钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀

一、金属的腐蚀1．概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

2．实质：金属失电子变成阳离子，被氧化，其反应为：M - ne - === M n+（M 为金属元素）。

3．分类： 分类 化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与其表面接触的一些物质（如O 2、Cl 2、SO 2等）直接反应不纯的金属或合金与电解质溶液接触，形成原电池 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化较活泼的金属被氧化联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快二、钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图示条件水膜呈较强酸性（pH≤4.3）水膜呈弱酸性、中性或碱性知识精讲知识导航《金属的腐蚀与防护》教案三、金属的防护1．电化学防护法________原理2．其他保护方法（1）改变金属组成和结构把金属制成防腐的合金，如含铬、镍、硅等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。

（2）金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，如喷油漆、涂油脂、镀抗腐蚀金属等。

四、金属腐蚀快慢规律同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：对点训练题型一：金属的化学腐蚀与电化学腐蚀【变1】（2021·全国·高二课时练习）以下现象与电化学腐蚀无关的是A．生铁比纯铁容易生锈B．银质物品久置表面变暗C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿题型二：析氢腐蚀与吸氧腐蚀【变2-3】（2020·全国·高二课时练习）如图，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH=4的雨水和生铁片。

实验观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。

下列说法正确的是A．生铁片中的碳是原电池的负极，发生还原反应B．雨水酸性较强，生铁片始终发生析氢腐蚀C．墨水回升时，碳电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-D．具支试管中溶液酸性增强题型三：金属的防护【变3-2】（2021·山东省济钢高级中学高二阶段练习）钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢铁占世界钢铁年产量的三分之一。

一、金属的腐蚀1．概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

2．实质：金属失电子变成阳离子，被氧化，其反应为：M - ne - === M n+（M 为金属元素）。

3．分类： 分类 化学腐蚀电化学腐蚀条件 金属与其表面接触的一些物质（如O 2、Cl 2、SO 2等）直接反应不纯的金属或合金与电解质溶液接触，形成原电池 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化较活泼的金属被氧化联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快二、钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀图示条件水膜呈较强酸性（pH≤4.3）水膜呈弱酸性、中性或碱性知识精讲知识导航《金属的腐蚀与防护》精品教案2 2 2Fe + 2H+ === Fe2+ +H2↑ 2Fe + O2 +2H2O === 2Fe(OH)2三、金属的防护1．电化学防护法________原理2．其他保护方法（1）改变金属组成和结构把金属制成防腐的合金，如含铬、镍、硅等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。

（2）金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，如喷油漆、涂油脂、镀抗腐蚀金属等。

四、金属腐蚀快慢规律同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：对点训练题型一：金属的化学腐蚀与电化学腐蚀【变1】（2021·全国·高二课时练习）以下现象与电化学腐蚀无关的是A．生铁比纯铁容易生锈B．银质物品久置表面变暗C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿【答案】B【详解】A．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故A不符合题意；B．银质物品久置表面变暗是由于金属银和空气中的成分发生反应的结果，属于化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故B符合题意；C．铁质器件附有铜质配件，在接触处形成原电池装置，其中金属铁为负极，易生铁锈，和电化学腐蚀有关，故C不符合题意；D．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣中，金属锌为负极，金属铜做正极，Cu被保护，不易腐蚀，和电化学腐蚀有关，故D不符合题意；答案为B。

钢铁吸氧腐蚀正负极方程式
钢铁吸氧腐蚀正负极方程式：
钢铁在接近中性的空气中腐蚀叫吸氧腐蚀：
负极（Fe）：Fe - 2e⁻ = Fe2⁺
正极（C）：2H₂O + O₂ + 4e⁻= 4OH⁻
在酸性较强的溶液腐蚀放出氢气叫析氢腐蚀：
负极（Fe）：铁被氧化 Fe-2e⁻=Fe2⁺
正极（C）：溶液中的H+被还原 2H⁺+2e⁻=H₂
在腐蚀过程中溶解氧不断的在金属表面上被还原而消耗。

