金属腐蚀与防护标准

金属腐蚀与防护标准（共8篇）

篇1：金属腐蚀与防护标准

目的要求：1. 使学生了解原电池的化学原理

2. 了解金属腐蚀，特别是电化腐蚀和金属防护的一般方法。

重点、难点：原电池的化学原理和金属的电化腐蚀

教学方法：探索法（启发引导）

引入

我们知道，物质发生化学反应时必然要有能量的变化，也就是说化学能常常与热能、光能等相互转化。比如在一般化学反应里，常表现出放热或吸热的`现象，有的化学反应还伴随有发光，产生电流等等。今天我们主要探讨的是有关化学能是如何转变为电能。

实验

初中我们就已经学习过，活泼金属能与酸反应放出氢气，而不活泼金属就不能与酸反应置换氢气。

（1）把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

Zn        Cu

H2SO4

现象：锌片上有气体放出，铜片上无明显现象。

分析

Zn + 2H+ ===Zn2+ + H2

2e

板书

金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au

金属单质失电子能力：强     弱（还原性）

金属离子得电子能力：弱     强（氧化性）

实验

Zn        Cu

H2SO4

现象：锌片不断溶解、铜片上有气泡、灵敏电流计指针发生偏转。

结论

两极发生氧化还原反应，产生电流。

明确

（1）       （1）       锌比铜活泼

（2）       （2）       氢离子在铜片上获得电子

板书

电极名称  锌片（负极）Zn C 2e ===Zn2+(氧化反应)

电极材料  铜片（正极）2H+ + 2e ===H2(还原反应)

（电极反应式）

总化学方程式：Zn + 2H+ ===Zn2+ + H2

板书

篇2：金属腐蚀与防护标准

1．   1．   原电池形成三条件：

（1）        （1）        正负电极

（2）        （2）        电解质溶液

（3）        （3）        电极接触或导线连接

2．   2．   原理三要点：

（1）        （1）        相对活泼金属作负极---- 电子流出-----氧化反应

（2）        （2）        相对不活泼金属（或碳）作正极------电子流入------还原反应

（3）        （3）        导线中（接触）有电流通过，使化学能转变为电能

3．原电池：把化学能转变为电能的装置

练习

下列能发生原电池反应的是

Cu       Cu    Zn          Cu         Zn               Cu

AgNO3            乙醇    硫酸                     硫酸

实质

电极在电解质溶液中的氧化还原反应

结果

活泼金属被氧化、被腐蚀。

板书

二、金属腐蚀与防护：

1.       1.       金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。

（1）       （1）       本质：金属原子失电子而被氧化

M C ne ==Mn+

(2) 分类：

化学腐蚀：金属与其他物质  直接氧化反应        金属被氧化

（不是电解质溶液）（无电流产生）

电化腐蚀：不纯金属或合金    发生原电池反应    活泼金属被氧化

电解质溶液       （有电流产生）

板书

（3）钢铁腐蚀：

教学教案录入：admin    责任编辑：admin

篇3：聚合装置金属腐蚀与防护

1“碳钢——液氨”体系

如果同时符合下列各条件, 即为液氨的应力腐蚀环境: (1) 介质为液态氨, 含水量不高 (荞0.2%) , 且有可能受空气 (O2或CO2) 污染的场合; (2) 介质温度高于-5℃。液氨受到空气污染后, 由于存在O2或CO2, 促使了液氨的应力腐蚀破裂, 这类破裂是阳极溶解型的应力腐蚀破裂, 反应方程式如下:

可见, 在CO2存在时, 铵离子浓度增加, 加速了碳钢的应力腐蚀破裂。

在液氨应力腐蚀环境中使用碳钢应仔细防止空气污染, 同时采取下列措施之一: (1) 焊后做消除应力热处理; (2) 控制焊接接头 (包括热影响区) 的硬度值HB≤200; (3) 使液化氨含水量大于0.2% (0.2%——1%) , 水起到缓蚀剂的作用, 可使遭受膜破坏的金属重新钝化。

