金属腐蚀与防护

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1、3.6金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀特点：(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CC脱碳现象CH2OCO2O2Fe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。析氢腐蚀吸氧腐蚀定义:由金属、金

2、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)电化学腐蚀注意：腐蚀电池与原电池的区别：阴极阳极腐蚀电池原电池正极负极析氢腐蚀电极反应：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

3、品发生析出H2的腐蚀。吸氧腐蚀电极反应：Fe(s)Fe2+(aq)+2e-2OH-(aq)1/2O2+H2O+2e-总反应：Fe(s)+1/2O2(g)+H2OFe(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。P(O2)大P(O2)小+-4OH-(aq)O2(g)+2H2O+4e-2.金属的防腐1、正确选材2、覆盖保护层要

4、求：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。①金属保护层镀层>基体例如：铜上镀银、金，铁上镀锡，主要起隔离和装饰作用。镀层<基体例如：铁上镀锌，主要起防腐作用。②非金属保护层常用的有：涂料、油漆、搪瓷、塑料等。③钝化膜保护层a.氧化膜(发蓝、发黑)原理:在碱性溶液中，135～150℃条件：Fe+NaNO3+NaNO2→Fe3O4特点:很薄(0.5～5μm)；蓝黑色。用途:装饰、防腐。缺点:抗蚀力较低。常用肥皂液浸渍封孔和涂油处理。发展:常温下进行

5、的无碱发蓝：Fe+Ca(NO3)2+H3PO4+MnO2→Ca3(PO4)2+Fe3O4(发蓝液)(黑色)b.磷化膜原理:在磷酸锰铁盐（俗称马日夫盐）、硝酸锌盐的溶液中，在一定pH值、50～70℃条件下处理金属工件，使金属表面形成一层难溶的复合磷酸盐-----磷化膜，其组成为：Fe3(PO4)2·xH2O+M3(PO4)2·xH2O特点:外观暗灰色，膜厚约5~15μm，抗腐蚀能力为发蓝膜的5~10倍；有较高的绝缘性。用途:抗蚀、油漆基底。缺点:不耐强酸碱、性脆、机械强度较差。c.阳极氧化:借助电解过程将金属表面氧化

6、，产生氧化膜。2H++2e-H2阳极：2Al+6OH-Al2O3(s)+3H2O+6e-4OH-O2+2H2O+4e-(主)(次)特点:氧化膜厚（5~300m）、抗蚀性好。电解液无孔型:难以溶解Al和Al2O3的柠檬酸、硼酸等。多孔型:硫酸、磷酸、草酸、铬酸等。说明：氧化铝膜的性质与电解液组成有关，根据用途不同，可分为多孔型和无孔型两种。阴极：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

7、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。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。3、缓蚀剂法如Na2CO3、Na2SiO3、Ca(HCO3)2等b.有机缓蚀剂琼脂、糊精、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）。通常在酸性介质下使用条件：防腐原理：金属刚开始溶解时，表面带负电，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

8、离子放电，从而达到保护金属的目的。常用的有机缓蚀剂有：(C6H11)2NH2NO2+H2O→(C6H11)2NH2OH+H++NO2-c.气相缓蚀剂例如：亚硝酸二环己胺被吸附后发生水解反应：(C6H11)2NH2OH→(C6H11)2NH2++OH-可以挥发到空间，与空气中的水蒸气一起被吸附在金属表面上，从而达到保护金属的目的。其中有机阳离子与金属以配位键结