金属腐蚀与防护课件——腐蚀电池
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金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
数据分析与结果讨论
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
原电池金属的腐蚀与防护PPT
原电池金属的腐蚀与防护
目录
• 原电池金属腐蚀的基本原理 • 原电池金属腐蚀的影响因素 • 原电池金属腐蚀的防护措施 • 原电池金属腐蚀的应用 • 原电池金属腐蚀的研究进展
01 原电池金属腐蚀的基本原 理
金属腐蚀的定义
01
金属腐蚀是指金属与周围环境（ 介质）之间发生化学或电化学作 用，导致金属的损坏或变质现象 。
02
腐蚀过程中，金属的原子会转变 成离子或化合物，导致金属的损 失和性能下降。
金属腐蚀的类型
化学腐蚀
金属与介质直接发生化学反应， 生成氧化物或其它化合物，如铁 在干燥的空气中生锈。
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生原电池反 应，通过电子转移产生电流，如 钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀 。
金属腐蚀的电化学过程
湿度
温度
氧气浓度
腐蚀性介质
湿度是影响金属腐蚀的 重要因素，高湿度环境 会加速金属的腐蚀过程。
温度升高会使金属腐蚀 速率加快，因为温度升 高会加速化学反应速率。
氧气是许多金属腐蚀反 应的必要条件，高氧气 浓度会促进金属腐蚀。
环境中存在的腐蚀性介 质，如酸、碱、盐等， 会加速金属的腐蚀过程。
金属材料的性质
01
02
03
04
腐蚀原电池的形成
金属与电解质溶液界面上形成 电位差，导致电子转移。
阳极反应
金属原子失去电子成为阳离子 ，进入电解质溶液。
阴极反应
在另一部分金属表面，电子被 电解质溶液中的离子接收，形
成还原产物。
电流的产生
电子从阳极通过外电路流向阴 极，形成电流。
02 原电池金属腐蚀的影响因 素
环境因素
热处理
通过改变金属材料的微观结构，以提高其耐腐蚀性能。例如 ，对金属进行淬火、回火等热处理，可以改变其晶粒大小和 相组成，从而提高其耐腐蚀性能。
目录
• 原电池金属腐蚀的基本原理 • 原电池金属腐蚀的影响因素 • 原电池金属腐蚀的防护措施 • 原电池金属腐蚀的应用 • 原电池金属腐蚀的研究进展
01 原电池金属腐蚀的基本原 理
金属腐蚀的定义
01
金属腐蚀是指金属与周围环境（ 介质）之间发生化学或电化学作 用，导致金属的损坏或变质现象 。
02
腐蚀过程中，金属的原子会转变 成离子或化合物，导致金属的损 失和性能下降。
金属腐蚀的类型
化学腐蚀
金属与介质直接发生化学反应， 生成氧化物或其它化合物，如铁 在干燥的空气中生锈。
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生原电池反 应，通过电子转移产生电流，如 钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀 。
金属腐蚀的电化学过程
湿度
温度
氧气浓度
腐蚀性介质
湿度是影响金属腐蚀的 重要因素，高湿度环境 会加速金属的腐蚀过程。
温度升高会使金属腐蚀 速率加快，因为温度升 高会加速化学反应速率。
氧气是许多金属腐蚀反 应的必要条件，高氧气 浓度会促进金属腐蚀。
环境中存在的腐蚀性介 质，如酸、碱、盐等， 会加速金属的腐蚀过程。
金属材料的性质
01
02
03
04
腐蚀原电池的形成
金属与电解质溶液界面上形成 电位差，导致电子转移。
阳极反应
金属原子失去电子成为阳离子 ，进入电解质溶液。
阴极反应
在另一部分金属表面，电子被 电解质溶液中的离子接收，形
成还原产物。
电流的产生
电子从阳极通过外电路流向阴 极，形成电流。
02 原电池金属腐蚀的影响因 素
环境因素
热处理
通过改变金属材料的微观结构，以提高其耐腐蚀性能。例如 ，对金属进行淬火、回火等热处理，可以改变其晶粒大小和 相组成，从而提高其耐腐蚀性能。
金属的电化学腐蚀与防护 课件
金属的电化学腐蚀与防护
请比较下列Fe腐蚀的快慢？
铁与酸反应，铁被 腐蚀。
腐蚀速率较慢。
铁与碳形成原电池 铁作负极被腐蚀。
腐蚀速率较快。
5.金属腐蚀快慢的判断：
(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动
性差别越大，氧化还原反应的速率越 快 ，活泼金属 被腐蚀的速度越 快 。
(2) 电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐 蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀。 （3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中 > 弱电解 质中 > 非电解质中 （4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀 > 化学 腐蚀 > 有防腐措部件采用了什么样的防护措施吗?