液氨的储存和运输大部分用碳钢或低合金钢制压力容器。近年来国内外多次发生液氨储罐破裂爆炸事故, 事故分析表明, 很多是由于应力腐蚀造成的。另外, 对未发生事故的液氨球罐进行检查, 相继发现了程度不同的数量很多的裂纹, 这些裂纹大都分布在长期处于液面下部的南极板与下温带组焊的周向焊缝上。

一般情况下, 无水液氨只对钢产生很轻微的均匀腐蚀。但液氨储罐在充装、排料及检修过程中, 容易受空气的污染, 空气中的氧和二氧化碳则促进氨对钢的腐蚀, 其反应如下:

反应中的氨基甲酸氨对碳钢有强烈的腐蚀作用, 使钢材表面的钝化膜产生破裂, 并在此产生阳极型腐蚀。由于焊缝处残余应力较高, 所以应力腐蚀严重。

许多资料表明, 液氨球罐所用的钢材强度越高, 产生应力腐蚀裂纹的倾向越大。此外, 容器的工作温度愈高、液氨中氧含量越高, 其应力腐蚀也越严重。

采取下列措施有利于防止液氨对储存容器的应力腐蚀:焊接时, 采取措施尽量消除残余应力。冷压封头必须经过热处理;尽可能用低温用钢的低碳钢来焊制液氨储罐;尽量保持较低的工作温度;减少空气污染。在液氨中加入0.1%~1%的水。实验和实践表明, 液氨中含有2%的水有缓蚀作用, 此法对高强度钢作用不明显。

2“奥氏体不锈钢——氯离子”体系

近年来, 在化工装置中铬镍不锈钢 (奥氏体) 的用量越来越多, 据统计, 其用量约占不锈钢用量的80%但奥氏体不锈钢在含有对应力腐蚀敏感离子 (如Cl-、OH-一等) 的溶液中, 受应力的部分 (如焊缝附近) 则可能产生危险的应力腐蚀破裂。尤其是含Cl-的溶液, 在造成奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的事故中约占70%以上。Cl-浓度越大, 越容易开裂, 但并没有明确的不发生开裂的限界浓度。有这样一个例子, 铬镍不锈钢换热器中, 管和管板之间的缝隙中积存了含有Cl-的冷却水, 引起了不锈钢管的应力腐蚀破裂, 结果9个月内就损坏了。因此, 水中如果含有微量, 对奥氏体不锈钢来说也是非常危险的。设计者选用材料前要认真鉴别水质, 选择合适材料, 避免事故的发生。

聚合装置表面冷凝器 (101JC) 的作用是将合成四大压缩机的驱动透平排汽进行冷凝。该设备是固定管板式换热器, 管程走循环水, 壳程走蒸汽冷凝液。设备外形尺寸为Φ2134×16367 (mm) ;壳体材质为C.S.;换热管材质为304SS (0Cr18Ni9) 规格Φ19×1.5。2008年2月16日拆下两侧封头后, 向壳程充水, 静压试漏, 发现一根管子泄漏量较大, 从管内向外呲水, 说明管子已经泄漏;随着水位上升, 发现部分管子与管板之间渗水, 由于管子与管板之间为胀接, 运行三十多年, 胀接处腐蚀发生泄漏。胀接过程是一个复杂的接触过程, 在胀接过程和胀后管口的残余应力较大, 容易产生应力腐蚀。在处理泄漏时用堵头将管子堵上, 并将管头胀住阻止管子与管板之间泄漏, 共堵管135根。设备投入运行后, 未发现泄漏。

不锈钢管道外部用石棉绝热层包住, 由于石棉层有Cl- (MgCl-) 浸出, 水分蒸发后, Cl-浓度增大, 以致使不锈钢产生应力腐蚀破裂。因此, 奥氏体不锈钢管道用隔热材料, 如岩棉及其他矿棉类等, 其Cl-的含量一定要低于规定的允许含氯量, 可查《工业金属管道设计规范》中的详细规定。对奥氏体不锈钢管道或对连有奥氏体不锈钢管道或设备的管道进行水压试验时, 水压试验中使用的洁净水的含量Cl-不得超过25×10-6。奥氏体不锈钢管道法兰用的非金属垫片, 其Cl-含量不得超过50×10-6。否则对其晶体结构会产生应力腐蚀。

