第一章 金属的高温腐蚀与防护

绪论金属腐蚀的定义: 金属材料和环境介质发生化学或电化学作用，引起材料的退化与破坏称为金属的腐蚀.本课程研究的内容• 1. 研究金属和周围介质作用时所发生的化学或电化学的现象、机理及其一般规律。

• 2. 研究各种条件下金属材料的防止腐蚀的方法和措施。

三、金属腐蚀与防护的重要性经济损失：•直接损失：指采用防护技术的费用和发生腐蚀破坏以后的维修、更换费用和劳务费用。

•间接损失：指设备发生腐蚀破坏造成停工、停产；引起的物资跑、冒、滴、漏损失；对环境污染以至爆炸、火灾等事故的间接损失更是无法估量。

第一章金属材料的高温化学腐蚀第一节概述一、高温化学腐蚀定义：高温化学腐蚀是研究金属材料和与它接触的环境介质在高温条件下所发生的界面反应过程的科学。

金属高温腐蚀与常温腐蚀的区别：高温腐蚀：主要是以界面的化学反应为特征。

常温腐蚀：主要是电化学过程。

金属材料的高温腐蚀反应式：Me（金属）+X（介质）--MeX（腐蚀产物）二、高温腐蚀分类按环境介质状态分1）高温气态介质腐蚀（2）高温液态介质腐蚀（3）高温固态介质腐蚀（1）高温气态介质腐蚀：气态介质中包括有单质气体分子。

非金属化合物气体分子。

金属氧化物气态分子，和金属盐气态分子。

由于这种高温腐蚀是在高温，干燥的气体分子环境中进行的，所以常被称为“高温气体腐蚀”“干腐蚀”“化学腐蚀”。

（2）高温液态介质腐蚀：液态介质（包括液态金属，液态融盐及低熔点氧化物）对固态金属材料的高温腐蚀。

这种腐蚀包括界面化学反应，也包括液态物质对固态物质的溶解。

（3）高温固态介质腐蚀：金属材料在带有腐蚀性的固态颗粒状物质的冲刷下发生的高温腐蚀。

这类腐蚀包括固态燃灰与盐颗粒对金属材料的腐蚀。

又包括这些固态颗粒状物质对金属材料表面的机械磨损，所以人们又称为“磨蚀”或“冲蚀”。

高温腐蚀现象（1）在金属热处理过程中，碳氮共渗和盐浴处理易于产生增碳、氮化损失和熔融盐的腐蚀。

（2）含有燃烧的各个过程，比如柴油发动机、燃气轮机、焚烧炉等所产生的复杂气氛的高温氧化等腐蚀。

金属的腐蚀与防护金属是一种常见的材料，具有坚固、耐用的特性，广泛应用于建筑、制造业等领域。

然而，金属在长期使用中容易发生腐蚀现象，导致材料的质量下降，使得其功能受到影响。

因此，研究金属的腐蚀原理以及采取相应的防护措施就显得尤为重要。

一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在与外界介质接触时发生化学或电化学反应，从而导致金属表面形成氧化物或盐类物质。

