胶垫，或通过适当 的金属镀层过渡。若铝合金与钢铁件组合时，则需将铝 合金进行阳极氧化处理，而将钢铁镀锌或镀镍再组装在 一起。
1. 了解正确选用金属材料及代用材料的思路，理解根据 具体情况选材的重要性，特别注意不锈钢、钢、镍及镍合金、 钛及钛合金、钽的选用。
2. 了解隔绝金属材料与腐蚀性介质的接触、控制和改善 环境气体和液体介质、使用缓蚀剂等的方法和意义。
3. 掌握电极电势的应用和明确电镀时两极发生的反应及 金属在阴极的析出顺序，掌握含 CoCl2 硅胶的使用，了解缓 蚀机理。
2、析氢腐蚀 条件：水膜酸性较强。
阳极（Fe） Fe － 2e－ ＝ Fe2+
阴极（杂质） 2 H+ －2e+ ＝ H2 ↑
总反应
Fe + 2 H+ ＝ Fe2+ + H2 ↑
这种腐蚀过程中有氢气析出，所以称为析氢腐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
3、吸氧腐蚀 条件：水膜酸性很弱或中性
阳极 (Fe) 2 Fe － 4e－ ＝ 2 Fe2+ 阴极 (杂质) O2 + 2 H2O + 4 e－ ＝ 4 OH－ 总反应 2 Fe + O2 + 2 H2O ＝ 2 Fe(OH)2 这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为吸氧腐蚀。
安徽理工大学化工学院 2012
二、防止介质对材料的腐蚀
1，隔绝介质与材料的接触
钝化膜 氧化膜 磷化膜
镀金属保护层
2，控制和改善环境气体介质
3，控制和改善环境液体介质
安徽理工大学化工学院 2012
Biblioteka Baidu． 隔绝介质与材料的接触
钢铁发蓝
也称发黑，其结果是使钢铁表面生成一层蓝黑色致密的四氧 化三铁(Fe3O4) 薄膜，牢固地与金属表面结合。
4. 理解牺牲阳极保护法、外加电流法等电化学保护法的 应用。
5. 了解电化学腐蚀的应用；理解阳极氧化、电解抛光等
装置的两极发生的反应电解液的组成；理解化学铣切原理和
应用，了解腐蚀液的选择。
安徽理工大学化工学院 2012
金属材料的腐蚀是普遍存在的，是不可避免的。为了工程建 设、日常生活的安全性和经济性，我们有必要对金属材料及其制 品进行必要的保护。
一、化学腐蚀
单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。 它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中 不产生电流。 从温度与反应速度的关系来看，温度越高，化学腐蚀速率 越大。因而金属材料的高温抗氧化性能是材料的一项重要性能 指标。 金属与高温水蒸气反应
造成锅炉和管道严重腐蚀的重要原因之一。
Fe + H2O(g)
2 Fe + 3 H2O(g)
3 Fe + 4 H2O(g)
FeO + H2
Fe2O3 + 3 H2
Fe3O4 + 4 H2
安徽理工大学化工学院 2012
脱碳现象
钢铁中的渗碳体(Fe3C) 与高温水蒸气反应，产生脱碳现象：
Fe3C + H2O(g)
3 Fe + CO + H2
氢脆现象
由于脱碳反应及其它氧化还原反应生成的氢因扩散渗入钢铁
三、生物腐蚀 藻类、贝壳类等生物，特别是微生物在土壤、天然水、自
来水、石油及其产品、冷却切削乳状液等各种环境中都存在， 它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。生物腐蚀多为电化学腐蚀，因作用特殊，将其归 为一类。
生物腐蚀主要有下述三种情况： 1 破坏防腐物 2 代谢产物的影响 3 形成氧浓差电池
溶液中产生析氢腐蚀
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
金属的标准 热力学 电极电位/V 稳定性
可能发生的腐蚀
金属
0～+0. 815
较稳定 (半贵金属)
在不含氧的中性或酸性水 溶液中不腐蚀，只在含氧 介质中产生吸氧腐蚀
Bi, Sb, As, Cu, Rh, Hg, Ag
第六章 化学反应和材料的保护
6. 1 金属腐蚀的发生 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 6. 3 生命体及高分子材料的老化 6. 4 高分子材料的保护
安徽理工大学化工学院 2012
6. 1 金属腐蚀的发生 学习要求
