§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念(3) 腐蚀电池的类型

金属腐蚀的定义及分类金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质或电化学作用发生反应，导致金属表面变质，甚至破坏金属结构和性能的过程。

金属腐蚀是对于环境保护和金属制品使用寿命等方面的重要问题。

下面，我们将对金属腐蚀进行分类和说明。

1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指在电解质介质中，电化学反应与化学反应相结合导致金属腐蚀的过程。

一般情况下，电化学腐蚀是由于金属与溶液中存在的氧化还原电对发生反应，导致金属与环境发生相应的化学反应，并最终导致金属的腐蚀和损坏。

常见的电化学腐蚀有电解腐蚀、生物腐蚀和缝隙腐蚀等。

2. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属在含有化学腐蚀介质的环境中，通过在金属表面上的物理化学反应而导致金属表面产生腐蚀现象。

化学腐蚀的发生是由于化学环境中存在的化学介质会被吸附在金属表面形成化学凝结物，进而导致金属表面加速腐蚀。

常见的化学腐蚀有腐蚀性气体腐蚀和液态金属腐蚀等。

3. 氧化腐蚀氧化腐蚀是指金属在氧气气体和水的环境中因氧气和水作用而导致的腐蚀现象。

在氧化腐蚀中，由于金属表面形成的氧化皮层密封缺陷，导致氧化腐蚀过程大大加速，最终导致金属材料的损坏。

常见的氧化腐蚀有锈蚀、烧蚀和高温氧化腐蚀等。

4. 物理腐蚀物理腐蚀是指金属在运动中受到磨擦、撞击等作用而导致的腐蚀现象。

在运动中，由于金属表面处于不断的接触状态下，所以金属局部表面会受到物理上的磨损和腐蚀，最终导致金属材料的破坏。

常见的物理腐蚀有磨损、冲蚀等。

总之，金属腐蚀是一个复杂的化学和物理过程，不同类型的腐蚀都有其独特的发生机制和特点。

因此，针对不同类型的腐蚀，应采取相应的腐蚀防治措施，以保障金属材料的性能和使用寿命。

[1]p31-34: 腐蚀电池的类型根据组成腐蚀电池的电极尺寸大小及阴、阳极区分布随时间的稳定性，并考虑到促使形成腐蚀电池的影响因素和腐蚀破坏的特征，一般可将腐蚀电池分为三大类：宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池和亚微观腐蚀电池。

一，宏观腐蚀电池，这类腐蚀电池通常是指由肉眼可见的电极所构成，如图2—9所示。

这类腐蚀电池的阴极区和阳极区往往保持长时间的稳定，因而导致明显的局部腐蚀。

1．异金属接触电池。

不同的金属浸于不同的电解质溶液中，当电解液连通且两金属短路时，即构成宏观腐蚀电池，如图2—9(a)所示的短路丹聂尔电池，其中锌为阳极，被溶解，铜为阴极，溶液中的Cu2+离子在阴极上接受电子而被还原，析出铜。

不同的金属在同一电解液中相接触，即构成电偶电池(Galvanic Cell)。

实际上，金属结构中常出现不同金属相接触的情况，在电解液存在的情况下可形成宏观腐蚀电池。

这时，可观察到电位较负的金属(阳极)腐蚀加快，而电位较正的金属(阴极)腐蚀减慢，甚至得到完全保护。

构成这种腐蚀电池的两种金属电极电位相差愈大，可能引起的腐蚀愈严重。

这种腐蚀破坏称为电偶腐蚀(Galvanic Corrosion)或双金属腐蚀(Bimetallic Corrosion)。

例如，舰船的推进器是青铜制成的，如图2—9(b)。

舰船在海洋中，由于青铜的电位比钢制船壳的正得多，从而构成腐蚀电池。

钢制船壳成为阳极而遭到腐蚀。

再如，铝制容器用铜铆钉铆接时，当铆接处位于电解液中，由于铝的电位比铜负，便形成了腐蚀电池。

结果，铆钉周围的铝为阳极，遭到腐蚀，而铜铆钉为阴极，受到保扩。

2．浓差电池，同一种金属浸入不同浓度的电解液中，或者虽在同一电解液中但局部浓度不同，都可形成浓差腐蚀电池。

浓差腐蚀电池可分为金属离子浓差电池·(Metal Ion Concentration Cell)和差异充气电池(Differential Aeration Cell)或氧浓差电池(Oxygen Conce ntration Cell)。

