高中化学 第三章 探索生活材料 第二节 金属的腐蚀和防护 腐蚀原理素材 新人教版选修1（通用）.doc

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1、腐蚀原理在非专业的场合，对于金属腐蚀大致有着三种不同的解释。有人说腐蚀是金属的氧化反应结果；有人说腐蚀是化学反应的结果；也有人说腐蚀是由于腐蚀电池所造成的。应该说以上的解释都只对了一部分，其实金属的腐蚀包含了以上三种形式。腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，由于不同金属本身的电偶序（即电位）存在着差别，当两种金属处于同一电解质中，并由导体连接这两种金属时，腐蚀电池就形成了。电流通过导体和电解质形成电流回路，此时两种金属之间的电位差越大，则电路产生的电压越大。腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面因不断地失去电子，使金属原子转化为正离子，形成以氢氧化物为主

2、的化合物，也就是说，阳极遭到了腐蚀；而阴极金属则相反，它不断地从阳极处得到电子，其表面因富集了电子，在电解质中几乎没有离子产生，金属表面始终原子状态，即没有腐蚀现象发生。阴极保护技术就是在上述原理的基础上创造并发展起来的。同一种金属结构内的腐蚀电池也是普遍存在的，它同样导致了金属的电化学腐蚀。同种金属内部不同部位的电位差是因为金属内部不可避免地存在着晶间、应力、疲劳、电偶、缝隙等诸多因素而产生的，这些诸多的因素又是金属结构在冶炼、加工、安装、焊接等过程中造成的。这就导致在同一金属结构内部存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区。结构一旦处于电解质的

3、环境中，腐蚀电池即开始工作。由于阳极区是分散的、小范围的，故此时结构表现出来的是孔蚀，也称为点蚀。以管道为例：由于上述的多种原因，管道某一处与另一处的电位可能存在着差异，因而在管道内部形成了阴极区和阳极区。阴极区和阳极区之间的电位差即是形成腐蚀电池的基本条件。同一种材料的金属，由于新旧程度的不同，其内部的晶体结构是有明显的差异的，一般新结构的电位较负，为阳极；旧结构的电位缴正，为阴极，新旧结构连接后，新结构的腐蚀速度加快。结构外界的环境差异也是形成腐蚀电池的原因，如由于结构周围土壤密度的不同而形成的氧浓差电池。氧浓差电池最明显的例子为钢筋混凝土结

4、构，处于混凝土中的钢筋，其周围物体的致密度极大，表现为阴极区；处于混凝土以外的钢筋周围物体的致密度相对地小，表现为阳极，其腐蚀速度加快。以下是腐蚀电池形成的缺一不可的条件：1.必须有阴极和阳极。2.阴极和阳极之间必须有电位差（这种电位差因金属内晶间、应力、疲劳程度、电偶等的差异的存在以及金属表面缝隙、氧浓差等现象的存在，极容易在同一金属结构体内形成）；亦可在两个不同电位金属间形成。3.阴极和阳极之间必须有金属的电流通道。4.阴极和阳极必须浸在同一电解质中，该电解质中有流动的自由离子。一旦具备以上条件，腐蚀电池即形成并开始工作。换言之，金属开始发生

5、电化学腐蚀。然而，上述4项条件中，我们只要阻止其中一项，即可阻止金属的电化学腐蚀。而电化学腐蚀是浸在电解质中的金属所表现的主要腐蚀形式，如置于地下或水下的金属结构以及有流动或不流动的电解质存在其中的各种金属容器和装置和设备的内壁。不同的金属腐蚀电池同一个金属腐蚀电池原理可形成各种不同的金属腐蚀电池。主要可分为同一金属结构内形成的腐蚀电池和不同金属之间形成的金属腐蚀电池。尽管同一金属结构的本身电位从理论上是应该一样的。但由于在冶炼、加工、安装、外涂层防腐及使用等过程中，不可避免地造成了金属本身的晶间、应力、电偶、疲劳程度等的差异，以及外界环境造成的

6、氧浓差、缝隙等现象，金属结构体内不可避免地存在着阴极区和阳极区。不同金属结构之间（包括同元素金属）的腐蚀电池主要由不同金属结构的不同电位所存在的电位差形成的。金属的电位序列金属电位（Ｖ）纯镁-1.75镁合金（6%Al,3%Zn,0.15%Mn）-1.60锌-1.10铝合金（5%Zn）-1.05纯铝-0.80熔炼钢（精）-0.5--0.8熔炼钢（粗）-0.4--0.55铸铁-0.50铅-0.50混凝土中的钢-0.20铜、黄铜、青铜-0.20以上序列表中是常见金属结构所采用的材料，选择其中任意两种的话，处于上方的为阳极，处于下方的为阴极。两种金属在电

7、连接的情况下，如果满足上述腐蚀电池形成的条件，阳极将加速腐蚀，而阴极则停止或减缓腐蚀