江西红壤对钢的腐蚀讲解PPT课件

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电镀：电镀是将材料或部件放入含有镀层金属离子的溶液中，以镀件作为阴极，通以电流，使溶液 中的金属离子在镀件表面放电、结晶，并沉积成镀层。电镀层与基材是机械结合，其优点是容易控 制镀层厚度，能比较容易地实现单面镀或差厚镀，可广泛用于获得Cu、Zn、Cr、Ni及其合金镀层。 对于钢铁工业来说，电镀锌和电镀锡是两类最重要的产品。 我国的电镀锌钢结构和富锌涂料都是在近几年开始大量使用的。电镀锌钢结构主要应用在塔机防腐 工程中,塔机用钢结构表面采用无氨、无氰溶液镀锌以及镀锌层经钝化处理后,不仅具有良好的电化 学保护作用,而且还能使其镀锌层的耐中性盐雾的腐蚀性能得到很大的提高,从而极大地延长塔机用 钢结构的使用寿命。此外，电镀锌还被广泛用作有机涂料的底层，如汽车的车底、电冰箱的外壳， 在电镀锌层的上面，喷一层有机涂料，即耐蚀又美观。
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几种金属覆盖层腐蚀防护工艺
机械镀锌：我国的机械镀工艺发展稍晚,只有几十年的历史,机械镀在工业上的成功应用是近几年 的事情,目前国内在生产上成功应用的是机械镀锌工艺。机械镀锌的应用比较广泛,涉及到车辆制 造业、电力电网、交通设施、建筑金具、小五金及农用设施等很多领域,一般工件长度应小于300 mm ,重量少于1kg。最适合机械镀的工件有环链、螺栓、螺母、各种垫片、弹簧、自攻螺钉、射钉、 水泥钉、膨胀钉、线路金具、管路联接件和高强度紧固件等
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热浸工艺：把金属构件表面经过预处理后全浸入某一种熔融金属溶液里，熔融金属与构件表面通过一 定的冶金介面扩散而形成金属覆盖层。热浸镀金属工艺一般分为溶剂法和氧化还原法(“森吉米尔 法”)，溶剂法又分为“湿法”和“干法”。国内工厂化生产工艺，一般结构构件采用的是溶剂干法， 而板材和钢带多采用氧化还原法。溶剂干法的工艺流程：除油-热水洗-酸洗-水洗-溶剂预处理-干燥热浸镀-冷却或后处理-检验，其特点是金属覆盖层和基层结合好，防腐蚀性能较热喷涂高，缺点是构 件经热浸金属覆盖层处理后有变形，表面不均匀，处理尺寸受热浸槽影响，环保法规限制较多。 热喷涂和热浸镀工艺因都是需要在特定的温度条件下进行，能耗高，对周边环境有影响，工艺成本较 高，现场修复条件差。

据有关资 料报道，现在 世界上每年因 腐蚀而报废的 金属设备和材 料相当于年产 量的20% ~ 40% 。
金属矿物 储量有限
Байду номын сангаас
思考
对于金属资源除了采取防止金属 腐蚀的措施外，还可以通过什么途径 来使金属资源得到保护呢？
提示：废品收购站为什么要收购废 铁、废铜、和易拉罐等金属？
三、废旧金属的回收利用
铁 还有吸水干燥的作用。
原理是：铁生锈时可以吸收水和氧气。产 生的铁锈也可以吸水。
6.某溶液中仅含有AgNO3、Cu(NO3)2两种溶质，将 其分为A、B两份，各加入一定量的铁粉，充分反 应后，过滤洗涤，分别得到滤渣和滤液。
（1）将A所得的滤渣加入到稀盐酸中有气泡产生， 则该滤渣中含有的物质是 Fe、Cu、Ag（填化学式，
第三节 钢铁的锈蚀与防护
资料一：人类每年要向自然界索取大量的金属矿物资源， 以提取数以亿吨计的金属。金属矿物的储量有限，而且 不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量，并根据目 前这些金属的消耗速度，有人估计一些矿物可供开采的 年限如下图所示（不包括今后新探明的矿物储量、一些 国家的金属储备量和金属的回收利用等）。
一、钢铁锈蚀条件的探究结论：
1.在水和氧气同时存在的条件下容易生锈。
2.铁锈是暗红色疏松的物质，主要成分是Fe2O3。 3.除锈可采取机械打磨和酸洗两种基本方法。
二、减缓钢铁锈蚀的方法
• 防止铁生锈的原理－－ ①隔绝空气 • 就是破坏铁生锈的条件 ②隔绝水
讨论
自行车的构件如支架、链条、钢圈、辐条、车 把等，分别采取了什么防锈措施？
废旧金属的回收利用还可以减少对环境的污染。例如， 废旧电池中含有汞等，如果废旧电池随意丢弃，汞等渗出会 造成地下水和土壤的污染，威胁人类健康。如果将汞等回收 利用，不仅可以节约金属资源，而且还可以减少对环境的污 染。