1. 理解化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。 2. 掌握析氢和吸氧腐蚀的电化学机理。 3. 了解影响金属腐蚀速率的因素。
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
表6. 1 根据金属的标准电极电位近似评定其热力学稳定性
金属的标准 电极电位/V ＜–0. 414
–0. 414～0
热力学 稳定性
不稳定
不够 稳定
可能发生的腐蚀
金属
在含氧的中性水溶液 Li, Rb, K, Cs, Ra,
中，能产生吸氧腐蚀，Ba, Sr, Ca, Na, La,
内部，使钢铁产生脆性，这就是所谓的氢脆。
钢的脱碳和氢脆会造成钢的表面硬
度和内部强度的降低，造成危害。
化学腐蚀 的实质
属于一般的氧化还原反应。
金属原子
-ne被氧化
金属阳离子
安徽理工大学化工学院 2012
二、电化学腐蚀
1、腐蚀电池 钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气
中却很快就会腐蚀。 在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液，
安徽理工大学化工学院 2012
第6章 化学反应和材料的保护
金属腐蚀的防护和利用
钢铁磷化
钢铁磷化是把钢铁制件放入磷酸盐溶液中进行浸泡， 使其表面获得一层灰黑色不溶于水的磷酸盐薄膜（磷化 膜）。
磷化膜加工工艺简便，成本低廉。常用的磷酸盐是 磷酸二氢锰铁盐，俗名马日夫盐。分子式为： nFe(H2PO4)2·mMn(H2PO4)2，简写为 M(H2PO4)2，其中 M 表示二价的锰、铁、锌等金属元素。
安徽理工大学化工学院 2012
金属腐蚀的普遍性与危害
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叫金属腐蚀。
金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象 十分普遍。
金属腐蚀直接或间接地造成巨大的 经济损失。
金属腐蚀的分类
化学腐蚀 电化学腐蚀 生物腐蚀
金属管线被腐蚀产生许多小洞
安徽理工大学化工学院 2012
镀层的金属（如Cu，Zn， Ni，Sn等）作为阳极（连 接电源正极）
– +A V
工件
溶解后作镀层用
图6-3 电镀装置示意图
安徽理工大学化工学院 2012
电镀液（电解液）的选择直接影响着电镀质量。 例如镀铜工艺若用酸性镀铜液（基本成分为硫酸铜和 硫酸），不仅镀层粗糙，而且与基体金属结合不牢。
若以氰化物为电解液（主要由 CuCN 和 NaCN 组 成），CuCN 和过量的 NaCN 反应将生成配合物：
安徽理工大学化工学院 2012
四、金属的腐蚀速率
就同种金属而言，腐蚀速率主要受环境介质的影响，影响 因素大致有：
1、大气相对湿度对腐蚀速率的影响 2、环境温度的影响 3、氯化物的作用 4、空气中污染物质的影响 5、其他因素的影响
安徽理工大学化工学院 2012
6. 2 金属腐蚀的防护与利用
学习要求
M2+ + HPO42－ ＝ MHPO4
3 M2+ + 2 PO43－ ＝ M3(PO4)2
覆盖层也可以用金属保护层。金属保护层是以另 一种金属镀在被保护的金属制品表面上所形成的保护 层，镀层应选用耐蚀的金属。制备金属保护层有电镀、 电刷镀、渗镀、化学镀等方法。
安徽理工大学化工学院 2012
电镀
需要镀层的零件作为阴极 （连接电源负极）
根据造成金属材料腐蚀的原因和影响腐蚀速度的因素，我们 不难得出这样的结论：即防止金属腐蚀(或减缓金属腐蚀)可以从 金属本性和环境介质两个方面着手。
另外，凡事都有两面性，金属腐蚀也可被人类利用，化害为 利。
安徽理工大学化工学院 2012
一、金属材料的耐蚀性
在设计金属构件时，应注意避免两种电势差很大 的金属相接触。
它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而
被氧化。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 由于形成了原电池发生电化学作用而引起的腐蚀称为
电化学腐蚀。 金属的电化学腐蚀与原电池作用在原理上没有本质的区别。
通常把腐蚀中的原电池称为腐蚀电池。
安徽理工大学化工学院 2012