(9.14.7)--第四章4.6.2金属的腐蚀与防护.pdf

Engineering Chemistry目 录CONTENTS金属的电化学腐蚀金属的防护 1.金属的电化学腐蚀 金属的电化学腐蚀是最为广泛的一种腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀区别：化学腐蚀只是一个氧化还原反应,缺少必需的固体电极材料构不成原电池。电化学腐蚀可以构成电池，有电流产生。金属放在水溶液或潮湿的空气中，其表面会形成微原电池。阳极发生氧化反应溶解；阴极发生还原反应，一般只起传递电子的作用。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 腐蚀电池形成的原因 主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，使空气中的CO2、SO2、NO2等溶解在这层水膜中，形成了电解质溶液。浸泡在这层溶液中的金属一般都不纯，如工业用的钢铁，实际上是合金。因介质的pH不同，电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 （1）析氢腐蚀 钢铁表面吸附水膜酸性较强时，则会发生如下反应:阳极(Fe)阴极(杂质)电池反应 eFeFe22HOHFeOHFe2)(2222222HeH222)(2HOHFeOHFe 在腐蚀过程中，阳极发生腐蚀溶解的同时阴极上有氢析出的腐蚀，称为析氢腐蚀。氢在阴极上还原并以氢气形式析出。金属阳极的电极电势氢电极的电极电势，是发生析氢腐蚀的必要条件。钢铁表面吸附水膜酸性较弱时，则会发生如下反应:阳极(Fe)阴极(杂质)电池反应 （2）吸氧腐蚀eFeFe22OHeOHO44222222)(222OHFeOOHFe金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 腐蚀过程中阴极要吸收氧气，称为吸氧腐蚀。阴极实际可看作是一个氧电极。与析氢腐蚀类似，发生吸氧腐蚀的必要条件应是阳极金属的电极电势氧电极的电极电势。由于O2氧化能力比H+强，故吸氧腐蚀是比析氢腐蚀更容易发生，不管在酸性、中性还是碱性溶液中，只要有氧存在，都能发生吸氧腐蚀。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 析氢腐蚀和吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2，在空气中不稳定，可进一步被氧化，生成Fe(OH)3，脱水后生成Fe2O3，是红褐色铁锈的主要成分。锅炉、铁制水管等与大气相通，管道经常被空气充满，含有大量氧气，所以常有严重的吸氧腐蚀。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 金属棒插入水或泥土时，由于金属与含氧量不同的介质接触，各部分的电极电势不同。以金属棒的上段(水面上部)为正极(阴极)，以金属棒下段(水面下部)为负极(阳极)，构成电池，结果是金属棒的水下部分发生腐蚀，这种腐蚀叫差异充气腐蚀。浸入水中的金属设备，因为水中溶解氧比空气中少，紧靠水面下的部分电极电势较低而被腐蚀，工程上常称之为水线腐蚀。金属插入土中或浸入水中的腐蚀原因是很复杂的，其中氧浓度差异造成的腐蚀是主要原因。（3）差异充气腐蚀（4）金属腐蚀速率 a.大气相对湿度的影响 在某一大气相对湿度(称临界相对湿度)以下，金属即使较长时间暴露在大气中，也几乎不被腐蚀。但如果超过临界相对湿度，金属表面会很快吸附水汽，形成含水膜而被腐蚀。临界相对湿度因金属的种类及表面状态不同而不同。一般来说，钢铁生锈的临界相对湿度约为75%。金属表面有吸湿性物质(如灰尘、水溶性盐类等)，或其表面粗糙而多孔时，临界相对湿度值会下降。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护b.环境温度影响 温度的影响一般要和湿度综合考虑。当相对湿度临界相对湿度时，温度的影响就会增大。在通常温度下，温度每升高10，锈蚀速率提高约2倍。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护c.空气中污染物的影响 SO2和CO2等气体溶于水膜，增加了水膜的酸性和导电性，使析氢腐蚀和吸氧腐蚀同时发生，加快了腐蚀速率。Cl-的体积小，能穿透水膜，破坏金属表面的钝化膜，生成的FeCl2、CrCl3等又易溶于水，大大提高水膜的导电能力，使钢铁材料在海洋运输中腐蚀速率较快。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 2.金属的防护合金化法 合金能提高金属的电极电势，从而使金属的稳定性提高。例如，含铬不锈钢就是铬与铁的合金金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护保护膜法 在金属表面电沉积(如化学镀、电镀)金属保护膜，或覆以非金属材料涂层(如：油漆、搪瓷及塑料膜等)，可使金属和大气隔绝，提高耐蚀性。缓蚀剂法 指在腐蚀介质中加入少量能减小腐蚀速率的物质，以减缓腐蚀的方法。所加的物质称为缓蚀剂。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护电化学保护法 可使用外加阳极、将被保护金属作为阴极来保护。根据外加阳极的不同，分为外加电源保护法和牺牲阳极保护法。(1)外加电源保护法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两极。外加直流电源的负极接被保护金属，另用一废钢铁接正极。广泛用于土壤、海水和河水中设备的防腐。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护 (2)牺牲阳极保护法 将较活泼金属或合金连接在被保护的金属设备上，与被保护金属形成原电池。这时活泼金属作为原电池的阳极而被腐蚀，被保护金属则作为阴极。常用作牺牲阳极的材料有Mg、Al、Zn及其合金。牺牲阳极保护法常用于蒸汽锅炉的内壁、海船的外壳、石油输送管道和海底设备等。金属金属的腐蚀与防护的腐蚀与防护小结金属的电化学腐蚀金属的防护