电化学(金属腐蚀与防护)2.ppt

1、了解电化学、金属的电化学腐蚀和防护、电化学知识应用金属制品的防护、教学目标、1、金属腐蚀的本质和分类，尤其是电化学腐蚀的原理。 2、学习金属防护的方法，提高分析、解决生产生活中的实际问题的能力。 在现代社会，金属材料的使用量越来越多，品种也越来越多。 可以毫不夸张地说，金属材料是现代物质文明的基础。 但是，需要注意的是，金属材料静静地受到了破坏腐蚀。 全世界每年因腐蚀而损失的金属材料数量相当多。 因此，金属防腐问题是世界科学技术领域研究的重要内容。 金属腐蚀损失我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占我国钢铁年产量的十分之一，金属腐蚀损失占国内生产总值的2%4%。 各国的调查结果显示

2、，一般来说，金属腐蚀造成的经济损失约为该国国民生产总值的4%。 根据国外统订，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，其中不包括腐蚀造成的停产、减产和爆炸等造成的间接损失。 金属腐蚀的主要危害不仅是金属本身的损失，金属制品的结构破坏造成的损失也比金属本身大得难以纠正。 腐蚀不仅对经济损失造成威胁，对安全也造成威胁。 国内外发生过许多毁灭性的腐蚀事故。 比如，飞机因为某个零件破裂而坠落了。 桥梁在钢梁上发生裂缝而坍塌的油管因穿孔或裂缝而漏油，引起起火爆炸的化工厂中的酸储存槽的穿孔泄漏，会导致严重环境污染的管道和设备跑、取出、滴下、泄漏，破坏生产环境，产生有毒气体，如C

3、l2、H2S、 腐蚀的定义是指50年代，腐蚀的定义只指金属腐蚀。 “根据周围介质的不同，化学反应、电化学反应或者物理溶解引起的金属破坏。 50年代以后，随着非金属材料的发展，腐蚀定义为所有材料：“材料及其所处环境发生反应，材料和材料性质恶化的现象”“腐蚀是物质和周围环境的作用造成的破坏”，非金属材料的恶化、腐蚀的定义、定义：腐蚀是材料是环境介质的化学， 根据电化学和物理作用损伤的反应类型分为腐蚀类型：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀学是交叉学科(边缘学科)，涉及金属学、电化学、物理化学、流体力学、固体力学等，是一门应用性很强的学科。 减少腐蚀防护的意义损失，降低防腐成本，延长使用年限，普及腐

4、蚀和防护知识，普及先进的防腐技术，可以减少腐蚀造成的经济损失3040。腐蚀损失与防护费用和防腐程度的关系，总费用最低：腐蚀损失和防腐蚀成本最少，防腐蚀：成本支出腐蚀：导致设备损失、停工损失等，腐蚀防护的基本途径，(1)提高金属自身的耐腐蚀性：如不锈钢， 镍基合金从控制材料热力学稳定性和腐蚀动力学的两个角度改变材料的(2)环境(介质处理): 采用能够去除大气中的SO2、在水溶液中去除O2、改变溶液的pH值、在环境中加入缓蚀剂等降低环境腐蚀性的(3)靶层：金属和非金属的涂层改变材料的表面结构，采用使材料表面具有耐腐蚀特性的衬里、防锈油、防锈纸等，将材料和腐蚀介质隔开，采用腐蚀防护的基本途径，(4)

5、电化学保护(电保护): 对金属的电化学腐蚀可以通过阴极极化降低氧化反应速度， 或通过实现阳极钝化达到防腐蚀目的(5)正确的材料选择和合理的设定修订：为防止腐蚀的发生，应重视正确的材料选择和合理的设定修订。 材料整合和结构合理，结构间的连接应尽量防止产生间隙(6)腐蚀和防护的管理和教学：主观重视。 要加强腐蚀和防护管理，提高各类人员对腐蚀和防护的重视，需要建立相应的教育体制，广泛开展腐蚀和防护教育工作，提高腐蚀和防护的自觉性。 金属(电化学)腐蚀的分类，1 .自然环境腐蚀(1)大气腐蚀最普遍的腐蚀(2)土壤腐蚀最复杂的腐蚀(3)水环境(淡水和海水)腐蚀最严重的腐蚀(4)微生物腐蚀无处不在2 .工

