电化学腐蚀和防护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章电化学腐蚀与防护§6.1金属腐蚀与防护意义实施登月计划中也曾碰到过一个严重腐蚀问题：用钛合金制成装N2O4(氧化剂)容器在试验中几个小时就破裂了，经查是应力腐蚀所致，以后经过重复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制应力腐蚀，才实现了人类登上月球计划。所以，搞好防腐蚀工作，不但仅是技术问题，而是关系到保护资源、节约能源、节约材料、保护环境、确保正常生产和人身安全、发展新技术等一系列重大社会和经济问题。§6.2电化学腐蚀化学腐蚀：是指介质中物质直接与金属表面原子发生氧化还原反应而引发腐蚀。电化学腐蚀：是指表面在介质如潮湿空气、电解质溶液等中，因形成微电池发生电化学反应而引发腐蚀。可见电化学腐蚀过程中，同时存在着两个相对独立反应——阳极反应和阴极反应，并有电流产生，它们能够在金属表面不一样部位进行。化学腐蚀和电化学腐蚀区分：6.2.2腐蚀电池金属发生电化学腐蚀必须具备三个条件：腐蚀电池两种类型：宏观腐蚀电池Fe2+＋2OH-Fe(OH)2譬如，接触氯化钠稀溶液碳钢设备，普通温度较高部位为阳极，温度较低部位为阴极。当设备中不一样区域溶液存在浓度差，或者溶解氧量不一样，将会组成浓差电池。因为金属各部位所接触电解液中含氧浓度不一样，而造成金属各部位电极电势不一样，从而组成腐蚀电池——氧浓差腐蚀电池。可见在溶液中O2浓度高部位，E(O2/OH-)大，成为正极，O2发生还原反应，金属不会被腐蚀；而O2浓度低部位，E(O2/OH-)小，成为负极，金属将发生氧化而腐蚀。FeFe2++2e-工业用金属或合金表面因电化学不均一性而存在大量微小阴极和阳极，它们在电解质溶液中就会组成短路微电池系统。如碳钢腐蚀：腐蚀电池工作基本过程包含：析氢腐蚀——氢在阴极还原并释放氢气如碳钢、铸铁、锌、铝、不锈钢等电位不太正金属，在酸性溶液中都轻易发生析氢腐蚀；一些电位很负金属，如Al、Mg等，在中性溶液甚至碱性溶液中也能发生析氢腐蚀。超电势数值与电极材料种类、电极表面状态、溶液组成和浓度以及温度等相关。电极表面状态对ηH影响，通常是粗糙表面比光滑表面含有更低氢超电压，因为粗糙表面有效面积大。发生吸氧腐蚀条件是：腐蚀电池中阳极电位（EM）必须低于阴极吸氧电极电位（EO）。在中性或碱性介质中：(1)氧向阴极输送氧是中性分子，其输送主要靠对流和以浓度梯度为动力扩散运动。大气中O2首先经过空气-溶液界面进入溶液，靠对流、扩散经过溶液主液层，然后穿过滞流层抵达阴极。在酸性介质中析氢腐蚀与吸氧腐蚀电极电势比较：以上三个步骤既相互独立，又彼此制约，其中任何一个受到抑制，都会使腐蚀电池工作强度降低。§6.3金属腐蚀类型而在应用耐蚀材料时，应以抗均匀腐蚀作为主要耐蚀性能依据，在特殊情况下才考虑一些抗局部腐蚀性能。6.3.2接触腐蚀或电偶腐蚀6.3.3孔蚀危害：孔蚀直径很小不易发觉，但一旦形成孔蚀，就会快速发展，而产生穿透性、突发性破坏事故，是造成“跑、冒、滴、漏”主要祸根之一。6.3.4晶间腐蚀许多合金都会产生晶间腐蚀，比如铁基合金、镍基合金、铝合金以及镁合金，在一定条件下都会产生比较严重晶间腐蚀。6.3.5应力腐蚀破裂结果：金属或合金发生应力腐蚀破裂时，大部分表面没有发生腐蚀，只有一些树枝状细裂纹穿透材料内部，直到金属发生断裂而酿成事故。防范办法：应从降低腐蚀和消除拉应力两方面来采取办法。6.3.6冲蚀§6.4电位－pH图及应用而△G或E大小不但与溶液中离子活度（常简化为浓度）相关，还与溶液pH值及溶液温度相关。6.4.2绘制①有H+或OH－参加氧化还原反应，这类反应平衡电势E与pH相关：若电位低于反应平衡电极电位，则有利于还原态物质稳定存在，故D线下方为还原态物质Fe2＋稳定区。②没有H+或OH－参加氧化还原反应，这类反应平衡电势E与pH无关：对于反应：③有H+或OH－参加非氧化还原反应，这类反应只和反应物浓度及pH相关，而不受电势影响：因为很多情况下是水为溶剂体系，H2O和H+、OH－总是存在并可能参加反应，故需绘出水电位-pH图：(b)1/2O2+2H++2e-H2O点—在图中往往有三条直线相交于一点，相交点表示三个平衡式电位、pH都是相同。可见，电位-pH图不但以三种不一样线段反应了三种反应平衡条件，而且由这些线段围成区域也反应了物质各种形态稳定存在或相对优势条件范围。依据要求，以上图为基础，下列图对应于10-6mol·L-1曲线把Fe-H2O体系电位-pH图分成三种区域。铁——水体系在298K电位——pH平衡图三种区域划分①调整介质pH值。当介质pH在0－9之间时，可采取将铁电势降到Fe2+/Fe平衡电势－0.6V以下，而进入稳定区。③金属钝化。电位-pH平衡图局限：§6.5金属电化学防腐健身器材刷油漆以防锈一些工具“机械转动部位”选取油脂来防锈，为何不能用油漆？(b