金属电化学腐蚀基本理论PPT学习教案

1、会计学1 金属电化学腐蚀基本理论金属电化学腐蚀基本理论 第1页/共27页 铜器表面生成铜绿 第2页/共27页 金属的腐蚀金属的腐蚀 金属与周围的气体或液体物质发生氧化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。还原反应而引起损耗的现象。 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 Mne Mn+ 第3页/共27页 第一节第一节 电化学腐蚀的原理电化学腐蚀的原理 第4页/共27页 1、化学腐蚀化学腐蚀 氧化剂氧化剂直接直接与金属表面的原子碰撞、化合而形成腐与金属表面的原子碰撞、化合而形成腐 蚀产物。即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于相蚀产物

2、。即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于相 碰撞的反应点上完成。例如金属锌在高温的含氧气氛中碰撞的反应点上完成。例如金属锌在高温的含氧气氛中 的腐蚀。的腐蚀。 ZnOOZn 2 2 1 第5页/共27页 2、电化学腐蚀电化学腐蚀 金属腐蚀的氧化还原反应有着金属腐蚀的氧化还原反应有着两个同时进行却又两个同时进行却又 相对独立的过程相对独立的过程。 第6页/共27页 金属放出自由电金属放出自由电 子成为阳离子的子成为阳离子的 反应称为反应称为阳极反阳极反 应应。金属发生阳。金属发生阳 极反应的表面部极反应的表面部 位称为位称为阳极区阳极区。 接受电子的反接受电子的反 应称为应称为阴极反阴极反 应。

3、应。发生阴极发生阴极 反应的表面部反应的表面部 位称为位称为阴极区阴极区 。 金属金属锌在含氧的中性水溶液中的腐蚀锌在含氧的中性水溶液中的腐蚀 第7页/共27页 反应产物反应产物Zn(OH)2不是由氧分子与锌原子直接碰不是由氧分子与锌原子直接碰 撞结合形成的，而是通过了下列步骤：撞结合形成的，而是通过了下列步骤： 第8页/共27页 阴极反应通式：阴极反应通式： neMM n neDneD 第9页/共27页 化学腐蚀化学腐蚀： 金属跟接触到的干燥气体（如金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或等）或 非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应而引非电解质液体（如石油）等直接发生化学反应

4、而引 起的腐蚀。起的腐蚀。 电化学腐蚀电化学腐蚀： 不纯的金属不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生跟电解质溶液接触时，发生原电池反应原电池反应 而引起的腐蚀。而引起的腐蚀。 第10页/共27页 化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 条件条件 现象现象 本质本质 影响影响 因素因素 联系联系 金属跟干燥气体或非金属跟干燥气体或非 电解质液体直接接触电解质液体直接接触 不纯金属或合金不纯金属或合金 跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触 无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生 金属被氧化金属被氧化 较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化 与接触物质的氧化与接触物质的氧化 性及温度有关性及温度有关 与电

5、解质溶液的酸与电解质溶液的酸 碱性及金属活性有碱性及金属活性有 关关 两者往往同时发生，两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍电化学腐蚀更普遍 第11页/共27页 钢铁在干燥的空气里长时间不钢铁在干燥的空气里长时间不 易被腐蚀易被腐蚀, ,但在潮湿的空气里却很快但在潮湿的空气里却很快 被腐蚀被腐蚀, ,这是什么原因呢这是什么原因呢? ? 在潮湿的空气里在潮湿的空气里,钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜 。水中溶有。水中溶有O2、CO2、SO2等气体，这样在等气体，这样在钢铁表面钢铁表面 形成了一层电解质溶液的形成了一层电解质溶液的薄膜薄膜，它它跟钢铁里的铁和少跟钢铁里的铁和少

6、 量的量的碳构成无数微小的原电池碳构成无数微小的原电池。 第12页/共27页 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意图示意图 钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意图示意图 钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理：钢铁在潮湿的空气中发生的电化学腐蚀的原理： 负极（负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+ 正极（正极（C）：）： 2H+2e- = H2 析氢腐蚀析氢腐蚀 或或2H2O+O2+4e- = 4OH- 吸氧腐吸氧腐 蚀蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 铜能铜能 发生发生 析氢析氢 腐蚀腐蚀 吗？吗？ 第13页/共27页 钢铁腐蚀钢铁腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀 条件条件 电电 极极 反反 应

7、应 负极负极 Fe(-) 正极正极 C(+) 总反应总反应 联系联系 水膜呈强酸性强酸性水膜呈中性中性或弱酸性弱酸性 Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+ O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e =H2 2H+Fe=Fe2+H22Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 Fe2O3 nH2O 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 金属的腐蚀以电化学腐蚀为主，金属的腐蚀以电化学腐蚀为主， 电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主电化学腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH5.6(pH5.6时时) ) 若若pH5.6pH5.6时则为析氢腐蚀。时则为析氢腐蚀。 电化学腐蚀电化学腐蚀 第14页/共2

8、7页 腐蚀电池腐蚀电池 宏观腐蚀电池：极性强以用肉眼或不大于10倍 放大镜分辨 微观腐蚀电池：极性无法用肉眼分辨。 第15页/共27页 eZnZn2 2 2 22HeH 第16页/共27页 第17页/共27页 第18页/共27页 Cu Cu Fe + H + H - - 2e2e 2 H O2 H O 2 CO 2 SO 2 O 2 O 2+ Fe 铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？ 这是活动性较强的铁作正极,铜作负极,形成原电池 ，所以铁很 快腐蚀形成铁锈。 铁与铜都能导 电,且两者的 金属活动性有 较大的差别, 当两者之间存 在电解质(能 使电子或电荷 自

9、由移动,充 当导线), 第19页/共27页 铁锈的组成铁锈的组成 铁在酸性介质中只能氧化成二价铁： Fe Fe2+ + e 二价铁被空气中的氧气氧化成三价铁，三价铁在 水溶液中生成Fe(OH)3 沉淀， Fe(OH)3 又可能部 分失水生成Fe2O3。所以铁锈是一个由Fe、Fe2 、Fe(OH)3、Fe2O3 等化合物组成的疏松的混杂物 质。 第20页/共27页 表面膜不完整 物理状态不均一 组织结构不均一 化学成分不均一 化学不均一性电 第21页/共27页 第22页/共27页 原理：原理：形成原电池时，让 形成原电池时，让被保护金属被保护金属作作正正 极极( (阴极阴极) )，不反应受到保护；而，不反应受到保护；而活活 泼金属泼金属作作负极负极( (阳极阳极) )，反应受到腐，反应受到腐 蚀。蚀。 1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法 第三第三节节 金属金属的电化学防护的电化学防护 第23页/共27页 锌块锌块 第24页/共27页 将被保护的钢铁设备（如钢闸门）做阴极， 用惰性电极做辅助阳极，在外加直流电作用下， 电子被迫流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面 的腐蚀电流降至零或接近等于零。 辅助阳极（辅助阳极（ 不溶性）不溶性） 外加电流的阴极保护法示意图 第25页/共27页 防止防止金属腐蚀的金属腐蚀的方法方法 制成制成不锈