6、业环境腐蚀(2) (2)在碱溶液中的腐蚀(3)。 在熔盐中的腐蚀(6)在液态金属中的腐蚀(物理溶解腐蚀)、腐蚀环境分类、金属(电化学)腐蚀的分类、1 .全面腐蚀(也称为均匀腐蚀)均匀的全面腐蚀2 .局部腐蚀电偶腐蚀点腐蚀(点腐蚀、点腐蚀)。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 按腐蚀形态、重量指标：金属腐蚀引起的重量变化换算成相当于每单位时间金属表面积的重量变化的数值，常用单位： mg/cm2h，深度指标：金属厚度因腐蚀而减少的量，以长度单位表示的钢铁及其制品通常是含有碳的铁合金，潮湿的环境或湿度高原因是什么？试着理解铁的电化学腐蚀的原理吧？ 怎样防腐？ 构成一次电

7、池的条件是什么？ 1、活性不同的两个电极2 .电解质溶液3 .形成闭合回路。 1、电化学腐蚀；(1)定义：不纯金属(或合金)与电解质溶液接触时，发生一次电池反应，比较活跃的金属失去电子被氧化。 根据电化学腐蚀原理(一次电池原理)，写出电极反应式及电池反应方程式。 a、吸氧腐蚀：负极： Fe - 2e-=Fe2、正极： O2 2H2O 4e-=4OH-、电池反应：2Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2、分析4 Fe (oh )2o 22 h2o=4Fe (oh ) 32fe (oh )3=Fe2o3n h2o (3n ) h2o，进一步反应：例如钢铁的吸氧腐蚀b .脱氢腐蚀：电池反应： Fe

8、2H =Fe2 H2，分析：钢铁在酸性气氛中抽氢腐蚀和氧吸收腐蚀如右图所示，空气中的CO2、SO2等溶解在水中形成电解质溶液，形成原电池。 其中铁是阳极，发生氧化反应的铜是阴极，发生还原反应。 负极： FeFe2 2e(Fe被腐蚀)正极：(脱氢腐蚀)2H2eH2(储氧腐蚀)1/2O22H2e-H2O、总知识、金属阳离子、e-、氧化反应、3、M ne-Mn、与金属接触的物质(例如O2、CI2、SO2等)直接化学反应、化学腐蚀(少于电化学腐蚀)、(1)定义：(2)影响因素：金属活性环境的温度氧化剂浓度等石油管内壁的严重腐蚀、化学腐蚀与电化腐蚀的比较、金属与非金属单质直接接触、杂质金属或合金与电解质

9、溶液接触而不产生电流的电化腐蚀更为普遍， 钢铁的除氢腐蚀和吸氧腐蚀相比，Fe2O3 nH2O、(铁锈)通常同时存在两种腐蚀，但今后更为普遍。 氢解腐蚀、吸氧腐蚀、条件、水膜呈酸性。 水膜中性或酸性弱或呈碱性。 电极反应、负极Fe(-)、fe-2e-=fe2、2fe-4e-=2fe2、正极c ()、2H 2e-=H2、o22h2o4e-=即4Fe(OH)2 2H2O O2=4Fe(OH)3、联络，例1 :如图所示，在水槽中试管内有1根铁钉(2)试管液面下降时，溶液呈性质，发生腐蚀，电极反应：负极； 正极： 中性或碱、Fe2e-Fe2、O2 2H2O 4e-4OH、酸、氢分解、Fe2e-Fe2、2

