電化學(xué)(金屬腐蝕與防護(hù))2.ppt

1、了解電化學(xué)、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)、電化學(xué)知識(shí)應(yīng)用金屬制品的防護(hù)、教學(xué)目標(biāo)、1、金屬腐蝕的本質(zhì)和分類(lèi)，尤其是電化學(xué)腐蝕的原理。 2、學(xué)習(xí)金屬防護(hù)的方法，提高分析、解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題的能力。 在現(xiàn)代社會(huì)，金屬材料的使用量越來(lái)越多，品種也越來(lái)越多。 可以毫不夸張地說(shuō)，金屬材料是現(xiàn)代物質(zhì)文明的基礎(chǔ)。 但是，需要注意的是，金屬材料靜靜地受到了破壞腐蝕。 全世界每年因腐蝕而損失的金屬材料數(shù)量相當(dāng)多。 因此，金屬防腐問(wèn)題是世界科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究的重要內(nèi)容。 金屬腐蝕損失我國(guó)作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國(guó)家，每年被腐蝕的鐵占我國(guó)鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，金屬腐蝕損失占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的2%4%。 各國(guó)的調(diào)查結(jié)果顯示

2、，一般來(lái)說(shuō)，金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約為該國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的4%。 根據(jù)國(guó)外統(tǒng)訂，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震(平均值)損失的總和，其中不包括腐蝕造成的停產(chǎn)、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。 金屬腐蝕的主要危害不僅是金屬本身的損失，金屬制品的結(jié)構(gòu)破壞造成的損失也比金屬本身大得難以糾正。 腐蝕不僅對(duì)經(jīng)濟(jì)損失造成威脅，對(duì)安全也造成威脅。 國(guó)內(nèi)外發(fā)生過(guò)許多毀滅性的腐蝕事故。 比如，飛機(jī)因?yàn)槟硞€(gè)零件破裂而墜落了。 橋梁在鋼梁上發(fā)生裂縫而坍塌的油管因穿孔或裂縫而漏油，引起起火爆炸的化工廠中的酸儲(chǔ)存槽的穿孔泄漏，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染的管道和設(shè)備跑、取出、滴下、泄漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，產(chǎn)生有毒氣體，如C

3、l2、H2S、 腐蝕的定義是指50年代，腐蝕的定義只指金屬腐蝕。 “根據(jù)周?chē)橘|(zhì)的不同，化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)或者物理溶解引起的金屬破壞。 50年代以后，隨著非金屬材料的發(fā)展，腐蝕定義為所有材料：“材料及其所處環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，材料和材料性質(zhì)惡化的現(xiàn)象”“腐蝕是物質(zhì)和周?chē)h(huán)境的作用造成的破壞”，非金屬材料的惡化、腐蝕的定義、定義：腐蝕是材料是環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)， 根據(jù)電化學(xué)和物理作用損傷的反應(yīng)類(lèi)型分為腐蝕類(lèi)型：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理溶解腐蝕學(xué)是交叉學(xué)科(邊緣學(xué)科)，涉及金屬學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)、固體力學(xué)等，是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科。 減少腐蝕防護(hù)的意義損失，降低防腐成本，延長(zhǎng)使用年限，普及腐

4、蝕和防護(hù)知識(shí)，普及先進(jìn)的防腐技術(shù)，可以減少腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失3040。腐蝕損失與防護(hù)費(fèi)用和防腐程度的關(guān)系，總費(fèi)用最低：腐蝕損失和防腐蝕成本最少，防腐蝕：成本支出腐蝕：導(dǎo)致設(shè)備損失、停工損失等，腐蝕防護(hù)的基本途徑，(1)提高金屬自身的耐腐蝕性：如不銹鋼， 鎳基合金從控制材料熱力學(xué)穩(wěn)定性和腐蝕動(dòng)力學(xué)的兩個(gè)角度改變材料的(2)環(huán)境(介質(zhì)處理): 采用能夠去除大氣中的SO2、在水溶液中去除O2、改變?nèi)芤旱膒H值、在環(huán)境中加入緩蝕劑等降低環(huán)境腐蝕性的(3)靶層：金屬和非金屬的涂層改變材料的表面結(jié)構(gòu)，采用使材料表面具有耐腐蝕特性的襯里、防銹油、防銹紙等，將材料和腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，采用腐蝕防護(hù)的基本途徑，(4)

