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1、第四节 金属的电化学腐蚀与防护本讲稿第一页，共二十一页金属腐蚀金属腐蚀v我国作为世界上钢铁产量最多的国家（我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材年全国生产钢材37117.02万吨）万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的的2%4%；约合人民币：；约合人民币：3000亿元（亿元（2005年我国国内生年我国国内生产总值将达产总值将达15万亿元）万亿元）。v根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀
2、所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的大致为该国国民生产总值的4%左右。左右。v另据国外统计，金属腐蚀的年损失另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过远远超过水灾、火灾、风水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的灾和地震（平均值）损失的总和总和，在这里，在这里还不包括还不包括由于腐由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。阅读：你有何感想？阅读：你有何感想？本讲稿第二页，共二十一页v金属腐蚀的主要害处，金属腐蚀的主要害处，不仅在不仅在于金属本身的损失，更严重于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无的是金属制品结构损
3、坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。法估量。v腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。v国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而一零部件破裂而坠毁坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸爆炸；化工厂中储酸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境槽穿孔泄漏，造成重大环境污染污染；管道和设备跑、冒、滴、；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HC
4、N等的泄漏，等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的更会危及工作人员和附近居民的生命安全生命安全。本讲稿第三页，共二十一页v面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？防腐？本讲稿第四页，共二十一页阅读课本阅读课本P84-P851、什么是金属腐蚀？有哪些类别？、什么是金属腐蚀？有哪些类别？2、化学腐蚀和哪些因素有关？、化学腐蚀和哪些因素有关？3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？生哪些电极反应？本讲稿第五页，共二十一页 是指金属或合
5、金跟接触的气体或液体是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。损耗的过程。金属阳离子金属阳离子失失e e-（氧化反应）（氧化反应）（氧化反应）（氧化反应）金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀一、金属的电化学腐蚀金属原子金属原子金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：1.1.金属腐蚀金属腐蚀M M ne ne-M Mn+n+直接反应直接反应直接反应直接反应原电池反应原电池反应接触到的气体或液体不同本讲稿第六页，共二十一页为什么铁在干燥的空气中不易生锈，为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？在潮
6、湿的空气中却易生锈？本讲稿第七页，共二十一页 实实验验探探究究 将将经经过过酸酸洗洗除除锈锈的的铁铁钉钉，用用饱饱和和食食盐盐水水浸浸泡泡一一下下，放放入入下下图图具具支支试试管管中中，观观察察导导管管中中水水柱柱变变化化，并并思思考考引引起起变变化化的的原原因？因？吸氧腐蚀吸氧腐蚀2.2.电化学腐蚀电化学腐蚀本讲稿第八页，共二十一页 吸氧腐蚀：吸氧腐蚀：发生条件：中性中性或或酸性很弱酸性很弱条件下条件下本讲稿第九页，共二十一页2Fe-4e2Fe-4e-=2Fe=2Fe2+2+OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-2Fe+2Fe+O O2 2+2H+2H2 2OO =
7、2Fe(OH)=2Fe(OH)2 24Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x)H2O进一步反应：进一步反应：负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：本讲稿第十页，共二十一页2H2H+2e+2e-=H=H2 2 Fe-2eFe-2e-=Fe=Fe2+2+Fe+2HFe+2H+=Fe=Fe2+2+H+H2 2 析氢腐蚀：析氢腐蚀：负极：负极：正极：正极：电池反应：电池反应：当钢铁处于酸性环境中当钢铁处于酸性环境中析氢腐蚀和吸氧腐蚀都析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。属于电化学腐蚀。本讲稿第十一页，共二十一页化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀
8、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电金属跟干燥气体或非电解质液体直接接触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微弱电流产生有微弱电流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性及与接触物质的氧化性及温度有关温度有关与电解质溶液的酸碱与电解质溶液的酸碱性及金属活性有关性及金属活性有关两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍本讲稿第十二页，共二十一页 下列各情况下，其中下列各情况下，其中FeFe片腐蚀由快到片腐蚀由快到慢的顺序是慢的顺序是
9、。(5)(2)(1)(3)(4)本讲稿第十三页，共二十一页结论结论 判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律电解池电解池外界力量外界力量外力无法抗拒外力无法抗拒电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阳极原电池的负极化学腐蚀原电池的正极电解池的阴极电解池的阴极1、电解原理引起的腐蚀、电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐化学腐蚀防腐措施的腐蚀蚀防腐措施的腐蚀2、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：、对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液强电解质溶液 弱电解质溶液弱电解质溶液 非电解质溶液非电解质溶液3、活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越慢。、
10、活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越慢。4、对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。、对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。本讲稿第十四页，共二十一页原理原理 ：形形成成原原电电池池时时，让让被被保保护护金金属属作作正正极极(阴阴极极)，不不反反应应受受到到保保护护；而而活活泼泼金金属属作作负极负极(阳极阳极)，反应受到腐蚀。，反应受到腐蚀。1.1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法二、金属的电化学防护二、金属的电化学防护 本讲稿第十五页，共二十一页本讲稿第十六页，共二十一页验证牺牲阳极的阴极保护法验证牺牲阳极的阴极保护法 本讲稿第十七页，共二十一页辅
11、助阳极辅助阳极（不溶性）（不溶性）2.2.外加电流的阴极保护法外加电流的阴极保护法原理原理 ：将将被被保保护护金金属属与与另另一一附附加加电电极极作作为为电电解解池池的的两两个个极极，使使被被保保护护的的金金属属作作为为阴阴极极，在在外外加加直直流流电电的的作作用用下下使使阴阴极极得得到到保保护护。此此法法主主要要用用于于防防止止土土壤壤、海海水水及及水水中中金金属属设设备的腐蚀。备的腐蚀。本讲稿第十八页，共二十一页除此以外还有哪些防护方法？除此以外还有哪些防护方法？本讲稿第十九页，共二十一页金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法:在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。改变金属内部
12、的组成结构，制成合金。改变金属内部的组成结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。正极或电解池的阴极而受到保护。本讲稿第二十页，共二十一页1 1、如图、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1 1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 ，发生，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极：正极：正极：若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性性，发生腐蚀，电极反应式为：发生腐蚀，电极反应式为：负极：负极：正极：正极：（2 2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2eFe2e-FeFe2+2+OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH酸性酸性析氢析氢Fe2eFe2e-FeFe2+2+2H2H+2e+2e-HH2 2 本讲稿第二十一页，共二十一页