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第四节金属的电化学腐蚀与防护


电化学基础 第四节—— 第四节

金属的电化学腐蚀与防护

钢铁工业是国民经济重要的支柱产业,是国 民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。 钢铁是工业的骨骼和脊梁。 金属腐蚀不仅在于金属本身的损失造成经 金属腐蚀而造成的损失占到国内生产 济损失,也经常对安全构成威胁如桥梁、 济损失,也经常对安全构成威胁如桥梁、建筑物 因钢梁产生裂缝而塌陷;油管因穿孔或裂缝而漏 因钢梁产生裂缝而塌陷; 寻求防止金属腐蚀的方法具有重要意义。 寻求防止金属腐蚀的方法具有重要意义。 引起着火爆炸;船体腐蚀等。 油,引起着火爆炸;船体腐蚀等。

总值的2%~4%,了解金属腐蚀的原因和 , 总值的

一、金属的腐蚀
(一)金属腐蚀:指金属或合金跟接触的气体或液 金属腐蚀: 体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 氧化还原反应而腐蚀损耗的过程 体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 金属跟接触到的物质直接发生化 (1)化学腐蚀 : 金属跟接触到的物质直接发生化 ) 学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀 而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 (2)电化学腐蚀:不纯的金属跟电解质溶液接触时, )电化学腐蚀:不纯的金属跟电解质溶液接触时, 会发生原电池反应 比较活泼的金属失电子而被氧化, 原电池反应, 会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化, 这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

请比较下列现象的差异? 请比较下列现象的差异? 铁与酸反应,铁被腐蚀。 铁与酸反应,铁被腐蚀。 腐蚀速率较慢。 腐蚀速率较慢。

铁作负极被腐蚀, 铁作负极被腐蚀, 腐蚀速率较快。 腐蚀速率较快。

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 金属跟接触的物 条件 质反应 现象 不产生电流 反应 金属被氧化 相互 关系 电化学腐蚀 不纯金属或合金跟电 解质溶液接触 有微弱的电流产生 较活泼的金属被氧化

化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生, 化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生, 但电化学腐蚀更普遍

铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈? 铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈?

正极 酸性 介质
负极( ): 负极(Fe): 正极( ): 正极(Cu):

负极 Fe—2e— = Fe2+ 2H++2e— = H2

正极

(二)金属的电化学腐蚀

钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图 析氢腐蚀 负极 Fe—2e— = Fe2+ (Fe): ): 正极 (C): ):

钢铁的吸氧腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 吸氧腐蚀

Fe—2e— = Fe2+ 2H2O+O2+4e— = 4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2

2H++2e— = H2 ↑

总反应: 总反应: Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑

钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条件 电 负极 负极Fe(-) 极 反 正极C(+) 正极 应 水膜呈酸性 水膜呈酸性 Fe-2e--=Fe2+ 2H+ + 2e--=H2↑ Fe +2H+ = Fe2+ + H2↑ 总反应

吸氧腐蚀
水膜呈中性或酸性很弱 水膜呈中性或酸性很弱 2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 Fe2O3 · nH2O 铁锈) (铁锈)

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

联系

金属的腐蚀以电化腐蚀为主, 金属的腐蚀以电化腐蚀为主, 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时) 电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主 时 时则为析氢腐蚀。 若pH<5.6时则为析氢腐蚀。 时则为析氢腐蚀

二、金属的防护
(1)制成合金(不锈钢)——改善金属的内部组 制成合金(不锈钢) 制成合金 改善金属的内部组 织结构(内因 内因) 织结构 内因 (2)在金属表面覆盖保护层 在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝 电镀、油漆、 在金属表面覆盖保护层 电镀 化等 (3)电化学保护法 电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、 牺牲阳极的阴极保护法、 电化学保护法 牺牲阳极的阴极保护法 外加直流电源的阴极保护法

牺牲阳极保护法
形成原电池反应时, 让被保护金属做正极, 形成原电池反应时 , 让被保护金属做正极 , 不反 起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。 应,起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。

外加电流法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极, 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, 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、 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。 设备的腐蚀。

练习: 练习:
1、下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( AC ) 、 A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 . B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保 .当镀锡铁制品的镀层破损时, 护作用 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲 . 阳极的阴极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护 . 它不受腐蚀

2、下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺 、下列各情况,在其中 片腐蚀由 片腐蚀由快 序是______________________________ 序是 ( 5 ) > ( 2 ) > ( 1 ) > ( 3 ) > ( 4 )

金属腐蚀的快慢程度: 金属腐蚀的快慢程度: 电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀> 电解池的阳极>原电池的负极>化学腐蚀> 原电池的正极> 原电池的正极>电解池的阴极


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