5、電化學(xué)保護(hù)(電保護(hù)): 對(duì)金屬的電化學(xué)腐蝕可以通過(guò)陰極極化降低氧化反應(yīng)速度， 或通過(guò)實(shí)現(xiàn)陽(yáng)極鈍化達(dá)到防腐蝕目的(5)正確的材料選擇和合理的設(shè)定修訂：為防止腐蝕的發(fā)生，應(yīng)重視正確的材料選擇和合理的設(shè)定修訂。 材料整合和結(jié)構(gòu)合理，結(jié)構(gòu)間的連接應(yīng)盡量防止產(chǎn)生間隙(6)腐蝕和防護(hù)的管理和教學(xué)：主觀重視。 要加強(qiáng)腐蝕和防護(hù)管理，提高各類(lèi)人員對(duì)腐蝕和防護(hù)的重視，需要建立相應(yīng)的教育體制，廣泛開(kāi)展腐蝕和防護(hù)教育工作，提高腐蝕和防護(hù)的自覺(jué)性。 金屬(電化學(xué))腐蝕的分類(lèi)，1 .自然環(huán)境腐蝕(1)大氣腐蝕最普遍的腐蝕(2)土壤腐蝕最復(fù)雜的腐蝕(3)水環(huán)境(淡水和海水)腐蝕最嚴(yán)重的腐蝕(4)微生物腐蝕無(wú)處不在2 .工

6、業(yè)環(huán)境腐蝕(2) (2)在堿溶液中的腐蝕(3)。 在熔鹽中的腐蝕(6)在液態(tài)金屬中的腐蝕(物理溶解腐蝕)、腐蝕環(huán)境分類(lèi)、金屬(電化學(xué))腐蝕的分類(lèi)、1 .全面腐蝕(也稱為均勻腐蝕)均勻的全面腐蝕2 .局部腐蝕電偶腐蝕點(diǎn)腐蝕(點(diǎn)腐蝕、點(diǎn)腐蝕)。 的雙曲馀弦值。 的雙曲馀弦值。 的雙曲馀弦值。 的雙曲馀弦值。 按腐蝕形態(tài)、重量指標(biāo)：金屬腐蝕引起的重量變化換算成相當(dāng)于每單位時(shí)間金屬表面積的重量變化的數(shù)值，常用單位： mg/cm2h，深度指標(biāo)：金屬厚度因腐蝕而減少的量，以長(zhǎng)度單位表示的鋼鐵及其制品通常是含有碳的鐵合金，潮濕的環(huán)境或濕度高原因是什么？試著理解鐵的電化學(xué)腐蝕的原理吧？ 怎樣防腐？ 構(gòu)成一次電

7、池的條件是什么？ 1、活性不同的兩個(gè)電極2 .電解質(zhì)溶液3 .形成閉合回路。 1、電化學(xué)腐蝕；(1)定義：不純金屬(或合金)與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，發(fā)生一次電池反應(yīng)，比較活躍的金屬失去電子被氧化。 根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理(一次電池原理)，寫(xiě)出電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。 a、吸氧腐蝕：負(fù)極： Fe - 2e-=Fe2、正極： O2 2H2O 4e-=4OH-、電池反應(yīng)：2Fe O2 2H2O=2Fe(OH)2、分析4 Fe (oh )2o 22 h2o=4Fe (oh ) 32fe (oh )3=Fe2o3n h2o (3n ) h2o，進(jìn)一步反應(yīng)：例如鋼鐵的吸氧腐蝕b .脫氫腐蝕：電池反應(yīng)： Fe

