电化学与金属腐蚀.ppt

第4章 电化学与金属腐蚀 本章学习要求 目录 4.1 原电池 原电池结构 2 若干概念 3 电极类型 四类常见电极 4.1.2 原电池的热力学 4.2 电极电势 标准氢电极 参比电极* 表的物理意义和注意事项 一 4.2.2 电极电势的能斯特方程式 4.3 电极电势在化学上的应用 4.3.2 氧化还原反应方向的判断 4.3.3 氧化还原反应进行程度的衡量 4.4 化学电源 2 锌-氧化汞电池 3 锂-铬酸银电池 4.4.2 二次电池 4.4.3 连续电池 4.4.4 化学电源与环保 4.5 电解 4.5.1 分解电压和超电势 4.5.2 电解池中两极的电解产物 4.5.3 电解的应用 2 阳极氧化 3电刷镀 4.6 金属的腐蚀与防止 4.6.1 腐蚀的分类 2 电化学腐蚀 1) 析氢腐蚀 *4.6.2 腐蚀电池的非平衡电势和腐蚀速率 4.6.3 金属腐蚀的防止 4 阴极保护法 选读材料 电解加工和非金属电镀 2 电抛光 3 非金属电镀 本章小结 本章小结（续） 本章小结（续） 本章小结（续） 本章小结（续） 3）差异充气腐蚀 光滑金属片也会因电解质溶液中溶解O2量不同而引起电化学腐蚀。 腐蚀液{NaCl+K3[Fe(CN)6]+酚酞} 滴在光滑 铁片，中央变蓝。 ?小，[O2]小，作为阳极 Fe - 2e-=Fe2+, 遇 [Fe(CN)6]3-变蓝 边缘变红，因 [O2]大， ?大，作为阴极 2H2O+O2+4e-=4OH－ 腐蚀速率一般以每单位表面积、在单位时间内金属的失重表示。测量腐蚀速率最直接的方法是经典的失重法。 影响金属腐蚀速率的因素较多，包括金属的活泼性、金属在特定介质中的电极电势和环境的酸度、湿度及污染物等。 在讨论腐蚀电池时，要注意腐蚀电池的电极电势与前面所介绍的平衡电势是不相同的。 在腐蚀电池中，金属通常不是在含有该金属离子的溶液中。 电极电势的建立并不表示电极反应已达到平衡状态，因而称为非平衡电势。 非平衡电势最后能达到一个恒定的数值，称为稳定电势。稳定电势与溶液的成分、浓度、温度、搅拌情况以及金属表面状态有关，且不服从能斯特方程式。 当有可觉察量的电流通过电极时，将发生电极的极化，极化作用使腐蚀电池阴极(正极)的电极电势代数值变得更小，阳极(负极)的电极电势代数值变得更大。 在接通电路后，腐蚀电池的电动势比未接通电路前减小，这就使腐蚀电池的电流减小，因而降低了金属的腐蚀速率。如果没有极化作用，金属腐蚀速率将会大几十倍甚至几百倍。所以极化作用是减缓金属腐蚀的一个重要因素。 1.改变金属的内部结构：例：把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。 2. 保护层法：例：在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密而耐腐蚀的氧化膜等。如白口铁(镀锌铁)、马口铁(镀锡铁)。 3.缓蚀剂法:在腐蚀介质中，加入少量能减小腐蚀速率的物质以防止腐蚀的方法。 (1)无机缓蚀剂：在中性或碱性介质中主要采用无机缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。主要是在金属的表面形成氧化膜或沉淀物。 (2)有机缓蚀剂：在酸性介质中，一般是含有N、S、O的有机化合物。常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。 有机物（如胺类、吡啶类、硫脲类等）。 (3)气相缓蚀剂： 如亚硝酸二环乙烷基胺 给机器产品（尤其是精密仪器）的包装技术常带来重大革新。 将被保护的金属作为腐蚀电池或电解池的阴极而不受腐蚀 。它一般分为牺牲阳极保护法和外加电流法 。 (1)、牺牲阳极保护法 用较活泼的金属或其三元合金如(Zn、Al)连接在被保护的金属上，被保护的金属作为腐蚀电池阴极而达到不遭腐蚀的目的。 电解加工是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理，将工件加工成型。 电解加工时，工件作为阳极，模件(工具)作为阴极。两极之间保持很小的间隙(0.1～1mm)，使高速流动的电解液从中通过以达到输送电解液和及时带走电解产物的作用，使阳极金属能较大量地不断溶解，最后成为与阴极模件工作表面相吻合的形状。 1 电解加工 电抛光原理：在电解过程中，利用金属表面上凸出部分的溶解速率大于金属表面上凹入部分的溶解速率，从而使金属表面平滑光亮。 电抛光时，将工件(钢铁)作为阳极材料，用铅板作为阴极材料，在含有磷酸、硫酸和铬酐(CrO3)的电解液中进行电解。工件(阳极)铁的表面将(被)氧化而溶解。 阳极? Fe = Fe2++2e- 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O 阴极? Cr2O72- +14H++6e-=2Cr3++7H2O 和2H++2e-=H2(g)