金属的电化学腐蚀与防护

被腐蚀的金属在我们的生活中经常可以见到，一些美观的金属器皿使用一段时间后会失去表面的光泽，如铁器会生锈，铜会长出铜绿，这就是金属腐蚀的现象。新课导入一、金属的电化学腐蚀二、金属的电化学防护第4节

金属的电化学腐蚀与防护金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。教学重难点重点难点

金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的现象。一、金属的电化学腐蚀根据与金属接触的气体或液物质不同，一般可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。1.化学腐蚀

定义：金属与接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质溶液（如汽油）等直接发生化学反应而引起的腐蚀，叫做化学腐蚀。例如，铁与氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中得含硫化合物腐蚀等。2.电化学腐蚀定义：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。例如，钢铁在潮湿的空气中生锈。电化学腐蚀根据参加反应得气体不同，分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。2.1析氢腐蚀钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜，水膜又溶解有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，这些气体在水中发生电离，产生H+，即因此在钢铁表面形成一层电解质溶液的薄膜，它与钢铁内的铁和少量的碳恰好构成了原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。在这些原电池中，铁是负极，碳是正极，其电极反应如下:负极：正极：氧化反应还原反应总反应:由于在腐蚀过程中不断有H2放出，所以叫做析氢腐蚀（如下图）。Fe2+H2电解质溶液C钢铁的析氢腐蚀示意图

析氢腐蚀是在酸性环境中引起的腐蚀。2.2吸氧腐蚀如果钢铁表面的水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定量的氧气，那么此时就会发生吸氧腐蚀（如下图）。Fe2+H2电解质溶液C钢铁的吸氧腐蚀示意图其电极反应如下：负极：氧化反应

正极：还原反应总反应：Fe(OH)2继续与空气中的O2作用，生成Fe(OH)3：Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·xH2O,它是铁锈的主要成分。铁锈疏松的覆盖在钢铁表面，不能阻止钢铁继续腐蚀。将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中（如下图）。实验食盐水浸泡过的铁钉导管内水柱上升。因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。实验现象：原理：观察导管中水柱变化，并思考原因？化学腐蚀电化学腐蚀条件现象本质相互关系金属与非电解质等直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化的过程较活泼金属被氧化的过程化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害严重2.3化学腐蚀与电化学腐蚀的比较在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀。2.4金属腐蚀的快慢判断二、金属的电化学防护金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能等方面都将发生变化，会使机器设备、仪器、仪表的精密度和灵敏度降低，影响使用以至报废，甚至发生严重事故。每年由于钢铁生锈会使我国损失大约100～150亿元。被腐蚀的设备人们已经认识到金属发生电化学腐蚀的原因是在金属表面形成了原电池。那么反过来，人们也可以利用原电池原理来保护金属。1.牺牲阳极的阴极保护法（原电池原理）锌板（牺牲阳极）e-e-钢闸门（阴极）海水牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极保护法是用比被保护金属更活泼的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。（如上图）牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。2.外加电流的阴极保护法（电解原理）外加电流的阴极保护法示意图e-e-辅助阳极（不溶性）钢闸门（阴极）海水+-如上图所示，这种方法是把被保护的钢铁设备（如钢闸门）作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均存在与电解质溶液（海水）中，接外加直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近于零，从而起到保护作用。在这个系统中，将原来的阳极被迫成为阴极而得到保护，所以也称阴极保护法。除了电化学防腐蚀外，金属防腐蚀的方法还有很多种。例，把金属制成防腐蚀的合金（如不锈钢）。此外还有喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等其他方法使金属与空气、水等物质隔绝，来防治金属腐蚀。