金属的电化学防护

1、 请同学们回顾一下，生活中常见的钢铁腐蚀主要是什请同学们回顾一下，生活中常见的钢铁腐蚀主要是什么原因造成的？结合金属腐蚀的本质，分析金属防护么原因造成的？结合金属腐蚀的本质，分析金属防护的本质是什么？的本质是什么？ 钢铁腐蚀主要是钢铁腐蚀主要是铁和空气中的氧气及水蒸气共同作用铁和空气中的氧气及水蒸气共同作用的结果，本质上是铁、碳及氧气、水蒸气构成了原电的结果，本质上是铁、碳及氧气、水蒸气构成了原电池，铁失去电子而被腐蚀。池，铁失去电子而被腐蚀。 金属腐蚀的本质金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化的过程是金属原子失去电子而被氧化的过程，因而防护的本质是阻止金属失去电子。，因而防护的本质是阻止

2、金属失去电子。 防护的思路：防护的思路：防止金属与化学物质（防止金属与化学物质（潮湿空气、腐蚀潮湿空气、腐蚀性气体、电解质溶液性气体、电解质溶液）直接接触，防止金属与环境形）直接接触，防止金属与环境形成原电池。成原电池。思考与交流思考与交流 在我们日常生产生活中有哪些在我们日常生产生活中有哪些常用的金属防护的方法？常用的金属防护的方法？健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈汽车喷漆汽车喷漆船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆机器轮轴涂矿物油脂防护机器轮轴涂矿物油脂防护镀铬的保险杠镀铬的保险杠镀锌镀锌搪瓷反应罐搪瓷反应罐搪瓷器皿搪瓷器皿 搪瓷是含

3、搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。 防护方法一、在金属表面覆盖保护层一、在金属表面覆盖保护层 在金属表面喷漆、涂矿物油脂、在金属表面喷漆、涂矿物油脂、喷涂塑料、搪瓷、镀上一层纯金喷涂塑料、搪瓷、镀上一层纯金属（如铁上镀锌、锡、铬等）、属（如铁上镀锌、锡、铬等）、生成氧化膜等生成氧化膜等 衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层小资料小资料用塑料（如聚乙烯、

4、聚用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）喷氯乙烯、聚氨酯等）喷涂金属表面，比喷油漆涂金属表面，比喷油漆效果更佳。塑料这种覆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁，色泽艳盖层致密光洁，色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。双重功能。不锈钢防护方法防护方法二、改变金属的内部组成和结构二、改变金属的内部组成和结构如：制成合金：不锈钢（钢中加如：制成合金：不锈钢（钢中加入一定量的镍和铬）入一定量的镍和铬） (P26最后一段）最后一段）三、电化学防护方法三、电化学防护方法 电化学腐蚀的原因是在金属表面形成原电池，因此电化学腐蚀的原因是在金属表面形成原电池，因此我们可以利用原电池原理来保护金属

5、，以防止金属我们可以利用原电池原理来保护金属，以防止金属腐蚀。腐蚀。 金属在发生电化学腐蚀的过程中，总是作为原电池金属在发生电化学腐蚀的过程中，总是作为原电池负极的金属被氧化（失去电子）而腐蚀，作为原电负极的金属被氧化（失去电子）而腐蚀，作为原电池正极的金属不被腐蚀。因此，使被保护金属作为池正极的金属不被腐蚀。因此，使被保护金属作为正极，是有效地保护金属腐蚀的方法之一。正极，是有效地保护金属腐蚀的方法之一。交流与讨论交流与讨论 在铁的表面镀上一层金属是常见的防止铁生锈在铁的表面镀上一层金属是常见的防止铁生锈的方法，常见的有镀锡（马口铁）和镀锌（白的方法，常见的有镀锡（马口铁）和镀锌（白铁皮），

6、当马口铁和白铁皮上的金属镀层损坏铁皮），当马口铁和白铁皮上的金属镀层损坏时，镀层金属和铁在潮湿的空气中会形成原电时，镀层金属和铁在潮湿的空气中会形成原电池。试分析上述两种原电池中，哪一种情况下池。试分析上述两种原电池中，哪一种情况下铁不容易被腐蚀？为什么？铁不容易被腐蚀？为什么？ 在马口铁镀层被破坏后构成原电池中，在马口铁镀层被破坏后构成原电池中，铁、锡作为两极，由于铁的金属活动性大铁、锡作为两极，由于铁的金属活动性大于锡，因此，铁作为负极，更易失去电子于锡，因此，铁作为负极，更易失去电子而被腐蚀；在白铁皮镀层被破坏后构成原而被腐蚀；在白铁皮镀层被破坏后构成原电池中，铁、锌作为两极，由于锌的金

7、属电池中，铁、锌作为两极，由于锌的金属活动性大于铁，因此，锌作负极失去电子活动性大于铁，因此，锌作负极失去电子，而铁作正极，不易被腐蚀。，而铁作正极，不易被腐蚀。用牺牲锌块的方法来保护用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换船身，锌块必须定期更换锌块锌块用牺牲镁块的方法来防止地用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块必下钢铁管道的腐蚀，镁块必须定期更换须定期更换这是应用什么原理呢这是应用什么原理呢?1、牺牲阳极阴极保护法、牺牲阳极阴极保护法 将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，将被保护金属与比其更活泼的金属连接在一起，更活泼的金属（如镁、锌等）作为阳极（负极）更活泼的金属（如镁

