海水腐蚀金属原理

课程名称 (Title for Course)

金属腐蚀学

Theory of Corrosion Science for Metals

1. 教材：金属腐蚀学原理 作者：刘秀晨，安成强 出版社：北京理工大学出版社

2. Teaching material: corrosion for science and engineering Authors: Kenneth R Trethewey, John Chamberlain Publishing company: Addison Wesley Longman Limited

主讲人：孙杰 (Lecturer: Jie SUN)

时间：2006-2007学年第一学期

(Time: The first semester in 2006-2007 academic year)

授课班级：04080302 (Teaching class: 04080302)

第一章 绪论 第一节 腐蚀的基本概念

研究对象：金属腐蚀学是一门研究金属材料在与其周围环境下发生破坏以及如何减缓或者防止这种破坏的一门科学。

金属材料最常见也最重要的三种破坏形式：

（1）断裂（fracture） 指金属构件

选修1《化学与生活》教学设计 广州市第七中学 曾海刚 第三章 探索生活材料 第二节 金属的腐蚀和防护

第一课时 金属的腐蚀

一、教材分析

在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

教材首先以彩色图片介绍锈迹斑斑的钢铁，铜器表面生成一层薄薄的铜绿来引入金属的腐蚀。金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两部分内容。在化学腐蚀中，以家用燃气灶的中心部位很容易生锈，（补充化学实验室的金属设备易腐蚀）而食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈为例（图3-14），强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。为了降低难度，教科书中没有出现“吸氧腐蚀”和“析氢腐蚀”这两个名词，只是介绍了钢铁发生电化学腐蚀时在正极上发生的这两类原电池反应。最后强调指出化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。

二、教学设计思路：

通过大量生活中金属被腐蚀的图片展示，引发学生对金属腐蚀现象的关注→通过金属腐蚀造成经济损失的具体数据

第一部分 腐蚀原理

一、 均匀腐蚀速度

1-1. 根据表1-1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。

表1-1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试 验 介 质 试样材料 矩形薄板试样尺寸(mm) 腐蚀前重W0(g) 浸泡时间t (hr) 腐蚀后重W1(g) 30% HNO3，25?C 碳 钢 20?40?3 18.7153 45 18.6739 铝 30?40?5 16.1820 45 16.1347 1-2. 奥氏体不锈钢和铝是硝酸工业中使用很多的材料。根据表1-2中的数据，分别计算不锈钢和铝在两种硝酸溶液中的腐蚀速度Vp，并分析所得结果，比较两种材料的耐蚀性能。

表1-2 不锈钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试验介质 试样材料 圆形薄板试样尺寸(mm) 腐蚀前重W0(g) 浸泡时间t (tr) 腐蚀后重W1(g) 20%HNO3, 25?C 不锈钢 ?30?4 22.3367 400 22.2743 铝 ?40?5 16.9646 20 16.9151 98%H

第一部分 腐蚀原理

一、 均匀腐蚀速度

1-1. 根据表1-1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。

表1-1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试 验 介 质 试样材料 矩形薄板试样尺寸(mm) 腐蚀前重W0(g) 浸泡时间t (hr) 腐蚀后重W1(g) 30% HNO3，25?C 碳 钢 20?40?3 18.7153 45 18.6739 铝 30?40?5 16.1820 45 16.1347 1-2. 奥氏体不锈钢和铝是硝酸工业中使用很多的材料。根据表1-2中的数据，分别计算不锈钢和铝在两种硝酸溶液中的腐蚀速度Vp，并分析所得结果，比较两种材料的耐蚀性能。

表1-2 不锈钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据 试验介质 试样材料 圆形薄板试样尺寸(mm) 腐蚀前重W0(g) 浸泡时间t (tr) 腐蚀后重W1(g) 20%HNO3, 25?C 不锈钢 ?30?4 22.3367 400 22.2743 铝 ?40?5 16.9646 20 16.9151 98%H

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联系人 冯先生

黄铜脱锌是典型成分的选择性腐蚀。其表现形式有均匀的层状脱锌和不均匀的带状或栓状脱锌两种。其结果是前者的合金表面层变为力学性能脆弱的铜层，强度下降；后者脱锌的腐蚀产物为丧失强度的疏松多孔的铜残渣，容易早期穿孔，危害性更大。

一般而言，简单黄铜(铜和锌的二元合金)多见层状脱锌；而耐腐蚀性的复杂黄铜(铜和锌再加其他组分的多元合金)则多见栓状脱锌。腐蚀性强的介质如弱酸、弱碱或海水易发生层状脱锌，而腐蚀性弱的介质如河水反而容易发生栓状脱锌。在黄铜中加砷(加砷量0.02％～0.06％)可防止黄铜脱锌。

黄铜脱锌是铜合金脱成分腐蚀中最典型的一种，它可以伴随应力腐蚀过程同时发生，也可以单独发生。

脱锌有两种形式：一种是层状脱落型脱锌，呈均匀腐蚀的形式，对材料使用相对危害性小；另一种

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黄铜脱锌是典型成分的选择性腐蚀。其表现形式有均匀的层状脱锌和不均匀的带状或栓状脱锌两种。其结果是前者的合金表面层变为力学性能脆弱的铜层，强度下降；后者脱锌的腐蚀产物为丧失强度的疏松多孔的铜残渣，容易早期穿孔，危害性更大。

