金属的电化学腐蚀与防护姓名：学号：摘要：腐蚀现象都是由于金属与一种电解质（水溶液或熔盐）接触，因此有可能在金属／电解质界面发生阳极溶解过程（氧化）。
这时如果界面上有相应的阴极还原过程配合，则电解质起离子导体的作用，金属本身则为电子导体，因此就构成了一种自发电池，使金属的阳极溶解持续进行，产生腐蚀现象。
关键词：电化学腐蚀原理局部腐蚀防护与应用Summary: Decay phenomena to all contact a kind of electrolyte(aqueous solution or Rong salt) because of metal, therefore probably take place in metal/electrolyte interface anode deliquescence process.(oxidize)At this time if there is homologous cathode on the interface restoring a process match, the electrolyte then contains the function of ion conductor, metal then is electronics conductor, therefore constituted a kind of self-moving battery, make the metal anode deliquescence keeps on carrying on, the creation decays a phenomenon. Keyword:Give or get an electric shock chemistry corrosion principle the crystal decay the even corrosion decays protection and application to plate 1 F in response to the dint anode protection引言：。
现代生活中，各行各业最离不开的就是工程材料，金属单质及其合金是应用最为广泛和最重要的工程材料。
但是，现代金属及其合金材料的发展面临的最大问题就是腐蚀，我国每年因腐蚀造成的损失数以亿计。
为什么金属这么容易被腐蚀，一般而言，绝大多数的金属单质都是经过冶炼得来的，这是一个耗能的过程，从热力学稳定状态的化合物变为不稳定状态的单质。
而腐蚀过程是一个与冶炼相反的过程，金属失去电子变成离子，释放出能量，返回到先前稳定的自然状态。
例如，铁最常见的形式是Fe2O3，它通常存在于赤铁矿的矿石中，而Fe2O3恰恰是铁的腐蚀产物——铁锈的主要成分，也就是它冶炼前的自然状态。
腐蚀过程进行的驱动力是整个腐蚀体系热力学自由能的降低，这就使得腐蚀过程极易进行。
人们可以设法延缓腐蚀的进程，但没有能力完全阻止腐蚀的发生和进行。
本论文主要综合讲述了金属的电化学腐蚀的基本原理和分类，以及讨论了有关现实生产生活中具体的防护措施，以更好的指导现实实践。
在金属的腐蚀中，常见的有物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀，但是电化学腐蚀是最主要也是最严重的的一类腐蚀。
物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。
许多金属在高温熔盐、熔碱及液态金属中可发生这类腐蚀。
例如用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解，钢容器逐渐被腐蚀而变薄。
化学腐蚀,如金属铁与干燥的高温水蒸气发生的反应,Fe直接将电子传递给作为氧化剂的水蒸气，没有电流产生，而且腐蚀产物FeO覆盖在铁的表面气态的水要穿过该覆盖层与铁继续反应就存在相当的阻碍，化学腐蚀难以继续进行，FeO 薄膜在一定程度上能对铁基体起到保护作用。
电化学腐蚀则不同，例如铁片同银片接触后比单纯的铁片在硫酸中的腐蚀速率要快的多，这是因为腐蚀介质是导电的，氢在银表面析出的过电位比在铁表面小得多，阴极析氢反应选择在活化能较低的银表面进行。
而阳极反应Fe →Fe2+失去的电子自发地转移到银片上，H+从银表面获得电子形成氢气析出。
一般来讲，一旦介质为离子导体时，腐蚀过程通常按电化学腐蚀的途径进行。
电化学腐蚀的显著特征是在被腐蚀的金属表面形成了腐蚀原电池。
这种腐蚀原电池的正极( 阴极) 和负极( 阳极) 出现在同一块被腐蚀金属的表面，形成一种特殊的短路原电池，这种原电池只会导致金属材料的溶解、破坏，腐蚀反应释放出来的化学能全部以热能的形式耗散掉，没有任何利用价值电化学腐蚀原理金属表面由于外界介质的化学或电化学作用而造成的变质及损坏的现象或过程称为腐蚀。
介质中被还原物质的粒子在与金属表面碰撞时取得金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上，这样一种腐蚀过程称为化学腐蚀。
由于金属是电子的良导体，如果介质是离子导体的话，金属被氧化与介质中被还原的物质获得电子这两个过程可以同时在金属表面的不同部位进行。
金属被氧化成为正价离子（包括配合离子）进入介质或成为难溶化合物（一般是金属的氧化物或含水氧化物或金属盐）留在金属表面。
这个过程是一个电极反应过程，叫做阳极反应过程。
被氧化的金属所失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，在那里由介质中被还原的物质所接受，使它的价态降低，这是阴极反应过程。