金属腐蚀的原因主要包括以下几点：1. 电化学反应：金属与介质发生电化学反应是引起腐蚀的主要原因之一。

当金属处于电解质溶液中时，金属表面会发生阳极和阴极反应，形成电池，促使金属的氧化和溶解。

2. 化学反应：金属在一些特定的介质中，比如酸性或碱性环境中，会与介质中的物质发生化学反应，形成氧化物或盐类产物。

3. 物理因素：除了电化学和化学反应外，一些物理因素也可能加速金属的腐蚀，如磨损、冲击和高温等。

二、金属腐蚀的分类根据金属腐蚀的不同机制，可以将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。

1. 化学腐蚀：化学腐蚀是指金属与介质中的物质发生直接的化学反应。

常见的化学腐蚀有酸腐蚀、碱腐蚀和氧化腐蚀等。

例如，金属在酸性环境中会与氢离子发生反应产生氢气，造成金属的腐蚀。

2. 电化学腐蚀：电化学腐蚀是指金属与电解质溶液中物质发生电化学反应，形成阳极和阴极电池导致金属腐蚀的过程。

电化学腐蚀常见的类型有腐蚀、热蚀和应力腐蚀等。

三、金属腐蚀的防护方法为了延长金属的寿命和保护其功能，人们采取了多种防护措施来抵御金属腐蚀。

以下介绍几种常用的金属腐蚀防护方法：1. 金属涂层：金属涂层是在金属表面覆盖一层具有防腐蚀性能的物质，如油漆或涂层。

金属涂层可以形成物理屏障，阻止金属与外界介质的接触，从而防止腐蚀的发生。

2. 电镀：电镀是将金属浸入含有金属离子的溶液中，通过电解反应使金属表面形成一层均匀的金属膜。

电镀可以提供额外的保护层，有效防止金属腐蚀。

3. 阳极保护：阳极保护是利用附加阳极电流或阴极保护剂来构建金属电池，在阴极处形成保护电位，从而减缓金属的腐蚀速度。

金属的腐蚀与防护简介：金属是一种常见的材料，在各个领域中都有广泛应用。

然而，金属材料在使用过程中，容易受到腐蚀的影响，从而导致质量下降甚至失效。

本文将探讨金属腐蚀的原因、危害以及常见的防护措施。

一、腐蚀的原因金属腐蚀是指金属在特定环境下与所处介质发生反应，从而引起金属表面或内部的氧化、脱层、破损等现象。

主要原因如下：1. 化学反应：金属与介质中的氧气、水、酸等发生化学反应，形成金属氧化物或金属盐，从而破坏金属结构；2. 电化学反应：金属在电解质溶液中，作为阴阳极参与电化学反应，产生腐蚀电流，导致金属丧失；3. 生物腐蚀：微生物、海洋生物或土壤中的细菌、藻类等对金属表面进行化学作用，加速金属腐蚀；4. 物理因素：高温、高湿度、紫外线、机械刮擦等物理因素也会对金属产生腐蚀影响。

二、腐蚀的危害金属腐蚀带来的危害主要体现在以下几个方面：1. 结构破损：金属腐蚀导致金属结构受损，影响其使用寿命，甚至引发安全事故；2. 功能下降：腐蚀使金属表面变得不平整、粗糙，降低了其原有的功能，如电导性、导热性等；3. 资源浪费：腐蚀使金属材料减少，需要更多的资源进行修复和替换，增加了成本和能源消耗；4. 环境污染：金属腐蚀产生的废物、气体和废水会对环境造成污染，对植物和动物产生不良影响。