一般而言，简单黄铜(铜和锌的二元合金)多见层状脱锌；而耐腐蚀性的复杂黄铜(铜和锌再加其他组分的多元合金)则多见栓状脱锌。腐蚀性强的介质如弱酸、弱碱或海水易发生层状脱锌，而腐蚀性弱的介质如河水反而容易发生栓状脱锌。在黄铜中加砷(加砷量0.02％～0.06％)可防止黄铜脱锌。

黄铜脱锌是铜合金脱成分腐蚀中最典型的一种，它可以伴随应力腐蚀过程同时发生，也可以单独发生。

脱锌有两种形式：一种是层状脱落型脱锌，呈均匀腐蚀的形式，对材料使用相对危害性小；另一种

腐蚀学第一章习题

1、 导出腐蚀速度mm/a与mg/dm2·d间的一般关系式。

思考题

2、 什么是腐蚀?为何提出几种不同的腐蚀定义? 3、 举例说明研究腐蚀的意义.

4、 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别是什么？ 5、金属的主要腐蚀形态有哪些？

10、表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有什么联系？这些腐蚀速度表达式中，哪些是量方程式？哪些是数值方程式？它们之间的主要区别是什么？

腐蚀学第二章习题

1、计算在25℃和50℃下的2.3RT/F值。

2、计算Zn在0.3mol/L ZnSO4溶液中的电极电位（相对于SHE），换算成SCE电位值是多少？ 3、计算离子活度为10-6mol/L时，Ag/Ag+、Cu/Cu2+和Fe/Fe2O3/H+的平衡电极电位以及第三个电极的pH值。(已知：uoAg=0 , uoCu=0 , uoFe=0, uoFe2O3=-742.200KJ/mol , uoAg+= 77.12KJ/mol , uoCu2+=65.52 KJ/mol, uoH+=0)

4、计算25℃时，下列电极的标准电极电位

a)、Cu在氰化物溶液中（注意铜为1价） b)、Ni在氨溶液中 c)、Zn在碱溶液中

5、计算Ag/AgCl电极在1mol

篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点

【知识梳理归纳】

一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念

金属或合金与周围的物质发生反应而引起损耗的现象． (2)实质

金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应． (3)类型

根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀．

2．化学腐蚀

金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀．

3．电化学腐蚀 (1)概念

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化． （2）分类

以钢铁的腐蚀为例

【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？

提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀．

二、金属的防护

1．改变金属内部组织结构如制成等．

2．金属表面加保护层

如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法． 3．电化学保护

(1)牺牲阳极的阴极保护法——原理

被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极． (2)外加电流的阴极保护法——原理

被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极．

【自我诊断训练】

1．(2012·福建高三质检)打开右图所示装置中的止

腐蚀学第一章习题

1、 导出腐蚀速度mm/a与mg/dm2·d间的一般关系式。

思考题

2、 什么是腐蚀?为何提出几种不同的腐蚀定义? 3、 举例说明研究腐蚀的意义.

4、 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别是什么？ 5、金属的主要腐蚀形态有哪些？

10、表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有什么联系？这些腐蚀速度表达式中，哪些是量方程式？哪些是数值方程式？它们之间的主要区别是什么？

腐蚀学第二章习题

1、计算在25℃和50℃下的2.3RT/F值。

2、计算Zn在0.3mol/L ZnSO4溶液中的电极电位（相对于SHE），换算成SCE电位值是多少？ 3、计算离子活度为10-6mol/L时，Ag/Ag+、Cu/Cu2+和Fe/Fe2O3/H+的平衡电极电位以及第三个电极的pH值。(已知：uoAg=0 , uoCu=0 , uoFe=0, uoFe2O3=-742.200KJ/mol , uoAg+= 77.12KJ/mol , uoCu2+=65.52 KJ/mol, uoH+=0)

4、计算25℃时，下列电极的标准电极电位

a)、Cu在氰化物溶液中（注意铜为1价） b)、Ni在氨溶液中 c)、Zn在碱溶液中

5、计算Ag/AgCl电极在1mol

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金属腐蚀学习题

?? 腐蚀学第一章习题 1、 导出腐蚀速度mm/a与mg/dm2·d间的一般关系式。 思考题 2、 什么是腐蚀?为何提出几种不同的腐蚀定

义? 3、 举例说明研究腐蚀的意义. 4、 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别是什

么？ 5、金属的主要腐蚀形态有哪些？ 10、表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有什么联系？这些腐蚀速度表达式中，哪些是量方程式？哪些是数值

方程式？它们之间的主要区别是什么？ 腐蚀学第二章习题 1、计算在25℃和50℃下的/F值。 2、计算Zn在/L ZnSO4溶液中的电极电位，换算成SCE电位值是多少？ 3、计算离子活度为10-6mol/L时，Ag/Ag+、Cu/Cu2+和Fe/Fe2O3/H+的平衡电极电位以及第三个电极的pH值。(已知：uoAg=0 , uoCu=0 , uoFe=0, uoFe2O3=-/mol ,

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