金屬的電化學腐蝕與防護課件

1、第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護,鋼鐵生銹,金屬的腐蝕在生活中非常普遍,銅器生銹,銅器表面生成銅綠,我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家，每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%～4%。金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。,面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，

2、鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？,閱讀課本回答以下問題：,1.什么是金屬腐蝕？其本質(zhì)是什么？,2.金屬的腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，兩者有何不同？,金屬的電化學腐蝕,金屬的腐蝕,金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。,其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。,M - ne- → Mn+,化學腐蝕,金屬跟接觸到的干燥氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學反應(yīng)而引起的腐蝕。,電化學腐蝕,不純

3、的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化而消耗的過程叫做金屬的電化學腐蝕。,金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸,不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸,無電流產(chǎn)生,有微弱電流產(chǎn)生,金屬被氧化,較活潑金屬被氧化,與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān),與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān),兩者往往同時發(fā)生，電化學腐蝕更普遍,化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別,鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕,但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕,這

4、是什么原因呢?,在潮濕的空氣里,鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水中溶有O2、CO2、SO2等氣體，這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜,它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。,,,負極： Fe - 2e- = Fe2+,正極： 2H++ 2e- =H2,請寫出下列電極方程式？,A,鋼鐵的析氫腐蝕示意圖,總反應(yīng)： 2H++ Fe =Fe2+ +H2,條件：酸性環(huán)境,鋼鐵的析氫腐蝕,溶液反應(yīng)： Fe2++ 2OH- =F

5、e(OH)24Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O,正極： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,A,負極： Fe - 2e- = Fe2+,總反應(yīng): 2Fe +O2 + 2H2O =2Fe(OH)2,,條件：中性或酸性極弱環(huán)境,鋼鐵的吸氧腐蝕,將用酸洗除銹的鐵釘，在飽和食鹽水浸泡后放在如圖所示的裝置中，幾分鐘后觀察導(dǎo)管中水柱的變化,

6、實驗現(xiàn)象：,幾分鐘后,裝置中的導(dǎo)管中水柱上升,說明裝置中有氣體參加反應(yīng)。,結(jié)論：,水膜呈酸性,水膜呈弱酸性或呈中性,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,Fe2O3·nH2O,通常兩種腐蝕同時存在,但以吸氧腐蝕為主,,Fe-2e- = Fe2+,2Fe-4e- = 2Fe2+,O2+4e-+2H2O=4OH-,〖討論〗鑒于金屬發(fā)生腐蝕的原因，我們可以從哪些 方面設(shè)想解決

7、問題的思路 ？,思路一：直接隔離 即可選用適當?shù)牟牧鲜菇饘倥c空氣或其他腐蝕性試劑隔離開，以阻止金屬的腐蝕。,1、給金屬穿上“保護膜” 例如：①噴涂漆；②涂油脂；③表面鈍化；④電鍍(在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強的金屬鍍層)等。,二、金屬的防護,思路二：改變本質(zhì) 即改變金屬的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，使其具有較強的抗腐蝕性能。,2、加入其他金屬改變其組成 在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳（如14%～8%Cr，7

8、%～9%Ni），改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”(合金)。,思路三：因勢利導(dǎo) 電化學腐蝕還是用電化學方法來解決，不回避金屬與氧化劑的直接接觸，采用還原性更強的物質(zhì)或其他替代方式來滿足氧化劑對電子的需求，從而保護主體金屬構(gòu)件免受腐蝕。,3、電化學防護法——重點掌握,犧牲陽極的陰極保護法外加直流電源的陰極保護法,原理：,形成原電池時，讓被保護金屬作正極(陰極)，不反應(yīng)受

9、到保護；而活潑金屬作負極(陽極)，反應(yīng)受到腐蝕。,1.犧牲陽極的陰極保護法,金屬的電化學防護,犧牲陽極的陰極保護法,2.外加電流的陰極保護法 將被保護的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）做陰極，用惰性電極做輔助陽極，在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。,金屬的電化學防護,在同一電解質(zhì)溶液中防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護法＞犧牲陽極的陰極保護法＞有一般防腐條件保護＞無防腐條

10、件,下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 。,(5),(2),(1),(3),(4),金屬腐蝕快慢的判斷(1)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān)。兩極材料的活動性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越 ，活潑金屬被腐蝕的速度越 。(2) 電解原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐蝕 化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕。(3)同一種金屬的

11、腐蝕：在強電解質(zhì)中______ 弱電解質(zhì)中 非電解質(zhì)中。(4)一般說來：原電池原理引起的腐蝕 化學腐蝕 有防腐措施的腐蝕。,>,>,>,>,>,快,快,>,>,1.鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是( ) ① Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為+2價；② Fe由+2價轉(zhuǎn)化為+3價；③ 產(chǎn)生氫氣；④產(chǎn)生氧氣；⑤ 雜質(zhì)C被氧化除去；⑥ Fe（O

12、H）3失水變成Fe2O3·3H2O.A.①②③⑥ B.①③④ C.只有①③ D.全部,A,2.為保護地下鋼管不被腐蝕，可采用的方法是( )A.與直流電源負極相連接 B.與直流電源的正極相連接C.與銅板相連接 D.與鋅板相連接,AD,3.以下現(xiàn)象與電化學腐蝕無關(guān)的是（ ）A.黃銅(銅鋅合金)制作的鑼不易產(chǎn)生銅綠B.生鐵比純鐵容易生銹C.鐵質(zhì)配件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易