烤漆
镀铬
烤蓝
涂机油
涂凡士林
镀锌
你还知道哪些防止金属腐蚀 的方法？请举例说明。
制成不锈钢，在金属表面镀一层比 要保护的金属耐腐蚀的金属。
锌块
用牺牲锌块的方法来 保护船身，锌块必须 定期更换
用牺牲镁块的方法来防止 地下钢铁管道的腐蚀，镁 块必须定期更换
外加电流的阴极保护法
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。
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上 一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
三、金属的防护
(1) 改善金属的内部组织结构(内因) —— 制成合金（不锈钢）
(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油 漆、钝化等
(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保 护法、外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时，让被保护金属做正 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反 应受到腐蚀。
请比较下列Fe腐蚀的快慢？
铁与酸反应，铁被 腐蚀。
腐蚀速率较慢。
铁与碳形成原电池 铁作负极被腐蚀。
腐蚀速率较快。
5.金属腐蚀快慢的判断：
(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动
性差别越大，氧化还原反应的速率越 快 ，活泼金属 被腐蚀的速度越 快 。
(2) 电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐 蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀。 （3）同一种金属的腐蚀：在强电解质中 > 弱电解 质中 > 非电解质中 （4）一般说来：原电池原理引起的腐蚀 > 化学 腐蚀 > 有防腐措部件采用了什么样的防护措施吗?
烤漆
镀铬
烤蓝
涂机油
涂凡士林
镀锌
你还知道哪些防止金属腐蚀 的方法？请举例说明。
制成不锈钢，在金属表面镀一层比 要保护的金属耐腐蚀的金属。
锌块
用牺牲锌块的方法来 保护船身，锌块必须 定期更换
用牺牲镁块的方法来防止 地下钢铁管道的腐蚀，镁 块必须定期更换
外加电流的阴极保护法
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。
自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上 一层既耐腐蚀又耐磨的Cr
三、金属的防护
(1) 改善金属的内部组织结构(内因) —— 制成合金（不锈钢）
(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油 漆、钝化等
(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保 护法、外加直流电源的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法
形成原电池反应时，让被保护金属做正 极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反 应受到腐蚀。
高中化学第四章电化学基础4.4金属的电化学腐蚀与防护课件新人教选修4.ppt
4．钢铁的电化学腐蚀 (1)钢铁的电化学腐蚀的分类： 电化学腐蚀析 吸氢 氧腐 腐蚀 蚀
(2)钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较：
酸性较强
中性 酸性很弱
2H+ + 2e - === H2↑ O2+2H2O+4e- === 4OH Fe+2H + === Fe2 ++H2↑ 2Fe+2H2O+O2 == 2Fe(OH)2
被氧化的金属为 Cu ，被保护的金属为 Fe 。
一、金属的腐蚀 1．概念 金属或合金与周围接触到的 气体或液体 进行 化学反应 而腐蚀损耗的过程。 2．本质 金属原子 失去 电子变为 阳 离子，金属发生 氧化 反应。
3．分类 (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。 (2)电化学腐蚀： 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化。
金属的腐蚀在生活中非常普遍
钢铁生锈
(1)原电池中，较活泼的金属 失去 电子， 发生 氧反化应，而使金属被氧化。如 Zn－Cu－稀H2SO4原电池中，被氧化 的金属为 Z，n 被保护的金属为 C。u
(2)电解池中，若阳极不是惰性电极，则阳极金属 失去 电子，发生 氧化 反应，引起阳极金属不
断损耗，而阴极金属受到保护。如图所示：
2．金属的防护措施
下列有关金属的保护方法的说法中正确的是 ( B )
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损 后仍能起到防止铁生锈的作用
B．白铁(镀锌铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很 慢
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利 用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是 钢铁的电化学保护法
化学能转化为电能——电池 第4课时金属的腐蚀与防护课件
OH-
得 电 子
O2
碳
钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极 电子导体 离子导体 正极 装置维度