[复习] [引入]师生互相问好，教师清点人数。

回顾上周课的内容：1.常见的金属腐蚀现象就是金属最常见、最普通的腐蚀形式：电化学腐蚀2.金属电化学腐蚀的概念：金属与电解质溶液发生的电化学反应过程3.金属电化学腐蚀的实质：发生在金属与溶液界面上的多相界面反应—金属的电化学腐蚀现象↑+→+2442HZnSOSOHZn为什么铜能够加速稀硫酸对锌的电化学腐蚀作用呢？铜之所以会加速锌片在稀硫酸中的溶解速度，是因为铜和锌以及稀硫酸组成了一个原电池，而且铜的析氢电位较低。

而在两个电极上分别进行如下反应：阳极反应：锌电极电位较负，失去电子被氧化。

Zn ─→ Zn2＋＋ 2e阴极反应：铜片上，酸中的氢离子接受电子被还原，有氢气逸出。

2H＋＋ 2e ─→ H2整个电池反应为:Zn ＋2H＋─→Zn2＋＋ H2由于锌的氧化反应放出电子，而电子通过导线流到铜电极后，在铜上被氢离子的还原所消耗，这样就构成了一个电池回路，其结果是电极电位较[新课板书][板书] [讲解] 负的金属锌不断溶解成锌离子进入溶液，使锌遭到腐蚀。

因此，上面所说的原电池实际上就是一个腐蚀电池。

1.腐蚀电池的定义两种电极电位不同的金属互相接触并同时放入电解质溶液中，就组成了一个腐蚀电池或者说：金属的电化学腐蚀正是由于不同电极电位的金属在电解质溶液中构成了原电池而产生的，通常称为腐蚀电池(或腐蚀原电池)。

即：金属电化学腐蚀的本质：就是浸在电解质溶液中的金属表面上，形成了以金属为阳极的腐蚀电池。

2.腐蚀电池的组成条件（让学生看书，然后逐一讲解）那么腐蚀电池有哪些组成条件呢？1.不同金属或同一金属不同部位之间要存在电位差；（将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属）-联系金属活泼性顺序表2.具有不同电位的金属或金属部位要短路相接；（不用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路）3.相互短接的金属或金属部位要共存于电解液中。

《金属的电化学腐蚀与防护》知识清单一、金属电化学腐蚀的基本概念1、电化学腐蚀的定义金属与电解质溶液接触时，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

2、电化学腐蚀发生的条件电化学腐蚀发生需要两个条件：一是金属与电解质溶液接触；二是金属表面形成了原电池。

3、原电池的构成要素原电池由正极、负极、电解质溶液和闭合回路组成。

在电化学腐蚀中，较活泼的金属作为负极，发生氧化反应；较不活泼的金属或其他导体作为正极，发生还原反应。

二、常见的电化学腐蚀类型1、析氢腐蚀在酸性较强的溶液中，发生的电化学腐蚀以析氢腐蚀为主。

例如，钢铁在酸性环境中，铁作为负极，电极反应式为：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；氢离子在正极得到电子生成氢气，电极反应式为：2H⁺＋2e⁻＝ H₂↑。

2、吸氧腐蚀在中性或弱酸性溶液中，发生的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。

以钢铁为例，铁作为负极，电极反应式为：Fe 2e⁻＝ Fe²⁺；氧气在正极得到电子，与水结合生成氢氧根离子，电极反应式为：O₂＋2H₂O ＋ 4e⁻＝ 4OH⁻。

