金属腐蚀及防止

1、金属腐蚀失电子氧化反应2、本质1、定义当金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。 金属原子金属阳离子一般情况下，金属的电化学腐蚀中吸氧腐蚀更为主要。3. 类型化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀金属腐蚀对于金属而言，在自然界大多是以金属化合物的形态存在。从热力学的观点来看，除了少数贵金属(如金、铂等)外，各种金属都有转变成离子的趋势。因此，金属元素比它们的化合物具有更高的自由能，必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态氧化物的趋势。化学腐蚀单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。单纯由化学作用而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。金属在金属在干燥气体干燥气体或者或者无

2、导电性的非水溶液无导电性的非水溶液中的中的腐蚀，属于化学腐蚀。其中温度对化学腐蚀的腐蚀，属于化学腐蚀。其中温度对化学腐蚀的影响很大。影响很大。例如，钢的脱碳现象：例如，钢的脱碳现象：钢材在高温下与气体介质的反应：钢材在高温下与气体介质的反应： Fe3C+O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+2CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2在金属冶炼上会因此导致表面的碳含量降低，在金属冶炼上会因此导致表面的碳含量降低，金属的硬度减小，疲劳极限降低。金属的硬度减小，疲劳极限降低。电化学腐蚀当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。由于形成原电池而引起的腐蚀成为电化学腐

3、蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,腐蚀的速率一般也快得多。腐蚀机理反应过程同时有阳极失去电子的阳极反应，阴极获得电子的阴极反应以及电子的流动，其历程服从电化学动力学的基本规律。绝大多数情况下，由于金属表面组织结构不均匀，上述的一对电化学反应分别在金属表面的不同区域进行在。继而会导致在整个金属的表面组织上阳极和阴极的数目极多，面积极小，靠的极近，所以通常称它为腐蚀微电池。金属的电化学腐蚀之所以采取腐蚀微电池的形式，一方面是由于金属表面存在着各种各样的电化学不均匀性，为电化学反应的空间分离准备了客观条件；另一方面则是由于这两个反应分地区进行时遇到的阻力较小，因而在能量消耗上对反应的进行有利。但是从

4、防止和减少腐蚀的观点看，这当然是不利的，我们应当设法尽量减少或消除金属表面的电化学不均匀性。腐蚀微电池常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。同时还有差异充气腐蚀，即光滑金属片也会因电解质溶液中溶解O2量不同而引起电化学腐蚀。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。电极反应负极FeFe-2e- =Fe2+2Fe-4e- =2Fe2+正极C2H+2e- =H2O2+2H2O+4e- =4OH-总反应Fe+2H+=Fe2+ +H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍，速度快，危害更重。表1.析氢腐蚀与

5、吸氧腐蚀对比表差异充气腐蚀一般情况下，埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀反应阳极：2Fe-4e- =2Fe2+反应阴极：O2+2H2O+4e- =4OH-埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。腐蚀速率作为对金属腐蚀问题的研究的一个重要物理量，腐蚀速率一般情况以单位表面积，单位时间内的金属的失重来表示，也就是利用承重的方法来测量。影响因素：金属活泼性；金属在特

6、定介质中的电极电势和环境的酸度，湿度以及污染物等等因素。极化作用：一种离子被异号离子极化而变形的作用称为该离子的极化作用。在原电池中，极化作用使腐蚀电池的正极的电极电势代数值变得更小，使腐蚀电池的负极的电极电势代数值变得更大，导致整体原电池的电流减小，使得腐蚀的速率成百倍的减缓。金属腐蚀金属腐蚀的防止的防止1. 保护层法（1）非金属保护层 在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青、高分子材料等,使金属与腐蚀介质隔开,可达到防蚀的目的。用塑料(如聚乙烯,聚氯乙烯,聚氨脂等)喷涂金属表面,比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁,色泽鲜艳,兼具防蚀与装饰的双重功能。（2）金属保护层 这是以一种金属镀在被

7、保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层，前一种金属称为镀层金属。常用的形成金属保护层的方法包括电镀、热镀、热喷渡、化学镀、渗渡等。 热喷镀是利用气体燃烧、爆炸或电能做热源,将丝状或粉状金属加热至融化或半融化状态,并以高速喷向零件表面,从而形成一层具有特殊性能的涂层,常用的材料是Al、Zn、不锈钢等。金属接触环境使用之前先经表面预处理，用以提高材料的耐腐蚀能力。电镀是用直流电从电解液中析出金属,并在物件表面沉积而获得金属覆盖层的方法。金属覆盖层多为纯金属铬、镍、金、铂、银、铜、锡、铅、钴、锌、镉等以及某些合金如锡青铜、黄铜等。热镀又称热浸镀,是将被保护金属制品浸在熔融金属中,使其表面形成一层

8、保护性金属覆盖层,选用的金属一般是低熔点耐蚀耐热的金属,如Al、Zn等。 热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广； 热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器； 热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆； 热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。2.缓蚀剂法 (1)无机缓蚀剂：在中性或碱性介质中主要采用无机缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。主要是在金属的表面形成氧化膜或沉淀物。 (2)有机缓蚀剂：在酸性介质中，一般是含有N、S、O的有机化合物。常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。 把少量的缓蚀剂(如万分之几)加到腐蚀性介质中，就可使金属腐蚀的速率显著的减慢。这种用缓蚀剂来防止金属腐蚀的方

9、法是防腐蚀中应用得最广泛的方法之一。电化学腐蚀的速率是由阳极过程和阴极过程的极化特征所决定的。只要加入的缓蚀剂能够抑制上述过程中的一种或二种，腐蚀速率就会降低。（1）阳极保护法是在被保护金属表面通入足够大的阳极电流，使电位变正进入钝化区、腐蚀速度大大降低的方法。阳极保护法的原理是利用外加阳极极化电流使金属处于稳定的钝态。阳极保护法只适用于具有活化-钝化转变的金属在氧化性介质( 如硫酸、有机酸) 中的腐蚀防护。在含有吸附性卤素离子的介质环境中，阳极保护法是一种危险的保护方法，容易引起点蚀。3.电化学保护（2）阴极保护法是最常用的保护方法，又分为外加电流和牺牲阳极。其原理是向被保护金属补充大量的电子，使其产生阴