活动四 探究铁钉腐蚀的过程能否形成原电
池
请你设计实验验证铁钉腐蚀过程中形成了原电池？
活动四 探究铁钉腐蚀的过程能否形成原电 池
查 阅 文 献
【归纳总结】
原理维度
宏观现象 电极产物 微观过程 电极反应物
Fe2+
失 电 子
鲁科版 选择性必修1 第一章 化学反应与能量转化
原电池视角下的金属腐蚀与防护
目标与素养：
1.科学探究与创新意识：通过实验科学探究金属腐蚀的 本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢 腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影 响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方
Fe
铁
e- 钢铁的吸氧腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀示意图
阳离子 阴离子 导线 NaCl溶液
OHH2 -
得 电 子
HO+2
碳
负 电子导体 离子导体 正
装置维度
【归纳总结】 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜呈酸性(PH<4.3)
水膜呈中性或酸性很弱
电 极
负极Fe(-)
反 应
正极C(+)
负极： Fe-2e-=Fe2+ 正极： O2+4e-+2H2O=4OH总反应： 2Fe+O2+2H2O=2(吸氧、吸水) 主要成分：铁粉、碳粉、钠盐、卤化物。 特点：反应迅速，可在2小时内使包装袋内氧的浓度降到0.01%
科学与技术的进步，极大的提升了人们的生活质量
金属的腐蚀与防护第一课时课件-高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1
食盐水
本课已结束，记得复习及完 成课后作业哦~
容易生锈
钢铁
CO2、SO2、H2S
水膜
Fe、C 电解质溶液
在钢铁表面 形成无数 微小原电池
化学腐蚀与电化学腐蚀比较
类型
化学腐蚀
发生的条件 金属与接触物直接 反应
电流
无电流产生
电化学腐蚀 不纯金属或合金与电解 质溶液形成原电池
有电流产生
本质 相互关系
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
两者往往同时发生，但以电化腐蚀为主。电化学 腐蚀速率比化学腐蚀大得多。
第四章 化学反应与电能 第三节 金属的腐蚀与防护
第1课时
导入新课
金属腐蚀在生活中很常见
金属腐蚀的危害
1、经济损失 2、安全威胁
自主学习
1.什么是金属腐蚀？ 2.金属腐蚀的本质是什么？ 3.金属腐蚀的种类有哪些？
一、金属的腐蚀
1 概念：指金属与周围的物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。 2 实质： M－ne- → Mn+ （氧化反应）
课堂检测
4.下列关于如图所示的实验装置的判断中错误的是( D )
A． 若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
KA
B． 若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
B
X
Fe
C． 若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上的反应： 2H＋＋2e－= H2↑
5 金属腐蚀快慢：
➢电解的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有 防护措施的腐蚀
➢ 同一金属在相同电解质溶液中： 电解池的阳极＞原电池的负极＞化学腐蚀＞原
电池的正极＞电解池的阴极
金属的腐蚀和防护PPT精品课件
含义
金属直接与具有腐蚀 性的化学物质接触发 生氧化还原反应而消
耗的过程
金属与电解质溶液 接触发生原电池反
应而消耗的过程
发生的 金属 条件 氧化剂
电子得失
金属或合金 非电解质为主(如O2、
Cl2、C2H5OH)
金属直接将电子转移 给有氧化性的物质
不纯金属或合金 电解质溶液中的溶
质 活泼间接转移给氧 化金属将电子性较
【基础题一】 (1)下列有关金属腐蚀的说法正确的 是( D ) A．金属腐蚀指不纯金属与接触到的电解质溶液进 行化学反应而损耗的过程 B．电化腐蚀指在外加电流的作用下不纯金属发生 化学反应而损耗的过程 C．钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，负极吸收氧气 最终转化为铁锈 D．金属的电化腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化 腐蚀伴有电流产生
1.(湖南祁东县鼎兴补习学校2010届高三化学第一次 月考)下列叙述不正确的是( A ) A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：
2Cl－－2e－===Cl2↑
2.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是(双 选)( AC ) A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．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 C．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 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连 以保护它不受腐蚀
答案：(1)Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(2)2Al＋Fe2O3
