课外阅读——金属的腐蚀与防护.ppt

金属的腐蚀与防护 1. 金属的腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 电极反应： 吸氧腐蚀 电极反应： 浓差腐蚀 吸氧腐蚀的一种形式，是因金属表面的 氧气分布不均匀而引起的。 2. 金属的防腐 1、正确选材 2、覆盖保护层 要 求： 比如 Ca(HCO3)2能与阴极附近所形成的OH-进行如下反应： Ca2+ + 2HCO3- + 2OH- → CaCO3(s) + 2H2O + CO32- 难溶性碳酸钙覆盖于阴极表面，使电极的极化电势降低，阻滞 阴极反应继续进行，从而减缓金属的腐蚀速率。 金属材料的电化学加工 电镀 化学蚀刻 化学抛光与电解抛光 1. 电镀 （1）表面处理(除油,酸洗) 3. 化学蚀刻 1) 定义: 利用腐蚀原理进行金属定域“切削”的 加 工方法。 2) 原理: 光刻与IC电路 ４．化学抛光与电解抛光 化学抛光： 爱迪生与特斯拉 Instrumental Analysis 材料科学与化学工程学院 上一页 下一页 材料科学与化学工程学院 金属的腐蚀 金属的防腐 选读 特点： (a) 无电流。 (b) 腐蚀介质：非电解质溶液或干燥气体。 温度影响： 温度升高，腐蚀速率加快。 例如 在轧钢过程中，当 T 700℃时，会发生氧化脱碳： Fe3C (s) + O2 (g) → Fe (s) + CO2 (g) Fe3C (s) + CO2 (g) → Fe (s) + CO (g) Fe3C (s) + H2O (g) → Fe (s) + CO (g) + H2(g) 1) 化学腐蚀 C C 脱碳现象 C H2O CO2 O2 Fe 当金属与周围的介质接触时，由于化学或电化学作用而引起的材料性能的退化与破坏，称为金属的腐蚀。 定义: 由金属、金属中的杂质、电解质溶液 组成的局部电池引起的腐蚀。 特点: 局部形成短路小电池 (腐蚀电池) 腐蚀类型 2) 电化学腐蚀 阳极 （Fe） ： Fe (s) Fe2+ (aq) + 2e- 阴极（杂质）： 2H+ (aq) + 2e- H2 (g) 总反应： Fe (s) + 2H+ (aq) Fe2+ (aq) + H2 (g) 条 件： 酸性介质 析氢腐蚀常常发生在： （1）酸洗或酸侵蚀某种活泼金属的加工过程中； （2）潮湿的空气，特别含有较多的酸性气体 （CO2、SO2和NO2等）的空气中。 在酸性介质中，金属及其制品发生析出H2的腐蚀。 Fe(s) Fe2+ (aq) + 2e- 2OH- (aq) 1/2 O2 + H2O + 2e- 总反应： Fe(s) + 1/2O2 (g) + H2O Fe(OH)2 (s) 条 件： 弱酸性、中性或碱性介质 阳极 （Fe） ： 阴极（杂质）： 在一定的腐蚀介质中，由于溶解氧的作用而引起的腐蚀。 2Fe(OH)2 (s) Fe(OH)3 (s) H2O+O2 P(O2)大 P(O2) 小 + - 2OH- (aq) 1/2O2(g) + H2O + 2e- a. 膜层致密，完整无孔，不透介质； b. 与基体金属结合强度高，附着力强； c. 高硬度，耐磨； d. 均匀分布。 阳极氧化: 借助电解过程将金属表面氧化，产生氧化膜。 2H+ + 2e- H2 阳 极： 2Al + 6OH- Al2O3 (s)+3H2O +6e- 特点: 氧化膜厚（5~300?m）、抗蚀性好。 阴 极： a. 无机缓蚀剂 氧 化 性 非氧化性 如 CrO42- 、CrO4-、NaNO3、NaNO2等 在溶液中能使钢铁钝化形成钝化膜。 能与金属离子作用生成难溶物，覆盖在金属表面上形成保护膜。 缓蚀剂法 如 Na2CO3、Na2SiO3、Ca(HCO3)2等 b. 有机缓蚀剂 琼脂 、动物胶、胺类及含N、S、三键的 有机物质（如二甲苯硫脲、乌洛托品、若丁等）。 通常在酸性介质下 (由于无机缓蚀剂效率低) 使用条件： 防腐原理： 吸附缓蚀剂的离子或分子于表面，形成一层难溶而致密的保护膜，阻碍氢离子放电 ，从而达到保护金属的目的。 常用的有机缓蚀剂有： 电化学保护法 牺牲阳极保护法 (活泼金属作为阳极,如铝,镁,锌合金) 如保护轮船,锅炉外壳等 外加电流保护法 在外加直流电流的作用下.以难溶导电物为阳机,以被保