第6章 化学反应和材料的保护PPT.ppt

2018-2-12 第六章 化学反应和材料的保护 6. 1 金属腐蚀的发生 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 2018-2-12 6. 1 金属腐蚀的发生 学　习　要　求 1. 理解化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。 2. 掌握析氢和吸氧腐蚀的电化学机理。 3. 了解影响金属腐蚀速率的因素。 2018-2-12 金属腐蚀直接或间接地造成巨大的经济损失。 金属腐蚀的普遍性与危害 金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏叫金属腐蚀。 金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象十分普遍。 金属腐蚀的分类 2018-2-12 一、化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。 它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中不产生电流。 从温度与反应速度的关系来看，温度越高，化学腐蚀速率越大。因而金属材料的高温抗氧化性能是材料的一项重要性能指标。 金属与高温水蒸气反应 造成锅炉和管道严重腐蚀的重要原因之一。 2018-2-12 钢铁中的渗碳体(Fe3C) 与高温水蒸气反应，产生脱碳现象： 脱碳现象 氢脆现象 由于脱碳反应及其它氧化还原反应生成的氢因扩散渗入钢铁内部，使钢铁产生脆性，这就是所谓的氢脆。 钢的脱碳和氢脆会造成钢的表面硬度和内部强度的降低，造成危害。 属于一般的氧化还原反应。 化学腐蚀 的实质 2018-2-12 二、电化学腐蚀 钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。 在潮湿的空气里，钢铁的表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。 在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 由于形成了原电池发生电化学作用而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀与原电池作用在原理上没有本质的区别。通常把腐蚀中的原电池称为腐蚀电池。习惯上，称失电子的为阳极，得电子的为阴极。 1、腐蚀电池 2018-2-12 3、吸氧腐蚀 阳极 (Fe) 2 Fe － 4e－ ＝ 2 Fe2+ 阴极 (杂质) O2 + 2 H2O + 4 e－ ＝ 4 OH－ 总反应　 2 Fe + O2 + 2 H2O ＝ 2 Fe(OH)2 条件：水膜酸性很弱或中性 这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为吸氧腐蚀。 2018-2-12 差异充气腐蚀 差异充气腐蚀是由于氧浓度不同而造成的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的一种形式，是因金属表面氧气分布不均匀而引起的。根据能斯特方程，氧浓度大的一端电势高，氧得电子为阴极；氧浓度小一端电势低，Fe失电子为阳极。 腐蚀过程的电极反应如下： 阴极(O2浓度较大的部位)： 1/2 O2 +2e= 2OH 阳极(O2浓度较小的部位)： Fe+2e = Fe2+ 2018-2-12 三、生物腐蚀 生物腐蚀主要有下述三种情况： 1 破坏防腐物(有机防腐层被细菌分解) 2 代谢产物的影响(pH降低，促进金属腐蚀) 3 形成氧浓差电池(活性细菌耗氧引起氧浓度不均) 藻类、贝壳类等生物，特别是微生物在土壤、天然水、自来水、石油及其产品等各种环境中都存在，它们在新陈代谢过程中，对金属材料所产生的腐蚀破坏作用都是生物腐蚀。生物腐蚀多为电化学腐蚀，因作用特殊，将其归为一类。 2018-2-12 四、金属的腐蚀速率 就同种金属而言，腐蚀速率主要受环境介质的影响，影响因素大致有： 1、大气相对湿度对腐蚀速率的影响 2、环境温度的影响 3、氯化物的作用 4、空气中污染物质的影响 5、其他因素的影响(pH、盐类、腐蚀性气体等) 作业：P225，1,2,5. 2018-2-12 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 学 习 要 求 1. 了解正确选用金属材料及代用材料的思路，理解根据具体情况选材的重要性，特别注意不锈钢、钢、镍及镍合金、钛及钛合金、钽的选用。 2. 了解隔绝金属材料与腐蚀性介质的接触、控制和改善环境气体和液体介质、使用缓蚀剂等的方法和意义。 3. 掌握电极电势的应用和明确电镀时两极发生的反应，掌握含 CoCl2 硅胶的使用，了解缓蚀机理。 4. 理解牺牲阳极法、外加电流法等电化学保护法的应用。 5. 了解电化学腐蚀的应用；理解阳极氧化、电解抛光等装置的两极发生的反