三、影响金属电化学腐蚀的因素1、金属的活泼性越活泼的金属，越容易发生电化学腐蚀。

例如，在常见金属中，钾、钠、钙等金属非常活泼，容易被腐蚀。

2、电解质溶液的性质电解质溶液的酸碱性、浓度等都会影响电化学腐蚀的速率。

一般来说，酸性越强、浓度越大，腐蚀速率越快。

3、温度温度升高，反应速率加快，金属的电化学腐蚀也会加快。

4、氧气浓度在吸氧腐蚀中，氧气浓度越大，腐蚀速率越快。

四、金属电化学腐蚀的危害1、经济损失金属的腐蚀会导致金属制品的损坏和失效，需要频繁更换，造成巨大的经济损失。

例如，桥梁、船舶、管道等的腐蚀维修费用高昂。

2、安全隐患金属结构的腐蚀可能会降低其强度和稳定性，从而引发安全事故。

比如，飞机零部件的腐蚀可能会影响飞行安全。

3、资源浪费大量金属因腐蚀而报废，造成了资源的极大浪费。

五、金属电化学腐蚀的防护方法1、改变金属的内部结构例如，将钢铁制成不锈钢，通过添加铬、镍等元素改变其内部结构，增强抗腐蚀能力。

§1.1-金属电化学腐蚀的基本概念(1)-金属电化学反应式23[组织教学] [复习][引入] [补充知识] [讲解][板书] [提问] [学生回答] [归纳][强调] [板书] [举例] 师生互相问好，教师清点人数。

简单回顾腐蚀的基本知识，包括各种：1、生活中常见的腐蚀现象？2、腐蚀的含义？3、化工生产中常见的腐蚀类型？这些常见的金属腐蚀现象就是金属最常见、最普通的腐蚀形式：电化学腐蚀§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念§金属电化学腐蚀的概念金属与电解质溶液发生的电化学反应过程。

电解质溶液的概念：能导电的溶液。

通俗地来说，最常见的电解质溶液主要是是酸碱盐的水溶液。

即：酸碱盐+水→电解质溶液1、生活中最常见的酸、碱、盐？酸：盐酸HCl、硫酸、醋酸碱：苏打、小苏打盐：氯化钠金属电化学腐蚀的概念：金属与电解质溶液发生的电化学反应过程。

一、金属腐蚀的电化学反应式1.金属+酸∈析氢反应例：锌和盐酸的化学反应式：↑+→+22lnl2n HCZHCZ1分5分4[小结][引入] [归纳][教学方式] [自由讨论] [板书]提问学生来描述锌和盐酸的反应现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述锌片插入稀盐酸溶液中的一系列化学反应现象，来吸引学生的兴趣。

2.金属+碱（或中性溶液）吸氧反应例：铁和水的化学反应式：()OHOFOHFOOHF2323226)(ee436e4+↓→→++铁锈提问学生来描述铁生锈的生活现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述铁片生锈的整个化学反应过程及其颜色变化等一系列现象，来吸引学生的兴趣。

3.金属+盐∈置换反应（包括沉积反应）例：单质铁和硫酸铜溶液的化学反应式：↓+→+CuSOFCuSOF44ee提问学生来描述铁片插入硫酸铜溶液的生活现象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述铁片插入硫酸铜溶液中的化学反应过程中铁片表面及溶液颜色变化等一系列现象，来吸引学生的兴趣二、腐蚀电化学反应的实质课堂教学时，与<金属腐蚀的电化学反应式>部分的内容分别一一对应地讲解，加深学生理解1.金属+酸∈析氢反应～氢离子例：锌和盐酸的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒↑⇒→+⇒⇒⇒→-++阴极反应还原反应成单质氢气的过程氢离子得到电子被还原阳极反应氧化反应成锌离子的过程单质锌失去电子被氧化22222HeHZneZn2.金属+碱（或中性溶液）∈吸氧反应～溶解氧5分5[设置疑问][学生回答] [教师解答][板书] [讲解][设置疑问][学生回答] [教师解答][自由讨论]例：铁和水的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒⇒→++⇒⇒⇒→--+阴极反应还原反应被还原成氢氧根的过程水中的溶解氧得到电子阳极反应氧化反应成亚铁离子的过程单质铁失去电子被氧化OHeOHOFeF442e2e2223.金属+盐∈置换反应（包括沉积）～高价金属离子例：单质铁和硫酸铜溶液的电化学反应式：⎪⎩⎪⎨⎧⇒⇒↓⇒→+⇒⇒⇒→-++阴极反应还原反应成单质铜的过程铜离子得到电子被还原阳极反应氧化反应成亚铁离子的过程单质铁失去电子被氧化u2ue2e22CeCFeF记忆口诀：还羊（氧）羊（阳）：金属腐蚀的电化学反应的阳极反应，总是金属被氧化成金属离子并放出电子的过程。