Al2O3＋2Fe
(3)2H2O＋O2＋4e－===4OH－
(4)Al－3e－===Al3＋ 铝表面易被氧化，生成一层致
金属的电化学腐蚀与防护优秀课件1
H2O
钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图
05.08.2020
7
2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
析氢腐蚀
水膜酸性较强 水膜酸性很弱或中性
正极
2H++ 2e- =H2
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
负极
Fe - 2e- = Fe2+
溶液
（1）、铁棒上的电极反应式为：
（2）、碳棒上的电极反应式为：
（3）、溶液中发生反应的化学方程式： 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 2Fe–4e-＝2Fe2+ 6、镍—镉可充电电池可发生如下反应： O2+2H2O+4e-＝4OH-
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
＞有防腐措施的腐蚀
05.08.2020
11
二、金属的电化学防护
1、金属防护的几种重要方法 ①改变金属内部的组织结构， 制成合金(如不锈钢）。 ②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，
原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或 电解池的阴极而受到保护。
05.08.2020
4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O
（2）除锈的原理： 负极： 2Al -6e- = 2Al3+ 正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-
05.08.2020
10
一、金属的电化学腐蚀
小结
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的 快慢规律如下：
金属的腐蚀和防护PPT教学课件
金属防护方法总结
1)、改变金属的内部结构 2)、在金属表面覆盖保护层 3)、电化学保护法
练习1.下列现象与电化学腐蚀无关的是:( D )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比纯铁更易生锈 C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈 D银质奖牌久置表面变暗
2.铁钉和碳棒用导线连接后,浸入到食盐溶液 中,可能发生的反应是: ( BD )
总反应：
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
小结：
①、原电池反应与普通氧化—还原反应在原理上是一 样只是把氧化还原反应分别在两极进行，所以有电 流产生。
②、较活泼的金属通常为负极，被氧化而溶解；较不 活泼的金属为正极，附近阳离子被还原而析出物质 (如：H2)。
判断下列装置能否构成原电池，并说明原因。
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为___2_个。 碳原子数目与碳碳化3学键数
目之比为_______. 2:3
练习二
2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体 结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底 面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化
猫眼石
紫水晶
黄黄水水晶晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
干 冰 晶 体 结 构
非晶态又称玻璃态
玻璃结构示意图
B M
O
Si
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
宏观晶体的形貌
金属的电化学腐蚀和保护PPT
外加电流的 外加电流的阴极保护 法示意图
辅助阳极 不溶性） （不溶性）
化学
3．此外，电化学保护法还有一种阳极钝化保 ． 护法 原理：将电源的正极接在被保护的金属上，负极接
在辅助金属上，适当控制电压使阳极电位达到钝化 电位，这时金属表面发生阳极钝化而由活性状态转 为钝化状态，达到保护金属的目的。
应用：阳极保护方法通常适用于具有强腐蚀性和氧
硫组成的青铜合金。 它是由铜、锡及少量铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。
化学
化性的介质，以及金属能够发生阳极钝化的体系，例 如碳钢在硫酸、磷酸、硝酸和苛性钠溶液中。使用阳 极保护方法必须小心懂慎，否则会使被保护对象迅速 破坏，甚至造成严重事故。
化学
金属电化学应用实例
化学
答案
化学
化学
1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望 年冬天， 年冬天 山楚墓群中， 山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝 剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解 证明此剑就是传说中的越王勾践剑。 读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。 让人惊奇的是， 让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两 千多年的历史长河， 千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈 它千年不锈的原因是什么呢？ 斑。它千年不锈的原因是什么呢？