3 氢腐蚀

氢腐蚀是指钢材受高温高压的氢气 (环境氢) 作用而变脆甚至出现破裂的现象。氢腐蚀过程可分为两个阶段, 即氢脆阶段 (可逆的) 和氢侵蚀阶段 (不可逆的) 。氢脆阶段是由于钢材与氢气接触后, 氢被吸附在钢表面上, 然后分解为氢原子并沿晶粒边界向钢材内部扩散, 致使氢原子在滑移面上转变成为分子状态氢, 因分子氢不具扩散能力, 在晶间积聚产生内压力, 使钢的韧性降低, 材料变脆。氢侵蚀阶段是由于当温度和压力较高时, 或者与氢接触时间很长, 则钢材将由氢脆

阶段发展为氢侵蚀阶段, 即溶解在钢中氢将与钢中渗碳体发生脱碳反应生成甲烷。

4 二氧化碳腐蚀

一般认为腐蚀的原因是二氧化碳融于水后对部分金属材料有很强的腐蚀性, 二氧化碳腐蚀类型的特征是呈现局部的点蚀。二氧化碳腐蚀破坏行为在阴极和阳极表现不同, 在阳极处铁不断溶解导致了均匀腐蚀或局部腐蚀, 表现为金属材料的壁厚变薄或点蚀穿孔等;在阴极处二氧化碳溶于水形成碳酸, 释放出氢离子。氢离子是强去极化剂, 极易夺取电子还原, 促进阳极铁溶解而导致腐蚀, 同时氢原子进入钢中, 导致金属构件的开裂。

为防止二氧化碳腐蚀可采用以下防护措施;采用防腐蚀的材料。含铬的不锈钢表现出优良的抗腐蚀性能, 随着铬含量增大, 合金的腐蚀速率降低管道内涂防腐层

摘要：本文简述聚合装置常见的金属腐蚀, 并对腐蚀类型提出防护措施。近年来, 在化工装置中铬镍不锈钢 (奥氏体) 的用量越来越多, 据统计, 其用量约占不锈钢用量的80%但奥氏体不锈钢在含有对应力腐蚀敏感离子 (如Cl-、OH-一等) 的溶液中, 受应力的部分 (如焊缝附近) 则可能产生危险的应力腐蚀破裂。尤其是含Cl-的溶液, 在造成奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的事故中约占70%以上。Cl-浓度越大, 越容易开裂, 但并没有明确的不发生开裂的限界浓度。

关键词：金属腐蚀,应力腐蚀

参考文献

[1]雍兴跃, 徐瑞芬, 李焕文, 等.碳钢电极在流动35%NaCl溶液中的电化学行为[J].腐蚀科学与防护技术, 1998, 10 (2) :87.

[2]雍兴跃.沈阳:中国科学院金属腐蚀与防护研究所博士论文[D], 2000.110.

[3]林玉珍, 李焕文, 杨予广, 等.硅酸钠对水中碳钢表面铝缓蚀膜缓蚀性能的影响[J].中国腐蚀与防护学报, 13 (4) , 1993:312.

篇4：金属腐蚀与防护概述

一、无铬钝化处理技术

1.钼酸盐、磷／钼酸盐钝化处理

钼与铬同属ⅥA族，是一种有希望替代铬酸盐的物质。钼酸盐早已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂。英国Loughborough大学的Bijimi等研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性和锌表面的化学浸泡处理。在腐蚀试验中，钼酸盐转化膜的耐蚀性不如铬酸盐转化膜。近年来的研究表明在磷/钼酸盐钝化液中掺杂有机/无机缓蚀剂，能更进一步提高转化膜的耐蚀性。宫丽等采用在钼酸盐钝化液中加入适量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)盐等添加剂，对钼酸盐钝化膜改性的Mo-P-Si-Ti复合钝化膜，并讨论了钝化膜的成膜机理和防蚀机理。