8、2H =Fe2 H2，分析：鋼鐵在酸性氣氛中抽氫腐蝕和氧吸收腐蝕如右圖所示，空氣中的CO2、SO2等溶解在水中形成電解質(zhì)溶液，形成原電池。 其中鐵是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)的銅是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。 負(fù)極： FeFe2 2e(Fe被腐蝕)正極：(脫氫腐蝕)2H2eH2(儲(chǔ)氧腐蝕)1/2O22H2e-H2O、總知識(shí)、金屬陽(yáng)離子、e-、氧化反應(yīng)、3、M ne-Mn、與金屬接觸的物質(zhì)(例如O2、CI2、SO2等)直接化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)腐蝕(少于電化學(xué)腐蝕)、(1)定義：(2)影響因素：金屬活性環(huán)境的溫度氧化劑濃度等石油管內(nèi)壁的嚴(yán)重腐蝕、化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較、金屬與非金屬單質(zhì)直接接觸、雜質(zhì)金屬或合金與電解質(zhì)

9、溶液接觸而不產(chǎn)生電流的電化腐蝕更為普遍， 鋼鐵的除氫腐蝕和吸氧腐蝕相比，F(xiàn)e2O3 nH2O、(鐵銹)通常同時(shí)存在兩種腐蝕，但今后更為普遍。 氫解腐蝕、吸氧腐蝕、條件、水膜呈酸性。 水膜中性或酸性弱或呈堿性。 電極反應(yīng)、負(fù)極Fe(-)、fe-2e-=fe2、2fe-4e-=2fe2、正極c ()、2H 2e-=H2、o22h2o4e-=即4Fe(OH)2 2H2O O2=4Fe(OH)3、聯(lián)絡(luò)，例1 :如圖所示，在水槽中試管內(nèi)有1根鐵釘(2)試管液面下降時(shí)，溶液呈性質(zhì)，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)：負(fù)極； 正極： 中性或堿、Fe2e-Fe2、O2 2H2O 4e-4OH、酸、氫分解、Fe2e-Fe2、2

10、h2e-h2、吸氧、金屬腐蝕和保護(hù)知識(shí)的應(yīng)用、鐵銹需要空氣和水的干預(yù)以及鐵銹現(xiàn)象的原因說(shuō)明如下。 對(duì)于在內(nèi)河行駛的輪船，海輪容易被腐蝕。 因?yàn)楹Ｋ泻泻芏嗦然c等鹽類(lèi)，導(dǎo)電能力比內(nèi)河的水強(qiáng)，在電解質(zhì)溶液中容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。 2 .放置在南極的食品罐頭盒，表面多年沒(méi)有生銹。 南極的溫度長(zhǎng)年在0以下，表明了在比較高溫下容易發(fā)生腐蝕。 3 .連接銅板用的鐵螺絲容易生銹。 鐵、銅和空氣中的水蒸氣構(gòu)成一次電池，鐵成為一次電池的負(fù)極，因此鐵容易被腐蝕生銹。 4 .化工廠的廢氣為酸性氣體時(shí)，工廠附近的鐵制品容易生銹。 說(shuō)明了鐵制品在酸性條件下比在中性條件下更容易腐蝕。 5 .鐵鍋用完后，請(qǐng)洗干凈使其干燥