大气中的氧首先通过空气-溶液界面进入溶液，依靠对流和扩散的方式通过溶液的主液层，然后以扩散的方式通过滞留层到达阴极表面。

阴极表面的滞留层在液体静止时厚度可达到1mm，有搅拌时厚度在0.02～0.1mm之间。

氧在滞留层只能扩散，因此，通过滞留层是氧向阴极输送的主要阻力。

水的温度的影响。

在密闭系统中，当氧的浓度一定时，水温升高，铁的溶解反应速度和氧的还原速度增加，所以腐蚀加速。

在敞口系统中，随温度的升高，氧向钢铁表面的扩散速度增快，而氧的溶解度下降，实验表明大约水温为80℃时，耗氧腐蚀速度最快。

碳素钢的性能主要取决于钢的含碳量和显微组织。

在退火或热轧状态下﹐随含碳量的增加﹐钢的强度和硬度升高﹐而塑性和冲击韧性下降。

焊接性和冷弯性变差。

所以工程结构用钢﹐常限制含碳量。

吸氧腐蚀和析氧腐蚀是怎么回事？有什么区别？吸氧腐蚀是指金属做负极，惰性非金属作正极的一类原电池反应，例如铁生锈的反应就是吸氧腐蚀，铁做负极，铁中的杂质等物质作正极，正极发生反应O2 + 4e- +2H20 = 4OH-，吸收氧气负极发生反应Fe - 2e- = Fe2+析氢腐蚀是指以酸为电解液的一类原电池反应，例如铁-锌，稀硫酸为电解液的原电池，正极发生反应2H+ + 2e- = H2，析出了氢气负极发生反应Zn - 2e- = Zn2+析氢腐蚀~~~~~~~~1 在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。

2 在钢铁制品中一般都含有碳。

在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。

水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的H 增多。

是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。

3 发生析氢腐蚀的体系3.1 标准电位很负的活泼金属3.2 大多数工程上使用的金属，如Fe3.3 正电性金属一般不会发生析氢腐蚀。

但是当溶液中含有络合剂时，正电性金属(如Cu，Ag)也可能发生析氢腐蚀。

4 析氢腐蚀的三种控制类型：4.1 阴极极化控制：如Zn在稀酸溶液中的腐蚀。

因为Zn是高氢过电位金属，故为阴极极化控制。

其特点是腐蚀电位与阳极反应平衡电位靠近。

对这种类型的腐蚀体系，在阴极区析氢反应交换电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响。

4.2 阳极极化控制：只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极反应阻力大大增加，才能形成这种控制类型。

有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小。

4.3 混合控制：阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。

其特点是：腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远。

对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大。

5 析氢腐蚀的影响因素5.1 溶液方面（1） pH值：溶液pH值对析氢腐蚀速度影响很大，随pH值下降，腐蚀速度迅速增大。

铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的实验改进1. 引言1.1 背景介绍铁是一种常见的金属材料，在工业生产中被广泛应用。

铁材料在某些条件下会出现吸氧腐蚀和析氢腐蚀的问题，导致材料性能下降，甚至损坏设备。

研究铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理，并改进相应的实验方法，对于提高铁材料的稳定性和延长使用寿命具有重要意义。

本文将深入探讨铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的机理，并针对现有实验方法的局限性提出改进方案，通过实验结果分析，探讨改进实验方法的意义，并展望未来研究方向，为铁材料的研究和应用提供新的思路和方法。

1.2 研究目的研究目的是为了探究铁吸氧腐蚀与析氢腐蚀的机理，以及现有实验方法存在的局限性，通过改进实验方案，进一步了解这两种腐蚀现象的产生过程和影响因素。

通过实验结果的分析，我们将评估改进实验方法的效果，探讨其对未来研究的意义，并展望可能的研究方向。

通过本研究，我们希望为预防与控制铁材料在吸氧腐蚀和析氢腐蚀环境中的腐蚀提供科学依据，促进相关领域的研究进展，并为铁材料在工程实践中的应用提供技术支持。

2. 正文2.1 铁吸氧腐蚀的机理铁吸氧腐蚀是一种常见的金属腐蚀现象，主要发生在铁制品表面。

其机理主要是由于铁在潮湿空气中与氧气反应，形成氧化铁层，而这一氧化反应是一个放热反应，会释放大量热量，使得铁表面局部温度升高，从而促进了金属的电化学反应，加速了铁的自腐蚀过程。

铁表面的微小缺陷，如划痕、气孔等，也会成为铁吸氧腐蚀的起始点，使铁表面在潮湿环境中更容易受到氧气的侵蚀。

为了有效防止铁吸氧腐蚀的发生，我们可以采取多种措施，如表面镀层保护、防锈油涂覆、氧化层形成等。

控制铁制品的使用环境，如保持通风、降低湿度等也是预防铁吸氧腐蚀的有效方法。

在工程实践中，可以根据具体情况选择合适的防护措施，从而延长铁制品的使用寿命，减少因腐蚀引起的安全事故风险。

2.2 析氢腐蚀的机理析氢腐蚀是一种常见的金属腐蚀现象，通常发生在金属表面的水解过程中。

其机理主要涉及金属表面的被动膜破坏和氢离子还原两个方面。