无现象
铁钉渐渐 生锈，接 触液面处 生锈明显
相当长时 有气体产 间铁钉未 生，反响 被腐蚀 速度快
相当长时 间铁钉未 被腐蚀
无现象
由于无氧 由于无
结论
和水，铁 钉不被腐
水，铁 钉不被
蚀
腐蚀
铁钉被 腐蚀
由于无氧，铁钉被腐 较长时间 蚀最快 铁钉不被 腐蚀
由于无氧， 由于无氧， 较长时间 铁钉不被 铁钉不被 腐蚀 腐蚀
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钢铁的吸氧腐蚀示意图
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钢铁的电化学腐蚀：
析氢腐蚀：
条件：钢铁在潮湿空气中形成酸性环境下 的腐蚀。
特点：有氢气产生。
H2O + CO2 H2CO3 H+ + HCO3-
负极：＿铁＿，电极反响式： Fe－2e-＝Fe2+ 正极：＿碳＿，电极反响式： 2H++2e-＝H2↑
总反响式： Fe+2H+＝ Fe2++H2↑
Zn－ ＋Cu
11 NaCl溶液
√
12 ZnSO4溶液
√ 25
钢铁的电化学腐蚀：
吸氧腐蚀： 条件：钢铁在很弱的酸性或中性环境下
的腐蚀。
负特极点：：＿铁有＿氧，气电极参反加响反式响：。2Fe－4e-＝2Fe2+ 正极：＿碳＿，电极反响式：
2H2O + O2 + 4e- ＝ 4 OH-
总反响式：2Fe+ 2H2O + O2 ＝ 2Fe( OH)2
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P50 实验方案
• (实验需要在一周前开场做)：将5颗干净无锈的铁钉分 别放入以下5支试管中
• A、盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水，铁钉被浸没，再 加植物油

Fe( OH) 3
—— FeOOH（碱式氧化亚铁 ）+ H2O
影响酸性土壤腐蚀的因素







影响酸性土腐蚀, 有多种因素, 其中主要有:
( 1) 交换性铝 ( 2) Cl和so4²- ( 3) 土壤电阻率 ( 4)
含
水量 ( 5) pH 值
1 .交换性铝 金属在强酸性土壤中, 受到很强的腐蚀. 但在有
AlO —OH+ 3H+ ——Al3+ + 2H2O
则溶液中Al3+ 的浓度和土体表面交换性铝的数量增加. 当阴极以氢
放电为主时, 部分氢离子参与铝的溶解, 势必使阴极反应速度减慢, 从
而, 减小了阳极金属的溶解速度; 随着pH 的升高( 如施石灰) , 则交
换性铝水解生成羟基铝化合物:
Al3++ 2H2O ——AlO -OH+ 3H+
值也是影响不锈钢腐蚀的主要因素, 土壤pH 值增加, 腐蚀
失重缓慢增大, 当土壤pH 值达到8. 5 以上时, 腐蚀失重
急剧增大; 自然腐蚀电位能大致上反映不锈钢在土壤中的
腐蚀行为, 腐蚀电位较正, 腐蚀轻微,腐蚀电位较负, 腐蚀
较严重.
合金材料

在具有高土壤电阻率、低可溶盐含量及高含水率的酸性红
机质和有机酸含量很高的缓冲性能较强的土壤中, 即使pH 呈中性, 对
金属也有较大的腐蚀性, 这是因为有机酸与铝的络合促进了铝的溶解,
随着有机酸浓度的增加, 这种促进作用加强 . pH< 5 的酸性土壤都含
有相当数量的交换性铝. 随着pH 的降低( 如加HCl) , 其活性铝化合

钢铁锈蚀的化学过程
铁的氧化
当钢铁暴露在空气中时， 铁元素会与氧气发生氧化 反应，生成铁的氧化物， 即铁锈。
酸碱反应
钢铁与酸碱等物质接触时 ，会发生酸碱反应，导致 钢铁表面腐蚀和破坏。
电化学腐蚀
当钢铁与其他金属接触时 ，会发生电化学反应，导 致钢铁表面腐蚀和破坏。
02
钢铁锈蚀的原因与影响
内部因素导致的锈蚀
机械性能下降
锈蚀会使钢铁的机械性 能如强度、韧性等下降
，影响其正常使用。
安全隐患
严重的锈蚀可能导致钢 铁结构的承载能力下降
，带来安全隐患。
资源浪费
钢铁锈蚀意味着其使用 寿命缩短，造成资源浪
费。
环境污染
锈蚀产生的铁锈如果处 理不当，会随雨水等进 入土壤或水体，造成环
境污染。
03
钢铁防锈保护措施
表面预处理
锈材料能够防止管道和设备的腐蚀，保障生产安全。
未来防锈技术的发展趋势
要点一
总结词
未来防锈技术将朝着更加高效、环保、智能的方向发展， 以适应日益严格的环保要求和工业发展的需要。
要点二
详细描述
随着科技的不断进步，新型防锈材料和技术的研发将不断 涌现，如纳米防锈材料、生物防锈剂等。同时，随着工业 互联网的发展，智能防锈技术也将成为未来的重要发展方 向，通过实时监测和数据分析，实现精准防锈和预测性维 护。此外，环保和可持续发展已成为全球共识，因此，环 保型的防锈技术和材料将具有更广阔的市场前景和发展空 间。
新型防锈技术的应用
总结词
新型防锈材料的应用范围正在不断扩大，已广泛应用于汽车、建筑、船舶、石油化工等 领域。
详细描述
在汽车行业中，新型防锈材料可以有效提高汽车零部件的防锈能力，延长使用寿命；在 建筑领域，新型防锈材料能够保护钢筋等材料免受腐蚀，提高建筑物的安全性；在船舶 制造中，新型防锈材料能够提高船舶的耐久性和航行性能；在石油化工行业中，新型防

