金属材料的电化学腐蚀行为与防护

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1 第二章 金属的电化学腐蚀

通常规定凡是进行氧化反应的电极称为阳极；进行还原反应的电极就叫做阴极。由此表明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的部分。而腐蚀原电池的工作历程主要由下列三个基本过程组成：

1、阳极过程： 金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；

2、阴极过程： 从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；

3、电流的流动：金属部分：电子由阳极流向阴极；

溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移。

4、腐蚀电池的类型

可以把腐蚀电池分为两大类：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池

一、宏观腐蚀电池

1）、异金属接触电池

2）、浓差电池

3）、温差电池

二、微观腐蚀电池

在金属表面上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。微电池是因金属表面的电化学的不均匀性所引起的

1、金属化学成分的不均匀性

2、组织结构的不均匀性

3、物理状态的不均匀性

4、金属表面膜的不完整性

当参与电极反应的各组分活度(或分压)都等于1，温度规定为25C，这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于E0，故E0称为 标准电位。

由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象，称为原电池的

极化作用。

当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。

当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化。

消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用或去极化过程

根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化

极化分类：

电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致

浓度极化：电子转移步骤快，而反应物从溶液相中向电极表面运动成产物自由电极表面向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤

电阻极化：电流通过电解质溶液和电极表面的某种类型膜而产生的欧姆降。

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1 / 13 全方位教学辅导教案

学科：化学 任课教师：秦政宏 授课时间：2012年 月 日 星期

姓

名 性 别 年 级 总课时： 第 次课

教

学

内

容 金属的电化学腐蚀与防护

重

点

难

点 1金属的腐蚀本质和类型

2吸氧腐蚀和析氢腐蚀

3金属的防护方法

教

学

目

标 1知道金属的腐蚀本质和类型

2掌握吸氧腐蚀和析氢腐蚀的原理

3了解金属的防护方法

教

学

过

程 课前

检查

与

交流 作业完成情况：

交流与沟通：

针

对

性

授

课

请比较下列Fe腐蚀的快慢？

铁与酸反应，铁被腐蚀。 铁与碳形成原电池铁作负极被腐蚀。

腐蚀速率较慢。 腐蚀速率较快。

金属的腐蚀现象非常普遍：

1、钢铁生锈：

铁锈的主要成分： Fe2O3·XH2O

2、铜器表面生成铜绿：

铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3

金属腐蚀的不利后果有哪些？

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2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。事故造成6人死亡

金属制品的腐蚀：

 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。

 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。

 我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。

 金属腐蚀还可能造成环境污染。

一、金属腐蚀的本质：

是金属或合金与周围接触到的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的过程。

M - ne- = Mn+

二、金属腐蚀的类型：

（1）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叫做化学腐蚀。

金属的电化学腐蚀与防护方法

金属在我们的日常生活和工业生产中无处不在，从建筑结构到交通工具，从电子设备到医疗器械。然而，金属面临着一个普遍而严重的问题——电化学腐蚀。这一现象不仅会导致金属材料的性能下降，缩短其使用寿命，还可能引发安全隐患和巨大的经济损失。因此，了解金属的电化学腐蚀原理以及掌握有效的防护方法至关重要。

一、金属电化学腐蚀的原理

要理解金属的电化学腐蚀，首先需要了解一些基本的电化学概念。电化学腐蚀本质上是一个氧化还原反应，涉及到电子的转移。

当金属暴露在电解质溶液（如潮湿的空气、海水等）中时，金属表面会形成无数微小的原电池。以铁为例，在潮湿的空气中，铁表面吸附的水膜会溶解氧气和二氧化碳等气体，形成电解质溶液。铁中的杂质（如碳）与铁本身形成了许多微小的电极。铁原子失去电子变成亚铁离子进入溶液，发生氧化反应：Fe 2e⁻ ＝ Fe²⁺ 。而在另一些区域，氧气得到电子发生还原反应：O₂ ＋ 2H₂O ＋ 4e⁻ ＝ 4OH⁻ 。这样，电子从铁原子转移到氧气，形成了电流，导致铁不断被腐蚀。

不同的金属在电化学序列中的位置不同，其活泼性也不同。位置越靠前的金属，越容易失去电子发生氧化反应，也就越容易被腐蚀。例如，锌比铁活泼，在锌铁原电池中，锌会优先被腐蚀，从而保护了铁，这就是常见的牺牲阳极的阴极保护法的原理。 二、金属电化学腐蚀的类型

1、 析氢腐蚀

在酸性较强的环境中，金属发生电化学腐蚀时，氢离子在阴极得到电子生成氢气，这种腐蚀称为析氢腐蚀。例如，铁在酸性溶液中的腐蚀：

阳极（Fe）：Fe 2e⁻ ＝ Fe²⁺

阴极（杂质）：2H⁺ ＋ 2e⁻ ＝ H₂↑

2、 吸氧腐蚀

在中性或弱酸性环境中，金属发生电化学腐蚀时，氧气在阴极得到电子，与水共同作用生成氢氧根离子，这种腐蚀称为吸氧腐蚀。如铁在潮湿空气中的腐蚀：

阳极（Fe）：Fe 2e⁻ ＝ Fe²⁺

阴极（杂质）：O₂ ＋ 2H₂O ＋ 4e⁻ ＝ 4OH⁻

班级 组别 姓名

金属的电化学腐蚀与防护（第四节）

学习目标：

1.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

2. 结合实际生产、生活考查金属的电化学腐蚀及其危害与防护。

重点难点：

1. 电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀。

学习过程：

1.举例说明化学腐蚀与电化学腐蚀的区别。

2.以铁为例写出铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀的电极反应方程式及总反应方程式。

析氢腐蚀：

吸氧腐蚀：

班级 组别 姓名

3. 把纯铁丝放入稀H2SO4中发生的是什么腐蚀?

4. 常用的金属的电化学防护有几种，分别用的什么原理？有无其他方法防止金属的腐蚀？

5. 怎样判断金属腐蚀的快慢？

班级 组别 姓名

当堂检测：

1、 下列叙述不正确的是 ( )

A、锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜能加快反应速率

B、镀层破损后，白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易被腐蚀

C、钢铁表面常易被锈蚀生成Fe2O3·nH2O

D、钢铁在发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀时，电极反应相同的是负极反应

2、如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为

( )

A．②①③④⑤⑥ B．⑤④③①②⑥

C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥

3、下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 ( )

①纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗。

②当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用。

③在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法。