三、金属腐蚀的防护措施为了减少金属腐蚀的发生，需要采取一系列的防护措施。

以下是常见的几种防护方法：1. 表面涂层：通过涂覆金属表面的保护膜，阻隔介质对金属的侵蚀。

常见的涂层包括漆膜、涂层、电镀层等；2. 阳极保护：在金属表面附近放置一个具有更高活性的金属，作为阳极进行保护，使其更容易受到腐蚀。

常见的阳极保护材料包括锌合金、铝合金等；3. 防蚀合金：将金属与其他元素进行合金化处理，提高其抗腐蚀性能。

如不锈钢中的铬能形成致密的氧化膜，阻隔外界介质；4. 缓蚀剂：添加适量的缓蚀剂到金属表面，形成保护膜，减缓腐蚀速度。

常见的缓蚀剂有无机盐、有机酸等；5. 电化学防蚀：利用电化学原理，通过施加外电场或电流，实现金属防蚀。

高温高压环境下金属腐蚀的防护措施一、引言在工业生产和科学研究等领域，高温高压环境下的金属腐蚀问题一直是一个严重的挑战。

受到高温和高压的影响，金属表面容易发生氧化、腐蚀和磨损等问题，导致金属材料的性能下降甚至失效，从而对设备的可靠性和寿命造成负面影响。

为了解决这一问题，人们开发了各种防护措施来提高金属材料在高温高压环境下的耐腐蚀性能，本文将对其中一些常用的防护措施进行探讨。

二、表面涂层防护技术1. 金属涂覆技术金属涂覆技术是一种将防腐蚀合金涂层覆盖在金属基体上的方法。

通过涂覆耐腐蚀合金，可以有效地防止金属表面与高温高压介质接触，从而减少腐蚀的可能性。

常见的金属涂覆技术包括热喷涂、电镀和镀金等，这些方法可以选择不同的合金材料进行覆盖，以适应不同条件下的腐蚀环境。

2. 陶瓷涂层技术陶瓷涂层技术是利用高温下陶瓷材料的耐腐蚀性和耐热性来保护金属材料。

陶瓷涂层可以覆盖在金属表面，形成一层具有良好耐腐蚀性的保护层，有效地抵御高温和高压环境下的侵蚀作用。

常见的陶瓷涂层材料有氧化铝、碳化硅和氮化硅等，它们具有优异的耐蚀性和耐高温性能，适用于各种恶劣的工况。

三、基底材料的选择1. 高温合金在高温高压环境下，基底材料的选择是关键。

高温合金是一种特殊的合金材料，在高温和高压条件下具有出色的耐蚀性和耐热性能。

这种合金通常由镍、铬、钼等元素组成，可以有效地抵抗氧化、硫化和腐蚀等作用，保持较好的机械性能和化学稳定性。

2. 不锈钢不锈钢是另一种常用的基底材料，具有良好的耐腐蚀性能。

通过控制合金元素的含量和添加合适的稳定剂，不锈钢可以在高温高压环境下形成一层致密的氧化物膜，防止金属表面腐蚀。

此外，不锈钢还具有良好的机械性能和可焊性，适用于各种工程和装备。

四、电化学防护技术1. 阳极保护阳极保护是一种通过施加外加电流或阳极材料来保护金属腐蚀的技术。

在高温高压环境下，可以使用阳极电位的方法来减少金属表面的腐蚀速率。

例如，通过向金属表面施加一定电压，在金属表面形成一层保护性的氧化层，从而抵御腐蚀介质的侵蚀。

第３课时金属的腐蚀与防护[学习目标定位] １．认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。

２．熟知金属腐蚀的防护方法。

一金属的腐蚀１．金属腐蚀（１）概念：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的现象。

（２）根据与金属接触的物质不同，金属腐蚀可分为两类：１化学腐蚀：金属跟接触到的干燥气体（如O２、Cl２、SO２等）或非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

腐蚀的速率随温度升高而加快。

２电化学腐蚀：不纯的金属或合金跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。

２．钢铁的电化学腐蚀根据钢铁表面水溶液薄膜的酸碱性不同，钢铁的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

铜板上铁铆钉处的电化学腐蚀如下图所示：铁钉的析氢腐蚀示意图铁钉的吸氧腐蚀示意图（１）铁钉的析氢腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液酸性较强时，腐蚀过程中有H２放出。

Fe 是负极，C是正极。

发生的电极反应式及总反应式为负极：Fe—２e—===Fe２＋；正极：２H＋＋２e—===H２↑；总反应：Fe＋２H＋===Fe２＋＋H２↑。

（２）铁钉的吸氧腐蚀：当铁钉表面的电解质溶液呈中性或呈弱酸性并溶有O２时，将会发生吸氧腐蚀。

电极反应式及总反应式为负极：２Fe—４e—===２Fe２＋；正极：２H２O＋O２＋４e—===４OH—；总反应：２Fe＋２H２O＋O２===２Fe（OH）２。

最终生成Fe２O３·x H２O，是铁锈的主要成分。

归纳总结１．金属腐蚀的本质金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

２．金属腐蚀的类型（１）化学腐蚀与电化学腐蚀（２）金属活动顺序表中氢之前、镁之后金属的电化学腐蚀与钢铁的电化学腐蚀相似。

１．下列有关金属腐蚀的说法中正确的是（）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．电化学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，产物最终转化为铁锈D．金属的电化学腐蚀和化学腐蚀本质相同，但电化学腐蚀伴有电流产生答案D解析金属腐蚀的本质，主要是金属原子失电子被氧化，腐蚀的内因是金属的化学性质比较活泼，外因是金属与空气、水和其他腐蚀性的物质接触，腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀，所以A错误；电化学腐蚀指不纯金属发生化学反应而损耗的过程，不需要外加电流，所以B错误；钢铁腐蚀最普遍的是吸氧腐蚀，正极吸收氧气，而不是负极吸收氧气，所以C错误；只有选项D正确。