10、h2e-h2、吸氧、金属腐蚀和保护知识的应用、铁锈需要空气和水的干预以及铁锈现象的原因说明如下。 对于在内河行驶的轮船，海轮容易被腐蚀。 因为海水中含有很多氯化钠等盐类，导电能力比内河的水强，在电解质溶液中容易发生电化学腐蚀。 2 .放置在南极的食品罐头盒，表面多年没有生锈。 南极的温度长年在0以下，表明了在比较高温下容易发生腐蚀。 3 .连接铜板用的铁螺丝容易生锈。 铁、铜和空气中的水蒸气构成一次电池，铁成为一次电池的负极，因此铁容易被腐蚀生锈。 4 .化工厂的废气为酸性气体时，工厂附近的铁制品容易生锈。 说明了铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易腐蚀。 5 .铁锅用完后，请洗干净使其干燥

11、。 炒完后不刷锅，剩下的菜汤会对铁锅产生什么影响？形成一次电池，会产生电化学腐蚀，铁锅生锈，原理：形成一次电池反应时，以被保护金属为正极，不发生反应，会腐蚀发挥保护作用的活跃的金属反应。 1 .牺牲阳极保护法，二，金属的电化学保护，左图：牺牲阳极的阴极保护法的示意图，船体如何防止腐蚀牺牲锌块进行保护，在船体上安装锌块，2 .把用电流施加法保护的金属和另一个附加电极作为电解槽的两极，把被保护的金属作为阴极，施加直流该方法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。 施加电流的阴极保护法的示意图，金属防腐蚀的几个重要方法是在金属表面复盖保护层：涂油、搪瓷、塑料、镀金属等。 改变金属内部的组织构造使

12、之成为合金。 将金属作为一次电池的正极或电解单元的阴极进行保护的电化学保护法：施加牺牲阳极的阴极保护法电流的阴极保护法。 小结，另外，在电化学保护法中，也有将受保护的金属作为阳极使其钝化来防止金属腐蚀的阳极钝化保护法。 如果将电源的正极与受保护的金属连接，将负极与辅助金属连接，适当地控制电压，使阳极电位成为钝化电位，则金属表面会阳极钝化，从活性状态变为钝化状态，达到金属保护的目的。 为了实施阳极保护，必须控制电压注意电流密度，阳极电位比钝化电压小反而会加速金属腐蚀，过大则有可能发生破坏钝化膜的超钝化现象，进行金属腐蚀。 一般只适用于起钝化作用的金属。 3、金属防护效果比较、金属腐蚀速度：电解单

13、元阳极一次电池负极化学腐蚀一次电池正极电解单元阴极，金属可逆电极电位金属表面氢氧超电位金属极化性能电解质溶液组成，影响金属表面腐蚀的主要因素，总结：金属腐蚀速度的判断， 根据电解原理腐蚀单电池原理腐蚀化学腐蚀是有防腐措施的同一金属的腐蚀：强电解质弱电解质，2 )金属的防护方法，改变金属内部结构：合金，展望盖电化学保护法，加电源的阴极保护法，牺牲阳极的阴极保护法，金属的防腐，1，影响金属腐蚀的因素，2，金属防护的常用方法，金属的内部结构在金属表面复盖保护层：例如涂料涂布、镀Zn、镀Sn等。 保护金属与比该金属更容易失去电子的金属连接(形成一次电池保护)。 本质本身的性质和杂质的活动性外部条件的温度和介质，排除腐蚀的原因、生活现象，使用完铁锅后要洗干净。 炒完以后不刷锅，剩下的菜汤会对铁锅产生什么影响？回答：形成一次电池，引起电化学腐蚀，铁锅生锈。自行车金属保护：资料1、铬为银白色、难溶、硬度大的金属。 化学性质稳定，常温下不会放入空气中或浸入水中生锈。 有的眼镜架、校时带、汽车灯、自行车把手和钢环、铁栅格、相机架等，经常镀铬。 不仅美丽，而且防锈。 在一些炮筒、枪管内壁，镀铬的厚度只有0.005mm，但发射一千百发子弹、子弹后铬层仍然存在。 资料2、天然水源一