化学
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
如右图所示，空气中的 如右图所示，空气中的CO2， SO2 等可溶解在水中形成电 解质溶液， 解质溶液，从而形成了原电 其中铁是阳极， 池。其中铁是阳极，发生氧 化反应；铜是阴极， 化反应；铜是阴极，发生还 原反应。 原反应。 H2O Fe Cu
负极： → 被腐蚀） 负极：Fe→Fe2++2e （Fe被腐蚀） 被腐蚀 正极：（析氢腐蚀） ：（析氢腐蚀 正极：（析氢腐蚀）2H＋＋2e→H2 → 吸氧腐蚀） （吸氧腐蚀）1/2O2＋2H＋＋2e-→H2O
辅助阳极 不溶性） （不溶性）
化学
3．此外，电化学保护法还有一种阳极钝化保 ． 护法 原理：将电源的正极接在被保护的金属上，负极接
在辅助金属上，适当控制电压使阳极电位达到钝化 电位，这时金属表面发生阳极钝化而由活性状态转 为钝化状态，达到保护金属的目的。
应用：阳极保护方法通常适用于具有强腐蚀性和氧
硫组成的青铜合金。 它是由铜、锡及少量铝、铁、镍、硫组成的青铜合金。
化学
化性的介质，以及金属能够发生阳极钝化的体系，例 如碳钢在硫酸、磷酸、硝酸和苛性钠溶液中。使用阳 极保护方法必须小心懂慎，否则会使被保护对象迅速 破坏，甚至造成严重事故。
化学
金属电化学应用实例
化学
答案
化学
化学
1965年冬天，在湖北省荆州市附近的望 年冬天， 年冬天 山楚墓群中， 山楚墓群中，出土了一把锋利无比的宝 剑。专家通过对剑身八个鸟篆铭文的解 证明此剑就是传说中的越王勾践剑。 读，证明此剑就是传说中的越王勾践剑。 让人惊奇的是， 让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两 千多年的历史长河， 千多年的历史长河，但剑身丝毫不见锈 它千年不锈的原因是什么呢？ 斑。它千年不锈的原因是什么呢？
化学
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
如右图所示，空气中的 如右图所示，空气中的CO2， SO2 等可溶解在水中形成电 解质溶液， 解质溶液，从而形成了原电 其中铁是阳极， 池。其中铁是阳极，发生氧 化反应；铜是阴极， 化反应；铜是阴极，发生还 原反应。 原反应。 H2O Fe Cu
负极： → 被腐蚀） 负极：Fe→Fe2++2e （Fe被腐蚀） 被腐蚀 正极：（析氢腐蚀） ：（析氢腐蚀 正极：（析氢腐蚀）2H＋＋2e→H2 → 吸氧腐蚀） （吸氧腐蚀）1/2O2＋2H＋＋2e-→H2O
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η
过电位
η = E Ee
ηc = Ec Eec 0
ηa = Ea Eea 0
*极化现象是由于电极反应存在阻力造成 的,改变电流的大小,腐蚀电流也随之 改变,通常把电极的电位与电流密度的关 系用极化曲线来表示.
2 极化曲线
极化曲线的绘制 Sa=Sc 在E=f(i)坐标体系下绘制极化曲线, 极化曲线的形状与电极面积无关, 只取决于阳极反应和阴极反应的 特征. Sa≠Sc 在E=f(I)坐标体系下绘制极化曲线, 极化曲线的形状与电极的面积有关, 面积改变,极化曲线的形状也改变.
3 腐蚀电池的极化
极化现象 原电池的极化 实验现象: ε E阴 E阳 欧姆定律: I = = R R 极化现象:电流接通后,电池电动势 降低的现象叫电池的极化现象.
r
A
K
高阻电压表
V
测Zn电极电位 的电路没画出 来
Zn
Cu
参比电极
阳极极化和阴极极化
阳极极化:电位偏离初始电位正移. 阴极极化:电位偏离初始电位负移. *腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴 极的阴极极化,不过两者的极化程度和方 向不相同. 极化值 极化程度的大小用极化值表示,记为△E. △E = E - E0 △E a = Ea –E0＞0 △Ec = Ec – E0＜0
( )阴极极化控制:Pc >> Pa, R可以忽略 1 (2)阳极极化控制:Pa >> Pc, R可以忽略 (3)欧姆电阻控制:R >> Pa, Pc
E
E Eoa
E
Pc
Eoa
Icor
I
Icor
Icor
I
(a)阳极初始电位负移 E E
(b)阴极初始电位正移 E
(b)阴极极化率大
Re Pa Icor (d)阳极极化率增大 I I`Cor Icor I Icor (f)溶液欧姆电阻大 I
r
A
K
高阻电压表
V
测Zn电极电 位的电路没 画出来
Zn
Cu
参比电极
K 开路时,i=0, Cu和Zn的电位分别为静止电位Eoc(Cu),Eoa(Zn) K 闭路,电流通,r 减小, 电路欧姆电阻 R减小,电流 i 增大,Zn电位正移,Cu电位负移, Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i 达到 imax
1 阳极反应 通式:Me→Mnn++ne 产物有二种: 可溶性离子,如Fe-2e=Fe2+ 不溶性固体,如2Fe+3H2O=Fe2O3+6H++6e 2 阴极反应 通式:D+me=[D.me]
常见的去极化剂(氧化剂)是 H+和 O2 2H++2e=H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 O2+4H++4e=2H2O (酸性溶液中) O2+2H2O+4e=4OH-(中性或碱性溶液中) 3电流回路 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 以上三个环节既相互独立,又彼此制约, 其中任何一个受到抑制,都会使腐蚀电 池工作强度减少.