1.1 金属的腐蚀机理1.1.1 金属腐蚀的定义金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。

根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。

1.1.2 化学腐蚀化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。

特点：○1在腐蚀过程中没有电流产生，○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。

○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。

钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀，如果同时有盐类或含硫物质存在，则会加速高温氧化，这称为热腐蚀。

1.1.3 电化学腐蚀航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。

一、原电池凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。

电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动，产生电流。

二、电化学腐蚀与腐蚀电池电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池（实际上是短路原电池，即称腐蚀电池），金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。

形成原电池的条件：1、两种金属（或两个区域）之间存在电位差；2、两种金属之间有导电通路；3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。

铝合金的电化学腐蚀：含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中，在其表面形成一层电解质溶液薄膜。

这就构成了腐蚀电池。

该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝（-1.66V），阴极为电位较高的添加元素铜（+0.337V）。

电子由铝流向铜，铝遭到溶解。

根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。

造成金属表面电位不同，形成微电池的原因很多，常见的有：（1）金属表面化学组成不均，夹杂有杂质。

（2）金属表面组织不均。

（3）金属表面生成氧化膜不均匀。

（4）金属表面物理状态不均匀。

金属在机械加工过程中，受到拉、压、剪切作用，或由于热处理不均匀，造成不同部位表面的内应力和变形不同。

通常，变形大，内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。

常见金属及其合金的电位：一、Mg及其合金，铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢同一组中，电位基本一致，基本不发生电化学腐蚀；不同组中，第一组电位最低，为阳极，被腐蚀。

金属的电化学腐蚀及电池的概念电化学腐蚀是指在金属与溶液接触的条件下，由于电化学反应导致金属的损失和溶液中物质的释放的一种现象。

而电池则是一种能够将化学能转化为电能的装置。

本文将介绍金属的电化学腐蚀及电池的概念，并探讨二者之间的联系。

一、金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀是金属与周围环境中的溶液发生的一种电化学反应导致金属发生氧化损失的过程。

这一过程主要涉及两个基本反应：阳极反应和阴极反应。

阳极反应是金属本身的氧化，而阴极反应则是还原反应。

腐蚀的产生可以通过以下方程式表示：M → M^n+ + ne^-（阳极反应）2nH^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这些反应产生的电流也被称为腐蚀电流，而腐蚀速率则取决于电流密度。

在腐蚀过程中，金属表面逐渐溶解，并形成无定型的金属离子和氧化物等产物。

二、电池的概念电池是一种将化学能转化为电能的设备。

其基本机制是通过两个半电池（即氧化半反应和还原半反应）之间的电子流动来产生电流。

电池由正极、负极和电解质组成。

正极是发生氧化反应的地方，负极则是发生还原反应的地方，而电解质则是连接正负极并允许离子在其中移动的介质。

电池的工作原理可以通过以下方程式表示：M（正极）→ M^n+ + ne^- （氧化反应）M'^n+ + ne^- → M'（负极）（还原反应）电迁移会在电解质中引起离子在正负极之间的传递，形成电势差，并导致电流的流动。

根据不同的反应类型和电子流动方向，可以将电池分为原电池和电解池。

三、金属的电化学腐蚀与电池的联系金属的电化学腐蚀与电池之间存在一定的联系。

事实上，我们可以将电化学腐蚀看作是一种“自发电池”的过程。

在金属腐蚀时，金属发生氧化反应并释放电子（作为电流）。

这些电子通过电解质传递到另一个区域（即金属的表面），在那里发生还原反应。

这样，金属腐蚀过程中的电化学反应形成了一个电池。

例如，铁的电化学腐蚀反应可以表示为：Fe → Fe^2+ + 2e^-（阳极反应）2H^+ + 2e^- → H2（阴极反应）这两个半反应构成了一个铁电池。