8、、锌等）作为阳极（负极）不断被腐蚀，可定期更换，而作为阴极（正极）不断被腐蚀，可定期更换，而作为阴极（正极）的金属就能不被腐蚀而得到保护。的金属就能不被腐蚀而得到保护。牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法2、外加电流的阴极保护法、外加电流的阴极保护法 辅助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）将被保护的钢铁设备作为将被保护的钢铁设备作为阴极，另一附加惰性电极阴极，另一附加惰性电极作为阳极，两者都处在电作为阳极，两者都处在电解质溶液（如海水）中，解质溶液（如海水）中，接上外加直流电源。接通接上外加直流电源。接通后，电子流向被保护的钢后，电子流向被保护的钢铁设备，在钢铁表面积累铁设备，在钢铁表面积累

9、了大量的负电荷，从而抑了大量的负电荷，从而抑制钢铁失去电子，阻止钢制钢铁失去电子，阻止钢铁被腐蚀。铁被腐蚀。外加电流的阴极保护法主外加电流的阴极保护法主要用于防止土壤、海水及要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀河水中的金属设备的腐蚀。阴极保护法的应用阴极保护法的应用 主要用于保护水中和地下的各种金属构件和主要用于保护水中和地下的各种金属构件和设备。如舰船、码头、桥梁、水闸、海洋平设备。如舰船、码头、桥梁、水闸、海洋平台、海底管线、原子能发电厂的各类给水系台、海底管线、原子能发电厂的各类给水系统，地下油、气、水管、电缆等都可用外加统，地下油、气、水管、电缆等都可用外加电流法和牺牲阳极法进

10、行阴极保护。电流法和牺牲阳极法进行阴极保护。阴极保护法的经济效益阴极保护法的经济效益 一艘海船的建造中，涂装费占一艘海船的建造中，涂装费占5%，阴极保护费用，阴极保护费用只占只占1%。 一座海上采油平台的建造费超过一座海上采油平台的建造费超过1亿元，阴极保护亿元，阴极保护费用只需费用只需100200万元，平台寿命由万元，平台寿命由5年提高到年提高到20年。年。 地下管线的阴极保护费只占总投资的地下管线的阴极保护费只占总投资的0.3%0.6%，可大大延长使用寿命，可大大延长使用寿命 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：律如下： 电解原理引起的腐蚀原电池

11、原理引起的电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀腐蚀 化学腐蚀有防腐措施的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下：防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电外接电流流的阴极保护法牺牲阳极的阴极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条保护法有一般防腐条件保护无防腐条件件规律小结规律小结防止作为原电池负极防止作为原电池负极防止金属腐蚀的措施防止金属腐蚀的措施能防止金属腐蚀的原理能防止金属腐蚀的原理阅读并思考阅读并思考:金属被腐蚀与什么物质有关？发生的主要原理是什么？金属被腐蚀与什么物质有关？发生的主要原理是什么？怎样才能防止金属生锈？怎样才能防止金属生锈？ 主要是空气

12、中主要是空气中O2与与H2O共同作用的结果共同作用的结果牺牲阳极（负极）牺牲阳极（负极）的阴极的阴极(正极正极)保护法保护法外加电流的阴极外加电流的阴极保护法保护法改变金属组成和结构改变金属组成和结构与活动性更强的金属形成原与活动性更强的金属形成原电池电池,被保护金属作正极被保护金属作正极利用电解池原理，被保护利用电解池原理，被保护金属作阴极金属作阴极通过改变结构而改变性质，通过改变结构而改变性质，如钢中加入镍、铬等耐蚀金如钢中加入镍、铬等耐蚀金属形成不锈钢属形成不锈钢隔绝空气和水隔绝空气和水在金属制品表面覆盖保在金属制品表面覆盖保护层或镀耐腐蚀金属护层或镀耐腐蚀金属1. 1.影响金属腐蚀的两

13、个因素影响金属腐蚀的两个因素. .金属本性金属本性介质介质金属是否活泼，纯净金属是否活泼，纯净金属与哪些物质共存金属与哪些物质共存2. 2.金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属原子金属原子失去电子失去电子成为阳离子的过程成为阳离子的过程. 防止金属失电子，最简单的办法就是隔绝空气和防止金属失电子，最简单的办法就是隔绝空气和水，覆盖保护层水，覆盖保护层.小结：小结：3. 3.金属的常见防护方法金属的常见防护方法. .(1).(1).在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖保护层. .a. a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料. .b. b.镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法. .c. c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝. .(2).(2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制 成不锈钢成不锈钢. .(3).(3).电化学保护法电化学保护法. .a. a.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法. .b. b.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法. .防腐措施由好到坏的顺防腐措施由好到坏的顺序如下：序如下：外接电源的阴极保护法外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护牺牲阳极的