氢气
钢铁表面形成的微小原电池示意图
学生活动
请大家根据原电池原理，写出电极反应式及电池 反应方程式。 a装置中：负极： Fe - 2e- = Fe2+ 正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
电池反应： 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2
分析：中性或酸性很弱或碱性条件下，易发生吸氧腐蚀。
面对这样惊人的数据和金属腐 蚀危害事实，大家有没有想过，铁 怎么会被腐蚀？怎样防腐？
阅读课本P22
1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？ 2、化学腐蚀和哪些因素有关？ 3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？
知识总结
一、 金属的电化学腐蚀
（一）金属腐蚀：
是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化 还原反应而腐蚀损耗的过程。 失e金属阳离子 （二）金属腐蚀的本质： 金属原子 氧化反应 M – ne-→Mn+ 化学腐蚀
b装置中:
负极： Fe - 2e- = Fe2+பைடு நூலகம்正极： 2H++ 2e- =H2 ↑
电池反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑
分析：当钢铁处于酸性气氛中时，易发生析氢腐蚀；
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
析氢腐蚀
条 件
吸氧腐蚀 水膜呈中性或酸性很弱或碱性
阅读思考
请大家阅读课本Ｐ24-26
1、铁被腐蚀与什么物质有关？本质是什么？ 2、怎样才能防止铁生锈？最简单的方法是什么？ 3、根据你的生活经验，你知道生活中有哪些措施采用 了覆盖保护层的方法防止铁生锈的？ 4、除了覆盖保护层外，还有哪些保护金属的方法，分 别利用的什么原理？

11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰
15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东
思考与交流
根据你的所学知识以及生活经历，说说 金属有哪些防护方法？ 隔开空气和水
金属的防护方法（常见）
1、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力 （不锈钢、青铜器）
2、在金属表面覆盖保护层 ①涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷、塑料。 ②镀抗蚀金属－－电镀法。 ③用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。
3、电化学保护法 （原电池原理） (轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块)
• ①情景教学法：通过课件演示，为学生创设生动
直观的教学情景，启迪学生思维、培养学生的问 题意识。
• ②合作探究法：围绕本堂课的教学目标，组织学
生边实验边讨论，师生互动、生生互动，共同营 造和谐、宽松、民主的气氛，学生在探究知识的 同时形成了丰富的人生态度和情感体验。
• ③自主学习法：通过引导学生读、议、悟、思结
b. 培养学生观察能力、实验操作技 能、自主探究及合作的科学精神。 并能用多种途径和手段去了解防止 钢铁腐蚀的具体防护方法。
c. 培养学生应用化学知识解释或解 决与化学相关的社会问题的能力， 认识化学与人类生产、生活的密切 关系。形成正确的情感态度和价值 观，增强社会责任感。
3 重难点及其确定
a 重点：钢铁的腐蚀及其防护 b 难点：钢铁的电化腐蚀原理 c 确定的依据 “钢铁的电化学腐蚀原理” 在整

牺牲阳极保护法 外加电流的阴极保护法
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总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀
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条件
化学腐蚀
金属与干燥气体或非电 解质液体直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金与电解 质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 与电解质溶液的酸碱性
因素 温度有关
化学 · 选修4《化学反应原理》
1.3 金属的腐蚀与防护
1
钢 铁 生 锈
2
铜 器 生 锈
3
金属腐蚀 • 我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁
年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值 的2%~4%；约合人民币3000亿元 。 • 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为 该国国民生产总值的4%左右。 • 另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平 均值)损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆 炸等造成的间接损失。
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一、金属的电化学腐蚀 1、 金属腐蚀 指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
➢金属腐蚀的本质 M – ne- → Mn+ (氧化反应)
化学腐蚀 ➢金属腐蚀的类型
电化学腐蚀
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2、化学腐蚀 金属与其他物质直接接触反生氧化还原反应而引起的腐蚀
燃气灶的中心部位易生锈
食品罐头 放在南极80多年却很少生锈
及金属活性有关
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
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1、用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装 置及得到的图象如下，以下结论错误的是( C ) pH=2时，压强逐渐增