高温腐蚀与防护高温腐蚀与防护引言：随着工业化进程的加速发展，高温腐蚀问题也日益突出。

高温环境下的腐蚀对于许多行业来说都是一个严重的问题，不仅会导致设备的损坏和寿命的缩短，还可能危及人员的安全。

因此，研究高温腐蚀问题以及防护措施变得尤为重要。

本文将就高温腐蚀的原因、分类和常见的防护方法进行探讨。

一、高温腐蚀的原因：高温腐蚀是指在高温条件下，金属或合金与工作环境中的化学物质发生反应，使金属发生化学变化，引起金属腐蚀。

高温腐蚀的主要原因有以下几点：1. 高温氧化：金属在高温条件下与氧气反应，形成金属氧化物，如金属氧化膜，可进一步加速金属的腐蚀速度。

2. 高温硫化：含硫化合物在高温条件下与金属反应，形成硫化物，如金属硫化膜，也是引起高温腐蚀的重要原因之一。

3. 高温盐腐蚀：金属与含有氯、氟和硝酸盐等营养盐的工作环境中发生反应，形成金属盐腐蚀产物。

4. 高温蒸汽腐蚀：金属与含有蒸汽或水的环境中发生反应，形成金属腐蚀产物。

二、高温腐蚀的分类：根据高温腐蚀的发生机理和类型，可以将高温腐蚀分为几种类型：1. 氧化腐蚀：主要发生在高温下与氧气接触的金属表面，形成金属氧化膜。

氧化腐蚀是高温腐蚀中最常见的一种类型。

2. 硫化腐蚀：主要发生在存在硫的环境中，形成金属硫化膜。

硫化腐蚀会导致金属表面的腐蚀速度加快。

3. 氯化腐蚀：主要发生在存在氯化物的环境中，形成金属盐腐蚀产物。

氯化腐蚀对金属的侵蚀能力非常强，容易引发严重的腐蚀问题。

4. 氢腐蚀：在高温下，金属与氢气发生反应，形成金属氢化物，从而引起氢腐蚀。

氢腐蚀对金属的强度、韧性和延展性都有很大的影响。

三、高温腐蚀的防护方法：为了保护金属在高温条件下免受腐蚀的影响，需要采取一系列的防护方法。

根据不同的腐蚀类型和工作环境，以下是几种常见的高温腐蚀防护方法：1.表面涂层：通过在金属表面涂上耐高温、抗腐蚀的涂层，来保护金属免受高温腐蚀的侵蚀。

常用的涂层材料有陶瓷涂层、金属涂层等。

金属的腐蚀与防护金属是一种常见而重要的材料，广泛应用于工业、建筑、制造等领域。

然而，金属在使用过程中常常面临腐蚀的问题，对其性能和使用寿命造成了严重影响。

因此，了解金属腐蚀的原因和防护方法显得尤为重要。

一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是由于金属与环境中的氧气、水和其他化学物质发生反应而导致的。