Eoc Eoa Icor = Pa + Pc + R
Evans极化图的本质特征是:用极化曲线的 斜率来表示腐蚀电池工作的阻力,电极反 应的阻力越大,极化曲线的斜率就越大.
用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素 用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型
Pc Pa R Cc = , Ca = , Cr = Pc + Pa + R Pc + Pa + R Pc + Pa + R
(e)初始电位差和阴~阳极 极化率共同影响
�
第二章
腐蚀电池
1 腐蚀电池的工作过程 什么是腐蚀电池 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蚀电池的定义:只能导致金属材料破坏 而不能对外界作功的短路原电池. 腐蚀电池的特点: 1 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应,结果 造成金属材料的破坏. 2 腐蚀电池的阴,阳极短路(即短路的原电池), 电池产生的电流全部消耗在内部,转变为热, 不对外做功. 3 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式 进行.
NaCl溶液
盐水滴试验
实验现象 问题: 阳极,阴极的部位? 阳极反应,阴极反应是什么? 用腐蚀电池的理论解释实验现象?
盐水滴实验
[初始外观]
3%NaCl+铁氰化钾+酚酞
[其后外观]
Fe
蓝色: 显示 Fe2+(阳极区) 红色: 显示OH-(阴极区) 棕色: 铁锈 如果使用脱氧液滴,则不会出现初始外观.
Evans极化图的数学表达式
Eoc Ec Ec Ea Ea Eoa Eoc Eoa = ( + + ) × Icor Icor Icor Icor Eoc Ec 是阴极极化曲线的斜率的绝对值, Icor 叫阴极极化率,记为Pc 叫阴极极化率,记为Pc,表示阴极反应的阻力.
Ec Ea 是回路的欧姆电阻R,它包括金属和溶液部分的电阻. Icor
腐蚀电流
阳极电流:Ia 腐蚀电流:Icor Ia=Icor 在什么条件下相等? 法拉第定律:氧化或还原1摩尔的任何物质 所需要的电量为nF.
A V = × icor nF
2 形成腐蚀电池的原因
金属方面 成分不均匀 组织结构不均匀 表面状态不均匀 应力和形变不均匀 热处理差异 环境方面 金属离子浓度差异 氧含量的差异 温度差异A NhomakorabeaK
Zn
Cu
Zn
Cu Cu Cu Cu
HCl溶液
(a)Zn块和Cu块通 过导线联接 阳极Zn: 阴极Cu:
HCl溶液
(b)Zn块和Cu块直 接接触(短路) Zn → Zn2++2e (氧化反应) 2H++2e → H2 ↑(还原反应)
Zn
(c)Cu作为杂质分 布在Zn表面
腐蚀电池的构成
腐蚀电池的工作环节
腐蚀电池形成原因举例
钢 铝 渗碳体 新管道 新管道
铁
(a)不同金属组合
(b)金属中含杂项
表面状态不同
应力集中 砂土 粘土 铜 表面状态不同缝内Cu2+浓度 比缝外高 铜
(d)应力及形变差异
(e)氧浓度差异
(f)金属离子浓度差异
腐蚀电池的种类
大电池(宏观腐蚀电池):指阳极区和阳 极区的尺寸较大,区分明显,肉眼可辩. 微电池(微观腐蚀电池):指阳极区和阴 极区尺寸小,肉眼不可分辨. *大电池的腐蚀形态是局部腐蚀,腐蚀破坏 主要集中在阳极区. **如果微电池的阴,阳极位置不断变化,腐蚀 形态是全面腐蚀;如果阴,阳极位置固定不变, 腐蚀形态是局部腐蚀.
腐蚀过程的产物
初生产物:阳极反应和阴极反应的生成物. 次生产物:初生产物继续反应的产物. 初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性 产物. *只有不溶性产物才能产生保护金属的作用.
