金属的腐蚀和防护.ppt

金属腐蚀 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。,看后：你有何感想？,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Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。,金属的腐蚀和防护,在潮湿的空气中，纯铁腐蚀得快，还 是生铁腐蚀得快？为什么？,思考:构成原电池的条件是什么?,1、活泼性不同的两个电极； 2、电解质溶液； 3、形成闭合回路。,1、电化学腐蚀,（1）定义：,不纯的金属（或合金）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。,正极： 2H+ 2e- =H2 ,负极： Fe - 2e- = Fe2+,a:,电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ,分析：当钢铁处于酸性环境中时，易发生析氢腐蚀；,请根据原电池原理，写出电极反应式及电池反应方程式。,b：,负极： 2Fe - 4e- =2 Fe2+,正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2,分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O Fe(OH)3脱去一部分水生成的铁锈(Fe2O3xH2O),b： 进一步反应：,析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。,金属跟接触到的物质（如O2、CI2、SO2等） 直接发生化学反应而引起的腐蚀。,2、化学腐蚀,（1）定义：,（2）影响因素：,金属的活泼性 环境的温度 氧化剂浓度等,石油管道内壁的严重腐蚀,知识总结,金属阳离子,失e-,氧化反应,3、金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,一、金属的电化学腐蚀,金属原子,2、金属腐蚀的本质：,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现象。,M ne-Mn+,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较:,金属跟非金属单质或非电解质液体直接接触,不纯金属或合金 跟电解质溶液接触,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,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。,电极反应,负极Fe(- ),Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e- =2Fe2+,正极C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e- =4OH-,总反应:,Fe+2H+ =Fe2+ +H2 ,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,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。,2.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。,是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池，铁作原电池的负极，因此铁易被腐蚀而生锈。,请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？,金属的防护,1、影响金属腐蚀的因素,2、金属防护的常用方法,改变金属的内部结构：如将钢铁制成不锈钢。 在金属表面覆盖保护层：如涂油漆，镀Zn、Sn等。 在要保护的金属上连接一种比该种金属更易失去 电子的金属（形成原电池保护）。,本性本身的性质和杂质的活动性； 外界条件温度及介质,排除造成腐蚀的因素,除此以外还有其它防护方法？,原理 ：,形成原电池反应时，让被保护金属做正极(阴极)，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。,1.牺牲阳极的阴极保护法,二、金属的电化学防护,牺牲阳极的阴极保护法示意图,船身如何防腐蚀的？,用牺牲锌块的方法来保护,船身上装锌块,2.外加电流的阴极保护法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,外加电流的阴极保护法示意图,小结：三、金属的防护,1）金属腐蚀快慢的判断,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 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,改变金属内部结构:合金,覆盖保护层:漆镀,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,金属防护的几种重要方法 在金属表面覆盖保护层。 改变金属内部的组织结构，制成合金。 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。,小结,探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？ 探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？,1下列叙述中正确的是（ ） 锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀 钢铁表面常易锈蚀生成 Fe2O3 H2O A. 都正确 B. C. D. 2埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是（ ） A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松透气的土壤中 C. 在干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中,B,C,3为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是（ ） A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨，一同浸入海水中 C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极 4白铁皮（镀锌）发生析氢腐蚀时，若有0.2mol电子发生转移，下列说法正确的是（ ） A.有6.5g锌被腐蚀 B.在标准状况下有22.4L氢气放出 C.有2.8g铁被腐蚀 D.在标准状况下有2.24L气体放出,C D,A D,下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢 顺序 .,Fe,Fe,C,Fe,Zn,A(海水),B(海水),C(海水),D(海水),F(天然水),E(海水),拓展练习,课堂练习,如图, 水槽中试管内有一