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1、金属材料的电化学腐蚀与防护一、实验目的1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。2.了解防止金属腐蚀的基木原理和常用方法。二、实验原理I.金属的电化学腐蚀类型(1)微电池腐蚀①差异充气腐蚀同一种金属在屮性条件下，如果不同部位溶解氧气浓度不同，则氧气浓度较小的部位作为腐蚀电池的阳极，金属失去电子受到腐蚀；而氧气浓度较大的部位作为阴极，氧气得电子生成氢氧根离子。如果也有K3[Fe(CN)6]和酚瞅存在，则阳极金属亚铁离子进一步与K3[Fe(CN)6]反应，牛成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀；在阴极，由于氢
2、氧根离子的不断牛成使得酚猷:变红(亦属于吸氧腐蚀)。两极反应式如下：阳极(氧气浓度小的部位)反应式：Fe=Fe2++2e~3Fe2++2[Fe(CN)6]3_=Fe3[Fe(CN)6]2(蓝色沉淀)阴极(氧气浓度大的部位)反应式:02+2H2O+4L=40H_②析氢腐蚀金属铁浸在含有K3[Fe(CN)6]2的盐酸溶液中，铁作为阳极失去电子，受腐蚀,杂质作为阴极，在其表面H•得电子被还原析出氢气。两极反应式为：阳极：Fe=Fe214-2e_阴极：2H++2e"=H2?在其中加入K3[Fc(CN)6],
3、则阳极附近的Fc?+进一步反应：3Fe2++2[Fe(CN)6]3"=Fe3[Fe(CN)6]2(蓝色沉淀)(2)宏屯池腐蚀①金属铁和铜直接接触，置于含有NaCl、K3[Fe(CN)6]>酚瞅的混合溶液里,由于(p(Fe2+/Fe)<(Cu2+/Cu),两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀(属于吸氧腐蚀)。两极的电极反应式分别如下：阳极反应式：Fe=Fe2++2e~3Fe2++2[Fe(CN)6]3'=Fe3[Fe(CN)6]2(蓝色沉淀)阴极(铜表面)反应式：02+2H2O+4e"=40
4、FT在阴极由于有OX生成，使c(OHJ增大，所以酚猷;变红。②金属铁和锌直接接触，环境同上，则由于(p(Zn2+/Zn)<0&(Fe?+/Fe),锌作为阳极受到腐蚀，而铁作为阴极，铁表面的氧气得电子后不断生成氢氧根离子，导致酚駄变红(属于吸氧腐蚀)。两极的屯极反应式分别如下：阳极反应式：Zn=Zn2++2e3Zn2++2[Fe(CN)6]3-=Zn3[Fe(CN)6]2(黄色沉淀)阴极(铁表面)反应式：02+2H2O+4e~=40H"2.金屈腐蚀的防护防止金属腐蚀的方法很多。如研制耐腐蚀的金属材料、
5、金属表面涂覆保护层及阴极保护法等方法。金属表面涂覆保护层的常用方法有油漆、电镀、喷镀、表面钝化处理，缓蚀剂法等。(1)有机缓蚀剂作用机理在金属刚开始溶解时，金属表面带有的负电荷能吸附缓蚀剂的离子或分子，形成难溶且腐蚀介质很难穿透的保护膜。在酸性介质中，一般是含有N、S、0的有机化合物。常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。(2)无机缓蚀剂作用机理在中性或碱性介质屮可以采用无机缓蚀剂，如珞酸盐、重銘酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。主要是在金属的表面形成的氧化膜或沉淀物能够隔绝周围介质侵蚀，起到保护的作用。例如金属
6、表面的磷化，就是用磷酸盐在金属表面生成一层磷化膜的保护层。其有关反应式如下：Fe+2HF=Fe2++H2(f)Fe2++HPO42_=FeHPO4(暗灰色膜J)3Zn2++2PO43"=Zn3(PO4)2(白色I)(3)3%的CuSO4检验液检验原理磷化后的铁钉表面：Fe2++HPO42_=FeHPO4(暗灰色膜I)Cu2++HPO42_=CuHPO4(暗黑色J)没有磷化后的铁钉表面：Fe+Cu2+=Fe24•+Cu(棕红色J)三、实验用品仪器：OmL小烧杯，小试管(3支),10mL小量筒(1只)铁
7、片，铜丝，锌丝，滤纸片(若干)，塑料银子，洗瓶，细砂纸(约3X3ci『)。药品:NaCKO.lmol-L_1),K3[Fe(CN)6](0.1mol-L'1),乌洛托品(CH2)6N4(20%),CuSO4(0.1mol-L"1),HC1(0.1molL_6mol-L_1,浓)，酚猷(0.5%),洗洁精，检验液(3%的CuSO4),磷化液(配方：H3PO4(85%)：45g-L_1,ZnO：28g-L_1,Zn(NO3)2：28g-L_1,NaF：2gL_1,HNO3(浓)：29g-L_1)o四、
8、实验内容1.金属的电化学腐蚀(1)准备铁钉和混合溶液①铁钉表面除锈：取8枚小铁钉浸在浓盐酸中，除锈约1〜2分钟后用塑料锡子取出，以自来水淋洗后放在洁净的小烧杯中，再以去离子水浸泡备用。②配制含有少量酚猷的混合溶液：取1支试管，加入6mL0.1molL1的NaCl溶液(增加导电性)，加入4滴0.1mol・「K3[Fc(CN)6]溶液，再加入3滴酚猷溶液，混合均匀备用。(2)微电池腐蚀①差异充气腐蚀用细砂纸把一块铁片表面磨光，洗净铁锈并吸干水分，在其中心处滴上2滴含有少量