腐蚀过程的产物
Zn—Cu 电偶电池
e Zn2+ Zn(OH)2 OH-
Zn
Zn2+ OH-
Cu
.
Zn(OH)2
e NaCl溶液 [直立电极] 水平电极
用上图装置测量的极化曲线(Zn和Cu面积相等)
E
Eoc(cu) 欧姆电阻压降iR Ec(cu) Ea(Zn)
Eoa(Zn)
i
imax
3 Evans极化图及其应用
Evans极化图
Eoc Ecor Eoa
E
Icor
I
Evans极化图的数学表达式
Eoc Ec Ec Ea Ea Eoa Eoc Eoa = ( + + ) × Icor Icor Icor Icor Eoc Ec 是阴极极化曲线的斜率的绝对值, Icor 叫阴极极化率,记为Pc,表示阴极反应的阻力.
过电位
η = E Ee
ηc = Ec Eec 0
ηa = Ea Eea 0
*极化现象是由于电极反应存在阻力造成 的,改变电流的大小,腐蚀电流也随之 改变,通常把电极的电位与电流密度的关 系用极化曲线来表示.
2 极化曲线
极化曲线的绘制 Sa=Sc 在E=f(i)坐标体系下绘制极化曲线, 极化曲线的形状与电极面积无关, 只取决于阳极反应和阴极反应的 特征. Sa≠Sc 在E=f(I)坐标体系下绘制极化曲线, 极化曲线的形状与电极的面积有关, 面积改变,极化曲线的形状也改变.
3 腐蚀电池的极化
极化现象 原电池的极化 实验现象: ε E阴 E阳 欧姆定律: I = = R R 极化现象:电流接通后,电池电动势 降低的现象叫电池的极化现象.
r
A
K
高阻电压表
V
测Zn电极电位 的电路没画出 来
Zn
Cu
参比电极
阳极极化和阴极极化
阳极极化:电位偏离初始电位正移. 阴极极化:电位偏离初始电位负移. *腐蚀电池的极化包括阳极的阳极极化和阴 极的阴极极化,不过两者的极化程度和方 向不相同. 极化值 极化程度的大小用极化值表示,记为△E. △E = E - E0 △E a = Ea –E0＞0 △Ec = Ec – E0＜0
( )阴极极化控制:Pc >> Pa, R可以忽略 1 (2)阳极极化控制:Pa >> Pc, R可以忽略 (3)欧姆电阻控制:R >> Pa, Pc
E
E Eoa
E
Pc
Eoa
Icor
I
Icor
Icor
I
(a)阳极初始电位负移 E E
(b)阴极初始电位正移 E
(b)阴极极化率大
Re Pa Icor (d)阳极极化率增大 I I`Cor Icor I Icor (f)溶液欧姆电阻大 I
r
A
K
高阻电压表
V
测Zn电极电 位的电路没 画出来
Zn
Cu
参比电极
K 开路时,i=0, Cu和Zn的电位分别为静止电位Eoc(Cu),Eoa(Zn) K 闭路,电流通,r 减小, 电路欧姆电阻 R减小,电流 i 增大,Zn电位正移,Cu电位负移, Ec(Cu)-Ea(Zn)=iR,R=0,i 达到 imax
1 阳极反应 通式:Me→Mnn++ne 产物有二种: 可溶性离子,如Fe-2e=Fe2+ 不溶性固体,如2Fe+3H2O=Fe2O3+6H++6e 2 阴极反应 通式:D+me=[D.me]
常见的去极化剂(氧化剂)是 H+和 O2 2H++2e=H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀 O2+4H++4e=2H2O (酸性溶液中) O2+2H2O+4e=4OH-(中性或碱性溶液中) 3电流回路 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 以上三个环节既相互独立,又彼此制约, 其中任何一个受到抑制,都会使腐蚀电 池工作强度减少.
Eoc Eoa Icor = Pa + Pc + R
Evans极化图的本质特征是:用极化曲线的 斜率来表示腐蚀电池工作的阻力,电极反 应的阻力越大,极化曲线的斜率就越大.
