第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 鋼鐵生銹 金屬的腐蝕在生活中非常普遍 銅器生銹 銅器表面生成銅綠 金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家 2005年全國生產(chǎn)鋼材37117 02萬噸 每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一 因?yàn)榻饘俑g而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2 4 約合人民幣 3000億元 2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元 根據(jù)調(diào)查結(jié)果 一般說來 金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為發(fā)達(dá)國家國民生產(chǎn)總值的2 4 左右 另據(jù)國外統(tǒng)計 金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi) 火災(zāi) 風(fēng)災(zāi)和地震 平均值 損失的總和 在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工 減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失 閱讀 你有何感想 金屬腐蝕的主要害處 不僅在于金屬本身的損失 更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量 腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失 也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅 國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故 如飛機(jī)因某一零部件破裂而墜毀 橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷 油管因穿孔或裂縫而漏油 引起著火爆炸 化工廠中儲酸槽穿孔泄漏 造成重大環(huán)境污染 管道和設(shè)備跑 冒 滴 漏 破壞生產(chǎn)環(huán)境 有毒氣體如Cl2 H2S HCN等的泄漏 更會危及工作人員和附近居民的生命安全 面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實(shí) 大家有沒有想過 鐵怎么會被腐蝕 怎樣防腐 閱讀課本P84 85回答以下問題 1 什么是金屬腐蝕 其本質(zhì)是什么 2 金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 兩者有何不同 3 電化學(xué)腐蝕可分為哪些種類 它們的區(qū)別在哪里 一 金屬的電化學(xué)腐蝕 一 金屬的腐蝕 金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象 其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程 M ne Mn 1 什么是金屬腐蝕 其本質(zhì)是什么 化學(xué)腐蝕 次要 金屬跟接觸到的干燥氣體 如O2 Cl2 SO2等 或非電解質(zhì)液體 如石油 等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕 電化學(xué)腐蝕 主要 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時 發(fā)生原電池反應(yīng)而引起的腐蝕 2 金屬的腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕 兩者有何不同 金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān) 與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān) 兩者往往同時發(fā)生 電化學(xué)腐蝕更普遍 鋼鐵在干燥的空氣里長時間不易被腐蝕 但在潮濕的空氣里卻很快被腐蝕 這是什么原因呢 在潮濕的空氣里 鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜 水中溶有O2 CO2 SO2等氣體 這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜 它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池 鋼鐵的析氫腐蝕示意圖 鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖 鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕的原理 負(fù)極 Fe Fe 2e Fe2 正極 C 2H 2e H2 析氫腐蝕或2H2O O2 4e 4OH 吸氧腐蝕 電化學(xué)腐蝕 銅能發(fā)生析氫腐蝕嗎 鋼鐵腐蝕 水膜呈強(qiáng)酸性 水膜呈中性或弱酸性 Fe 2e Fe2 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 2H 2e H2 2H Fe Fe2 H2 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 Fe2O3 nH2O 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 金屬的腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主 電化學(xué)腐蝕又以吸氧腐蝕為主 pH 5 6時 若pH 5 6時則為析氫腐蝕 電化學(xué)腐蝕 P85實(shí)驗(yàn)4 3 將經(jīng)過酸洗除銹的鐵釘 用飽和食鹽水浸泡一下 放入下圖具支試管中 觀察導(dǎo)管中水柱變化 并思考引起變化的原因 吸氧腐蝕 電化學(xué)腐蝕 原理 形成原電池時 讓被保護(hù)金屬作正極 陰極 不反應(yīng)受到保護(hù) 而活潑金屬作負(fù)極 陽極 反應(yīng)受到腐蝕 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 二 金屬的電化學(xué)防護(hù) 鋅塊 2 外加電流的陰極保護(hù)法 將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備 如鋼閘門 做陰極 用惰性電極做輔助陽極 在外加直流電作用下 電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備 使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零 外加電流的陰極保護(hù)法示意圖 你還知道哪些防止金屬腐蝕的方法 請舉例說明 制成不銹鋼 在金屬表面鍍一層比要保護(hù)的金屬耐腐蝕的金屬 采用噴油漆 涂油脂 電鍍 噴鍍或表面鈍化等其他方法使金屬與空氣 水等物質(zhì)隔離 以防止金屬腐蝕 一 金屬的腐蝕1 定義2 本質(zhì)3 分類 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 鋼鐵的析氫腐蝕 次要 鋼鐵的吸氧腐蝕 主要 二 金屬的防護(hù)1 電化學(xué)保護(hù)法2 改善金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu) 內(nèi)因 3 在金屬表面覆蓋保護(hù)層 課堂小結(jié) 金屬腐蝕快慢的判斷 1 與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān) 兩極材料的活動性差別越大 氧化還原反應(yīng)的速率越 活潑金屬被腐蝕的速度越 2 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 3 同一種金屬的腐蝕 在強(qiáng)電解質(zhì)中弱電解質(zhì)中非電解質(zhì)中 4 一般說來 原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 注意 在鋼鐵的腐蝕過程中 其電化學(xué)腐蝕更嚴(yán)重 在電化學(xué)腐蝕中 吸氧腐蝕更普遍 快 快 下列各情況下 其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 5 2 1 3 4 討論與交流 1 解釋現(xiàn)象 馬口鐵 鍍Sn鐵皮 做的罐頭 打開后為什么極易生銹 課堂練習(xí) 2 下列不能用于金屬防腐處理的是 A 涂油B 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)C 鍍上一層耐腐蝕的金屬D 在海輪的船體上鑲銅塊 D A 潮濕疏松透氣的土壤中B 含鐵元素較多的酸性土壤中C 干燥致密不透氣的土壤中D 含碳量較高 潮濕透氣的中性土壤中 3 下列情況下 埋在地下的輸油鑄鐵管道被腐蝕最慢的是 C 4 鋼鐵銹蝕過程中可能發(fā)生的變化是 Fe由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為 2價 Fe由 2價轉(zhuǎn)化為 3價 產(chǎn)生氫氣 產(chǎn)生氧氣 雜質(zhì)C被氧化除去 Fe OH 3失水變成Fe2O3 3H2O A B C 只有 D 全部 A 5 為保護(hù)地下鋼管不被腐蝕 可采用的方法是 A 與直流電源負(fù)極相連接B 與直流電源的正極相連接C 與銅板相連接D 與鋅板相連接 AD 6 以下現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是 A 黃銅 銅鋅合金 制作的鑼不易產(chǎn)生銅綠B 生鐵比純鐵容易生銹C 鐵質(zhì)配件附有銅質(zhì)配件 在接觸處易生鐵銹D 銀質(zhì)物品久置表面變暗 D