金屬腐蝕之電化學(xué)腐蝕的原理與防護

本文主要講述了金屬腐蝕的定義及分類，理解金屬腐蝕的化學(xué)原理，分清化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別和聯(lián)系，金屬防護的常用方法，以及防止金屬腐蝕的重要意義。

金屬的腐蝕現(xiàn)象非常普遍： 

1、鋼鐵生銹： 鐵銹的主要成分： Fe₂O₃·XH₂O

2、銅器表面生成銅綠： 銅綠的主要成分： Cu₂(OH)₂CO₃

金屬腐蝕的危害有哪些？

中國航天工業(yè)總公司第三十一研究所近日公布了一組數(shù)據(jù)：

◆全球每一分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹.

◆全球每年鋼鐵腐蝕的經(jīng)濟損失約100000億美元，占各國國民生產(chǎn)總值的2%~4%,我國鋼鐵腐蝕經(jīng)濟損失高達2800億人民幣，約占國民生產(chǎn)總值的4%,每年約有30%的鋼鐵因腐蝕而報廢。腐蝕給人類造成的損失是驚人的。

◆全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害造成損失總和的6倍。

一、金屬的腐蝕 

1、什么是金屬腐蝕？ 

指金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。

2、金屬腐蝕的本質(zhì)是什么?

是金屬本身失去電子變成陽離子的過程 (發(fā)生氧化反應(yīng))。 M - ne^- = Mⁿ⁺

升溫可加速金屬腐蝕

潮濕的環(huán)境可促進金屬腐蝕

3、金屬腐蝕的類型有哪些？——根據(jù)與金屬接觸的介質(zhì)不同

化學(xué)腐蝕： 金屬跟接觸到的干燥氣體(如SO₂、Cl₂、 O₂等)或非電解質(zhì)溶液(石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

電化學(xué)腐蝕：不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子被氧化。

金屬的腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主

電化學(xué)腐蝕

在潮濕的空氣里，鋼鐵表面吸附了一層薄薄的水膜。水膜中溶解有來自大氣中的CO₂、SO₂、H₂S等氣體，使水膜中含有一定量的H+

H₂O + CO₂ → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃-     H₂O  → H⁺ + OH-

這樣在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳構(gòu)成無數(shù)微小的原電池。

鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較

二、金屬的防護

1、原理 防止金屬失電子

2、電化學(xué)防護

   （1）犧牲陽極保護法

    形成原電池反應(yīng)時，負極材料很快被腐蝕，而正極材料不容易被腐蝕（被保護）。

   （2）外加電流的陰極保護法

     將被保護金屬作為電解池的陰極，另一導(dǎo)電物質(zhì)作為陽極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護

在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢：

電解池的陽極 > 原電池的負極 > 化學(xué)腐蝕 > 原電池的正極 > 電解池的陰極

防腐措施由好到壞的順序如下：

外接電源的陰極保護法 > 犧牲陽極的陰極保護法 > 有一般防腐條件保護 > 無防腐條件

以Fe片為例，不同的防腐措施下腐蝕變化速度是不同的：

Fe片腐蝕由快到慢的順序

3、金屬的常見防護方法

（1）在金屬表面覆蓋保護層。

例如：噴涂漆;涂油脂;表面鈍化;電鍍（在鋼鐵表面形成鉻等耐腐蝕性較強的金屬鍍層）等。

（2）改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，制成合金。

在鋼鐵中加入一定比例的鉻和鎳，改變鋼鐵內(nèi)部的組成和結(jié)構(gòu)，可極大程度地提高鋼鐵抗腐蝕性能，這就是常見的“不銹鋼”（合金）。

比如自行車車身部件通常都采用了以下的防腐措施：

Zn片在不同防護措施下的腐蝕速度對比