用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素 用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型
Pc Pa R Cc = , Ca = , Cr = Pc + Pa + R Pc + Pa + R Pc + Pa + R
(e)初始电位差和阴~阳极 极化率共同影响
�
第二章
腐蚀电池
1 腐蚀电池的工作过程 什么是腐蚀电池 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 腐蚀电池的定义:只能导致金属材料破坏 而不能对外界作功的短路原电池. 腐蚀电池的特点: 1 腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应,结果 造成金属材料的破坏. 2 腐蚀电池的阴,阳极短路(即短路的原电池), 电池产生的电流全部消耗在内部,转变为热, 不对外做功. 3 腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式 进行.
NaCl溶液
盐水滴试验
实验现象 问题: 阳极,阴极的部位? 阳极反应,阴极反应是什么? 用腐蚀电池的理论解释实验现象?
盐水滴实验
[初始外观]
3%NaCl+铁氰化钾+酚酞
[其后外观]
Fe
蓝色: 显示 Fe2+(阳极区) 红色: 显示OH-(阴极区) 棕色: 铁锈 如果使用脱氧液滴,则不会出现初始外观.
Evans极化图的数学表达式
Eoc Ec Ec Ea Ea Eoa Eoc Eoa = ( + + ) × Icor Icor Icor Icor Eoc Ec 是阴极极化曲线的斜率的绝对值, Icor 叫阴极极化率,记为Pc 叫阴极极化率,记为Pc,表示阴极反应的阻力.
Ec Ea 是回路的欧姆电阻R,它包括金属和溶液部分的电阻. Icor
腐蚀电流
阳极电流:Ia 腐蚀电流:Icor Ia=Icor 在什么条件下相等? 法拉第定律:氧化或还原1摩尔的任何物质 所需要的电量为nF.
A V = × icor nF
2 形成腐蚀电池的原因
金属方面 成分不均匀 组织结构不均匀 表面状态不均匀 应力和形变不均匀 热处理差异 环境方面 金属离子浓度差异 氧含量的差异 温度差异A NhomakorabeaK
Zn
Cu
Zn
Cu Cu Cu Cu
HCl溶液
(a)Zn块和Cu块通 过导线联接 阳极Zn: 阴极Cu:
HCl溶液
(b)Zn块和Cu块直 接接触(短路) Zn → Zn2++2e (氧化反应) 2H++2e → H2 ↑(还原反应)
Zn
(c)Cu作为杂质分 布在Zn表面
腐蚀电池的构成
腐蚀电池的工作环节
腐蚀电池形成原因举例
钢 铝 渗碳体 新管道 新管道
铁
(a)不同金属组合
(b)金属中含杂项
表面状态不同
应力集中 砂土 粘土 铜 表面状态不同缝内Cu2+浓度 比缝外高 铜
(d)应力及形变差异
(e)氧浓度差异
(f)金属离子浓度差异
腐蚀电池的种类
大电池(宏观腐蚀电池):指阳极区和阳 极区的尺寸较大,区分明显,肉眼可辩. 微电池(微观腐蚀电池):指阳极区和阴 极区尺寸小,肉眼不可分辨. *大电池的腐蚀形态是局部腐蚀,腐蚀破坏 主要集中在阳极区. **如果微电池的阴,阳极位置不断变化,腐蚀 形态是全面腐蚀;如果阴,阳极位置固定不变, 腐蚀形态是局部腐蚀.
腐蚀过程的产物
初生产物:阳极反应和阴极反应的生成物. 次生产物:初生产物继续反应的产物. 初生产物和次生产物都有可溶和不可溶性 产物. *只有不溶性产物才能产生保护金属的作用.
腐蚀过程的产物
Zn—Cu 电偶电池
e Zn2+ Zn(OH)2 OH-
Zn
Zn2+ OH-
Cu
.
Zn(OH)2
e NaCl溶液 [直立电极] 水平电极
用上图装置测量的极化曲线(Zn和Cu面积相等)
E
Eoc(cu) 欧姆电阻压降iR Ec(cu) Ea(Zn)
Eoa(Zn)
i
imax
3 Evans极化图及其应用
Evans极化图
Eoc Ecor Eoa
E
Icor
I
Evans极化图的数学表达式
Eoc Ec Ec Ea Ea Eoa Eoc Eoa = ( + + ) × Icor Icor Icor Icor Eoc Ec 是阴极极化曲线的斜率的绝对值, Icor 叫阴极极化率,记为Pc,表示阴极反应的阻力.