第四节金属的电化学腐蚀与防护Microsoft PowerPoint 演示文稿

第四章 电化学基础

第四节 金属的电化 学腐蚀与防护

金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家(2005年全 国生产钢材37117.02万吨) ,每年被腐蚀的铁占到 我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的 损失占到国内生产总值的2%~4%;约合人民币：3000 亿元( 2005年我国国内生产总值将达15万亿元) 。 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经 济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。 另据国外统计，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，在这里还 不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间 接损失。

金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失， 更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本 身要大到无法估量。 腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。 国内外都发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一 零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油 管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储 酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、 冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、 HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命 安全。 全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约 达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成 损失总和的6倍。

面对这样惊人的数据和金 属腐蚀危害事实，大家有 没有想过：金属怎么会被 腐蚀？怎样防腐？

学习目标：1、了解金属腐蚀的种类，探究金属发生 电化学腐蚀的原因 2、认识金属腐蚀的危害及现代防腐措施， 感受化学对人类生产和生活的影响 3、理解析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生原理， 能正确书写电极反应 4、了解常见的金属防护措施(电化学防护)

一、金属的电化学腐蚀1、金属腐蚀概念 金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液 体)反应而腐蚀损耗的过程。 2、金属腐蚀的本质：失 e金属原子 金属阳离子 氧化反应

3、金属腐蚀的类型 化学腐蚀 析氢腐蚀 金属腐蚀 电化腐蚀 (常见普遍) 吸氧腐蚀

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。 特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。 电化学腐蚀 ： 不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生 原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

特点：更普遍、危害更大

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀 条件 金属跟接触的物质反应 不产生电流 金属被氧化随温度升高而加快

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

与原电池的组成有关 较快

现象反应 影响因素 腐蚀快慢 相互关系

相同条件下较电化学腐蚀慢

化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生， 但电化学腐蚀更普遍

钢铁的电化学腐蚀：

钢铁表面形成的微小原电池示意图

钢铁的析氢腐蚀

钢铁的吸氧腐蚀

[教材85页实验] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支 试管中，观察导管中水柱变化，并思考 引起变化的原因？ 吸氧腐蚀

负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+-= 4OHO + 2H O + 4e 正极： 2 2

电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2

进一步反应：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3· xH2O+(3-x) H2O

4.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀 条 件 吸氧腐蚀

水膜呈酸性。

水膜呈弱酸性、中性或碱性。2Fe-4e=2Fe2+ O2+2H2O+4e=4OH2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O (铁锈)

电 负极Fe(- ) Fe-2e=Fe2+ 极 反 正极C(+) 2H2O + 2e- = 应 总反应: H2↑+2OH- Fe + 2 H2O == Fe(OH)2+ H2↑

联 系

通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。

课堂练习1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

( 1) 若液面上升，则溶液呈 中性或碱性 性，发生-=Fe2+ Fe – 2e 吸氧 腐蚀,电极反应式为：负极： , -=4OH- O +2H O+4e 2 正极： 2

( 2) 若液面下降，则溶液呈 酸性 性，发生 析氢 腐蚀，电极反应式为： 负极： Fe–2e-=Fe2+ ++2e-=H ↑ 2H 2 。 正极：

交流与讨论请大家根据铁生锈的原理，思考 应采取什么措施防止铁生锈？请大家阅读课本P86-87

二、金属的电化学防护

1.牺牲阳极的阴极保护法形成原电池时，让被保护金属作正极 原理 ： ( 阴极 ) ,不反应受到保护；而活泼金 属作负极(阳极),反应受到腐蚀。

船底钢板焊锌

2.外加电流的阴极保护法

原理 ：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， 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、海水及水中金 属设备的腐蚀。

辅助阳极 (不溶性)

思考与交流：除此以外还有哪些防护方法？

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