11、。 炒完后不刷鍋，剩下的菜湯會(huì)對(duì)鐵鍋產(chǎn)生什么影響？形成一次電池，會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，鐵鍋生銹，原理：形成一次電池反應(yīng)時(shí)，以被保護(hù)金屬為正極，不發(fā)生反應(yīng)，會(huì)腐蝕發(fā)揮保護(hù)作用的活躍的金屬反應(yīng)。 1 .犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，二，金屬的電化學(xué)保護(hù)，左圖：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的示意圖，船體如何防止腐蝕犧牲鋅塊進(jìn)行保護(hù)，在船體上安裝鋅塊，2 .把用電流施加法保護(hù)的金屬和另一個(gè)附加電極作為電解槽的兩極，把被保護(hù)的金屬作為陰極，施加直流該方法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。 施加電流的陰極保護(hù)法的示意圖，金屬防腐蝕的幾個(gè)重要方法是在金屬表面復(fù)蓋保護(hù)層：涂油、搪瓷、塑料、鍍金屬等。 改變金屬內(nèi)部的組織構(gòu)造使

12、之成為合金。 將金屬作為一次電池的正極或電解單元的陰極進(jìn)行保護(hù)的電化學(xué)保護(hù)法：施加犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法電流的陰極保護(hù)法。 小結(jié)，另外，在電化學(xué)保護(hù)法中，也有將受保護(hù)的金屬作為陽(yáng)極使其鈍化來(lái)防止金屬腐蝕的陽(yáng)極鈍化保護(hù)法。 如果將電源的正極與受保護(hù)的金屬連接，將負(fù)極與輔助金屬連接，適當(dāng)?shù)乜刂齐妷海龟?yáng)極電位成為鈍化電位，則金屬表面會(huì)陽(yáng)極鈍化，從活性狀態(tài)變?yōu)殁g化狀態(tài)，達(dá)到金屬保護(hù)的目的。 為了實(shí)施陽(yáng)極保護(hù)，必須控制電壓注意電流密度，陽(yáng)極電位比鈍化電壓小反而會(huì)加速金屬腐蝕，過(guò)大則有可能發(fā)生破壞鈍化膜的超鈍化現(xiàn)象，進(jìn)行金屬腐蝕。 一般只適用于起鈍化作用的金屬。 3、金屬防護(hù)效果比較、金屬腐蝕速度：電解單

13、元陽(yáng)極一次電池負(fù)極化學(xué)腐蝕一次電池正極電解單元陰極，金屬可逆電極電位金屬表面氫氧超電位金屬極化性能電解質(zhì)溶液組成，影響金屬表面腐蝕的主要因素，總結(jié)：金屬腐蝕速度的判斷， 根據(jù)電解原理腐蝕單電池原理腐蝕化學(xué)腐蝕是有防腐措施的同一金屬的腐蝕：強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)，2 )金屬的防護(hù)方法，改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)：合金，展望蓋電化學(xué)保護(hù)法，加電源的陰極保護(hù)法，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，金屬的防腐，1，影響金屬腐蝕的因素，2，金屬防護(hù)的常用方法，金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在金屬表面復(fù)蓋保護(hù)層：例如涂料涂布、鍍Zn、鍍Sn等。 保護(hù)金屬與比該金屬更容易失去電子的金屬連接(形成一次電池保護(hù))。 本質(zhì)本身的性質(zhì)和雜質(zhì)的活動(dòng)性外部條件的溫度和介質(zhì)，排除腐蝕的原因、生活現(xiàn)象，使用完鐵鍋后要洗干凈。 炒完以后不刷鍋，剩下的菜湯會(huì)對(duì)鐵鍋產(chǎn)生什么影響？回答：形成一次電池，引起電化學(xué)腐蝕，鐵鍋生銹。自行車(chē)金屬保護(hù)：資料1、鉻為銀白色、難溶、硬度大的金屬。 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不會(huì)放入空氣中或浸入水中生銹。 有的眼鏡架、校時(shí)帶、汽車(chē)燈、自行車(chē)把手和鋼環(huán)、鐵柵格、相機(jī)架等，經(jīng)常鍍鉻。 不僅美麗，而且防銹。 在一些炮筒、槍管內(nèi)壁，鍍鉻的厚度只有0.005mm，但發(fā)射一千百發(fā)子彈、子彈后鉻層仍然存在。 資料2、天然水源一