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725所为您提供金属的电化学腐蚀与防护知识要点与方法指导

发布日期:2017-06-02浏览次数:
    一:金属的电化学腐蚀
    1、金属的腐蚀   
    ①金属腐蚀:金属(或合金)与周围接触到的气体(或液体)发生氧化还原反应而引起损耗的过程。   
    金属腐蚀的本质:M – xe- = Mx+   金属失去电子变成阳离子,发生氧化反应。   
    ②金属腐蚀类型:
    ③金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。    如:铁与氯气直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。如:钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,温度越高,化学腐蚀越快。   
    ④电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。如:钢铁在潮湿的空气中生锈,铁做负极、碳做正极、溶有来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体的水膜做电解质溶液,在钢铁表面形成无数微小的原电池。   
说明:两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,速度更快,危害更严重。
    2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点:          
    化学腐蚀                      
    电化学腐蚀   
    共同点    
    M – xe- = Mx+                                 
    M – xe- = Mx+    
    不同点 (1)金属与氧化剂直接得失电子   利用原电池原理得失电子            
    (2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生            
    (3)金属被氧化                  
    活泼金属被氧化 3、电化学腐蚀 (以钢铁为例,钢铁及其制品通常为含碳的铁合金)    
    ①析氢腐蚀 (当钢铁表面的水膜酸性较强时)     
    负极: Fe – 2e- = Fe2+  
    正极: 2H+ + 2e-  = H2 ↑   
    总方程式:Fe + 2H+ = Fe2+  + H2 ↑   
    ②吸氧腐蚀 (当钢铁表面的水膜呈中性或弱酸性)    
    负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+      
    正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-    
    总方程式:2Fe + O2 +2H2O =2Fe(OH)2      
    Fe(OH)2继续与空气中的氧气作用: 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3    
    Fe(OH)3脱去一部分水就生成铁锈(Fe2O3·xH2O),铁锈疏松地覆盖在钢铁表面,不能阻止钢铁继续腐蚀。
    说明:通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍。
    二:金属的防护 
    1、影响金属腐蚀快慢的因素   
    ①金属的活动性:金属越活泼,越容易被腐蚀;   
    ②纯度:不纯的金属比纯金属更易被腐蚀,如纯铁比钢难腐蚀;   
    ③电化学腐蚀:两电极活动性差别越大,氧化还原反应速率越快,活泼金属被腐蚀得越快;    
    ④氧化膜:如果金属被氧化形成致密的氧化膜,会保护内层金属。如果金属被氧化形成疏松的氧化膜,那么不会保护内层金属,如钢铁;   
    ⑤外因:介质、环境(腐蚀性气体,电解质溶液)。
    2、金属的防护:    
    金属防护的基本思路是:①防止金属与氧化性介质直接接触;②防止金属表面形成电解质溶液层。  
    金属防护的常用方法有:①覆盖保护膜,如采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀、表面钝化等方法使金属与空气、水等物质隔离,防止金属被氧化腐蚀。   
    ②改变金属的内部结构,使金属性质改变,成为耐腐蚀金属,如不锈钢等;  
    ③电化学保护    
    a、牺牲阳极的阴极保护法:这种方法通常是在被保护的钢铁设备(如锅炉内壁、船体外壳等)上装上若干锌块,作原电池的负极,不断遭受腐蚀,定期拆换,而使作为正极的锅炉内壁、船体外壳被保护了下来。   
    b、外加电流的阴极保护法:这种方法是将被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极,用惰性电极做阳极,两者均存在于电解质溶液中,接上电源。通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面产生负电荷的积累,这样就抑制了钢铁失去电子的作用,从而防止了钢铁的腐蚀(外加电流,使钢铁被迫成为阴极受保护)。    
    [方法指导]  
    一、金属发生电化学腐蚀的本质   
    ①电化学腐蚀过程中发生的化学反应是原电池反应,有电流产生。  
    ②影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。就金属本性来说,金属越活泼,就越容易失去电子而被腐蚀。介质对金属腐蚀的影响也很大,如果金属在潮湿的空气中,接触腐蚀性气体或电解质溶液,都容易被腐蚀。   
    ③由于钢铁制品通常所处的外部环境干燥度较低,氧气的存在又非常广泛,在相同条件下,原电池反应比一般的氧化还原反应速率高,因此,在钢铁的腐蚀类型中主要是电化学腐蚀,其次是化学腐蚀。但是,钢铁的腐蚀类型并不单一,一般是电化学腐蚀和化学腐蚀并存。  
    ④无论那种类型的金属腐蚀,其本质都是金属被氧化。    
    二、判断金属腐蚀快慢的规律:    
    ①电解原理引起的腐蚀(做阳极)>原电池原理引起的腐蚀(做负极)>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀(做正极) >有防护腐蚀措施的腐蚀(做阴极);   
    ②同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中;   
    ③活泼性不同的两金属组成原电池,活泼性差别越大,腐蚀越快;  
    ④对同一电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。