在金属腐蚀学中，习惯地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂。
经这种途径进行的腐蚀过程，称为电化学腐蚀。
在腐蚀作用中最为严重的是电化学腐蚀，它只有在介质中是离子导体时才能发生。
即便是纯水，也具有离子导体的性质。
在水溶液中的腐蚀，最常见的去极化剂是溶于水中的氧(O2)。
例如在常温下的中性溶液中，钢铁的腐蚀一般是以氧为去极化剂进行的：如果氧供应充分的话，Fe(OH)2：还会逐步被氧化成含水的四氧化三铁Fe3O4·mH2O和含水的三氧化二铁Fe2O3·nH2O。
钢铁在大气中生锈，就是一个以O2为去极化剂的电化学腐蚀过程，直接与金属表面接触的离子导体介质是凝聚在金属表面上的水膜，而最后形成的铁锈是成分很复杂的铁的含水氧化物，有时还有一些含水的铁盐。
一般氧最易到达铁锈的最外层，其中铁是三价；铁锈最里层，铁是二价；中间层有可能是含水的四氧化三铁。
在水溶液中电化学腐蚀过程的另一个重要的去极化剂是H+。
在常温下，对铁而言，在酸性溶液中可以以H十离子为去极化剂而腐蚀，其过程是：阳极：Fe→-Fe2+ +2e阴极：2H++2e→H2↑总的反应：Fe+2H+→Fe2++H2↑故此时腐蚀反应产物是氢气和留在溶液中的二价铁离子。
除了氧和氢离子这两种主要的去极化剂外，在水溶液中往往还有由其他物质作为去极化剂引起的电化学腐蚀。
例如在酸性溶液中有+3价的Fe3+ 离子时，它可以作为电化学腐蚀过程的去极化剂而还原成为+2价的亚铁离子Fe2+ ：Fe3++e Fe2+在用酸清洗钢铁表面的铁锈，即所谓“酸洗”时，锈层溶于酸中，形成一定量的Fe3+离子和Fe2+离子。
Fe3+ 离子就可以作为去极化剂使钢铁腐蚀。
如果酸液面上有空气，Fe2+ 离子可以在液面附近被空气中的O2氧化成Fe3+，成为去极化剂。
这就形成了一循环过程：Fe3+ 离子在钢铁表面作为去极化剂还原成Fe2+ 离子，再到液面附近被O2氧化成Fe3+ 离子，继续作为去极化剂使钢铁腐蚀起着“氧的输送者”的作用。
虽然溶解在溶液中的氧本身就是有效的去极化剂，但由于常温压下O2在水溶液中的溶解度很小，由其去极化而引起的腐蚀速度是不大的。
有“氧的输送者”存在时，腐蚀速度就会大大增加。
电化学腐蚀的分类全面腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面，可以是均匀的，也可以是不均匀的。
如碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀属于均匀腐蚀。
均匀腐蚀的危险性相对较小，因为我们若知道腐蚀速度和材料的使用寿命后，可以估算出材料的腐蚀容差，并在设计中将此因素考虑在内。
局部腐蚀又有很多种，常见的如下：点腐蚀：在材料表面，形成直径小于1mm并向板厚方向发展的孔。
介质发生泄漏，大多是点腐蚀造成的，通常其腐蚀深度大于其孔径。
晶间腐蚀：沿着金属材料的晶界产生的选择性腐蚀，金属外观没有明显变化，但其机械性能已经大大降低了。
例如，不锈钢贫铬区产生的晶间腐蚀，是由Cr23 C6等碳化物在晶界析出，使晶界近旁的铬含量降到百分之几以下，故这部分耐蚀性降低。
铝合金、锌、锡、铝等，也存在由于在晶界处不纯物偏析，导致晶界溶解速度增加的情况。
电偶腐蚀：具有不同电极电位的金属相互接触，并在一定的介质中所发生的电化学腐蚀。
磨损腐蚀：腐蚀性流体和金属表面间的相对运动，引起金属的加速磨损和破坏。
一般这种运动的速度很高，同时还包括机械磨耗和磨损作用。
还有其他的局部腐蚀，如选择性腐蚀，缝隙腐蚀，磨损腐蚀等。
金属的电化学防腐蚀金属的腐蚀包括阳极过程（即金属溶解）、阴极过程（即去极化剂接受阳极流过来的电子）、电流的流动。
以上任何一个环节受到抑制，腐蚀过程都会减缓。
因此针对上述过程，我们可以采取比较有效的抑制措施实现对金属保护的防护。
1)电化学保护: 分为阴极保护法和阳极保护法。
阴极保护法是最常用的保护方法，又分为外加电流和牺牲阳极。
其原理是向被保护金属补充大量的电子，使其产生阴极极化，以消除局部的阳极溶解。
适用于能导电的、易发生阴极极化且结构不太复杂的体系，广泛用于地下管道、港湾码头设施和海上平台等金属构件的防护。
阳极保护法的原理是利用外加阳极极化电流使金属处于稳定的钝态。
阳极保护法只适用于具有活化-钝化转变的金属在氧化性介质( 如硫酸、有机酸) 中的腐蚀防护。
在含有吸附性卤素离子的介质环境中，阳极保护法是一种危险的保护方法，容易引起点蚀。
在建筑工程中，地沟内的金属管道在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连，不仅可实现防雷保护，而且通过外加正极电源，实现阳极保护而防腐。
2) 研制开发新的耐腐蚀材料: 解决金属腐蚀问题最根本的出路需大胆创新的第五大对策，即研制开发新的耐腐蚀材料如特种合金、新型陶瓷、复合材料等来取代易腐蚀的金属。
方法差别较大，但其宗旨是改变金属内部结构，提高材料本身的耐蚀性．例如，在某些活性金属中掺入微量析氢过电位较低的钯、铂等，利用电偶腐蚀可以加速基体金属表面钝化，使合金耐蚀性增强．化工厂的反应罐、输液管道，用钛钢复合材料来替代不锈钢，使用寿命可大大延长。
3)缓蚀剂法：向介质中添加少量能够降低腐蚀速率的物质以保护金属。
其原理是改变易被腐蚀的金属表面状态或者起负催化剂的作用，使阳极(或阴极)反应的活化能垒增高。
由于使用方便、投资少、收效快，缓蚀剂防腐蚀已广泛用于石油、化工、钢铁、机械等行业，成为十分重要的腐蚀防护手段。