以下是几个常见的金属腐蚀原因：1. 电化学腐蚀：电化学腐蚀是金属在电解质溶液中受到外加电位作用而发生的腐蚀。

金属表面存在着自然的氧化膜，当金属与电解质接触时，形成一个电池，产生氧化还原反应，导致金属腐蚀。

2. 化学腐蚀：化学腐蚀通常是由于金属与酸、碱等化学物质直接接触而引起的。

这些化学物质腐蚀金属表面，破坏其结构，使金属失去原有的性能。

3. 氧化腐蚀：金属与空气中的氧气发生反应而引起的腐蚀称为氧化腐蚀。

氧化腐蚀是一种常见的金属腐蚀形式，例如铁与氧气发生氧化反应产生铁锈。

二、金属腐蚀的防护方法为了延长金属的使用寿命，减少腐蚀带来的负面影响，人们采取了各种防护方法。

以下是几种常见的金属腐蚀防护方法：1. 金属涂层：涂层是一种常见的金属腐蚀防护方法。

通过在金属表面形成一层保护膜，阻隔金属与环境的接触，减少氧气、水分和化学物质对金属的腐蚀作用。

常用的涂层材料包括涂漆、镀层等。

2. 阳极保护：阳极保护是一种利用电化学原理来防护金属腐蚀的方法。

通过向金属表面提供一个较为容易腐蚀的阳极，使金属处于被保护的状态，避免与环境中的氧气发生氧化反应。

3. 金属合金：金属合金是由两种或多种金属混合而成的材料。

通过合金的方式可以提高金属的抗腐蚀性能，减少腐蚀的发生。

例如，不锈钢是一种使用广泛的金属合金，它具有较高的耐腐蚀性能。

4. 防护涂层：防护涂层可以在金属表面形成一层保护膜，以减少金属与环境的接触，降低腐蚀的发生。

常见的防护涂层材料有陶瓷涂层、有机涂层等。

三、金属腐蚀与环境因素金属腐蚀的发生与环境因素密切相关。

以下是几个常见的环境因素对金属腐蚀的影响：1. 温度：高温环境会加速金属腐蚀的速度。

高温下金属腐蚀防护实验一、课程目标知识目标：1. 让学生理解高温环境下金属腐蚀的基本原理，掌握金属腐蚀的影响因素。

2. 使学生了解并掌握高温下金属腐蚀防护的常用方法及其作用机制。

3. 帮助学生了解相关行业及研究领域中金属腐蚀防护的实际应用。

技能目标：1. 培养学生设计简单的高温金属腐蚀防护实验方案的能力。

2. 提高学生进行实验操作、观察、记录和分析实验结果的能力。

3. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学研究的兴趣，激发他们的探究欲望。

2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实验过程中相互尊重、协作互助的精神。

3. 引导学生关注环境保护和资源利用，培养他们的社会责任感和可持续发展观念。

分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为实验课程，旨在让学生通过实际操作，深入理解高温下金属腐蚀的原理和防护方法。

针对学生年级的特点，课程内容以直观、易懂、实践为主。

教学要求注重培养学生的动手能力、观察力和问题解决能力，将理论知识与实际应用相结合。

1. 能够解释高温环境下金属腐蚀的原理和影响因素。

2. 能够设计并实施高温下金属腐蚀防护的实验方案。

3. 能够分析实验结果，提出合理的防护建议。

4. 能够关注并理解金属腐蚀防护在现实生活中的应用，培养环保意识和社会责任感。

二、教学内容1. 高温环境下金属腐蚀原理- 金属腐蚀的分类和基本过程- 高温下金属腐蚀的原理及影响因素2. 高温金属腐蚀防护方法- 防腐涂层的原理与应用- 防腐蚀电镀技术及其特点- 阴极保护技术及其应用3. 实验操作与技能培养- 实验方案设计与实验操作步骤- 实验现象的观察与记录方法- 实验结果的分析与讨论4. 金属腐蚀防护应用案例分析- 行业背景及腐蚀防护需求- 防腐蚀措施的实施与效果评估- 案例启示与环保意识培养教学大纲安排与进度：第一课时：高温环境下金属腐蚀原理第二课时：高温金属腐蚀防护方法第三课时：实验操作与技能培养（1）第四课时：实验操作与技能培养（2）第五课时：金属腐蚀防护应用案例分析教材章节与内容：第一章 金属腐蚀与防护概述第二章 高温环境下的金属腐蚀第三章 金属腐蚀防护技术第四章 金属腐蚀防护应用案例教学内容确保科学性和系统性，结合课程目标，按照教学大纲进行有序安排，使学生能够逐步掌握高温下金属腐蚀防护的相关知识。