第四节金属的电化学腐蚀和防护素材.ppt

金属的腐蚀在生活中非常普遍 钢铁生锈 铜器生锈 铜器表面生成铜绿 Cu2(OH)2CO3 2007年8月1日，美国明尼苏达州一座跨越密西西比河的大桥发生坍塌。 2、我国每年因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的2% ～ 4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占 钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐 蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、 水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。 资料 1、全球每一分钟就有一吨钢腐蚀成铁锈 1965年冬天，在湖北省望山楚墓群中，出土了传说中的越王勾践剑。越王勾践剑的含铜量约为80%-83%、含锡量约为16%-17%。该剑出土时插在髹漆的木质剑鞘内。这座墓葬深埋在数米的地下，墓室四周用白膏泥填塞，其下部采用的还是经过人工淘洗过的白膏泥，致密性更好。加上墓坑上部填土夯实，墓室几乎成了一个密闭的空间。墓处在现代荆州附近的漳河二干渠上，地下水位较高，该墓的墓室曾经长期被地下水浸泡，地下水酸碱性不大，基本上为中性，这从该墓出土的大量精美的漆木器保存情况较好而得到证实。让人惊奇的是，这把青铜宝剑穿越了两千多年的历史长河，但剑身几乎不见锈斑。它千年不锈的原因到底是什么呢？ 千年不锈之谜 在古代墓葬中，青铜器发生锈蚀的途径一般说来有这样几条：在潮湿的条件下，有空气或氧气存在时，发生锈蚀，生成铜盐；在潮湿的条件下与贵重金属(如金、银等)接触，产生电化学腐蚀；与硫或含有硫的物质接触，生成铜的硫化物等。 ：不纯的金属（或合金）接触到电解质溶液 发生原电池反应，比较活泼的金属原子失去电子而被氧化 所引起的腐蚀。 一、金属的电化学腐蚀 1、金属腐蚀的概念与实质 金属腐蚀：金属或合金与周围接触的气体或液体进行 氧化还原反应而损耗的现象。 实质：金属 M?ne-→Mn+（氧化反应） 2、金属腐蚀的类型 （1）化学腐蚀：金属直接接触强氧化剂而被氧化腐蚀的过程。 （2）电化学腐蚀 第四节 金属的电化学腐蚀与防护 钢铁腐蚀： 钢铁的析氢腐蚀示意图 钢铁的吸氧腐蚀示意图 钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较 （铁锈） 通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性。 水膜呈中性或酸性很弱。 电极反应 负极：Fe Fe?2e=Fe2+ 2Fe?4e=2Fe2+ 正极：C 2H++2e=H2↑ O2+2H2O+4e=4OH- 总反应： Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 联系 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O 化学腐蚀和电化学腐蚀的区别与联系 化学腐蚀 电化学腐蚀 反应本质 反应条件 反应现象 相互关系 金属失电子被氧化 金属与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与 电解质溶液接触 无电流产生，常伴随热效应 有微弱电流产生 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 讨论：(2011浙江)将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上， 一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗， 在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要 原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ） A．液滴中的Cl―由a区向b区迁移 B．液滴边缘是正极区，电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－ C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区 向b区迁移，与b区的OH―形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水 形成铁锈 D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液， 则负极发生的电极反应为：Cu－2e－=Cu Cu2＋ 二、金属的电化学防护： 1、牺牲阳极的阴极保护法 原理 ： 形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。 用牺牲镁块的方法防 地下钢铁管道的腐蚀 镁块必须要定期更换 牺牲阳极的阴极保护法 用牺牲锌块的方法保护 船身，锌块须定期更换 2、外加电流法 将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极， 使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下 使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及 水中金属设备的腐蚀。 原理 ： 辅助阳极 （不溶性） A. C. 铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化； B. D. 它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； 讨论1： 2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普