2.硅酸盐钝化处理

硅酸盐处理具有成本低、钝化液稳定性好、使用方便、无毒、无污染等优点，但耐腐蚀性能较差。为了增强膜层耐蚀性，钝化液中常加入一些有机促进剂，如水溶性阴离子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土盐钝化处理

金属的稀土钝化处理方法通常比较简单，一般只要将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间（化学浸泡法）或将金属作为阴极通电极化（阴极极化法），便可使金属钝化，即在金属表面形成稀土钝化膜，钝化过程的工艺条件对稀土转化膜的形成及其性能有很大影响。

（1）化学浸泡法。化学浸泡法即将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间完成钝化的方法。钝化时所用的钝化处理溶液有两类：一类是单一的稀土盐溶液(有时含有NaCl)；另一类是溶液中除含有稀土盐外，还含有强氧化剂和成膜促进剂或辅助成膜剂等添加物。

（2）阴极极化法。阴极极化法是将置于稀土盐溶液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理的方法。该方法能在较短时间内使金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有氢气析出，使转化膜出现较多微孔，且与金属层的结合强度低，进而导致稀土转化膜的耐蚀性下降。阴极极化法处理后得到的稀土转化膜耐蚀性低于化学浸泡法，因此阴极极化法应用很少。

4.钨酸盐、钛、锆、铪系钝化处理

含锆溶液代替铬酸盐用于铝基表面的预处理已被确认，锆基无铬钝化液也可处理锌基表面，作为涂漆的前处理，而一般不作为最终处理。锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。锆系处理铝合金的耐腐蚀能力同铬酸盐接近。

5.硅烷钝化处理

硅烷特殊的结构特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me(Me表示金属)化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的化学结合力。

以硅烷为主的金属表面防锈技术具有以下优点：工艺过程简单，无毒、无污染，适用范围广，成本低，防腐效果优于传统的磷化、钝化工艺，经硅烷处理过的金属表面对有机涂层的胶粘性能优异。如能实现工业化生产，必将对金属材料表面处理行业带来深远的影响。

二、硅烷偶联剂简述

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钦酸酯偶联剂、铝酸酷偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。其中，硅烷偶联剂(Silane coupling agents，简称“SCA”或“硅烷”)是应用最早、最广泛的偶联剂，它发展至今已有近70年的历史。现在，硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的连接表面，己经被广泛应用在汽车、航空、电子和建筑等行业中。

三、金属表面硅烷化的研究进展

硅烷偶联剂并非一种新材料，但其用于金属防腐和金属材料表面预处理中却是一个新兴的领域。以硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术能满足以下几个要求：

化学药品和处理步骤经济合理；

无环境污染；

在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力；

能使金属表面钝化。

篇5：金属的电化学腐蚀与防护的教案

复习：我们已经学习了原电池和电解池的原理，请同学们判断下列装置属于哪类电池？判断装置中电极材料及哪极金属有损耗? 这属于哪类电池？判断电极材料及书写电极反应。

学生：讨论并回答问题

讲述：在实际生活、生产中要应用到原电池原理，如手机电池、汽车用的铅蓄电池等各种电池，这是造福于社会、造福于人类的有益的事，但也有不利的方面，比如这两个装置中分别是锌和铁被腐蚀，而带来危害。本节我们来探究：

板书：第四节

金属的电化学腐蚀与防护

引导：请同学们展示你们收集的有关“金属腐蚀”的资料

讲述：通过以上资料表明，因金属腐蚀而产生的危害是很大的，那什么是金属腐蚀呢？ 指导：请同学们阅读教材P84从金属腐蚀到倒数第二段。学生阅读：

学生回答：指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 点鼠标：

提问：从金属元素的原子结构角度分析，金属为什么会被腐蚀？ 金属失去了电子。点鼠标：

追问：金属腐蚀分为哪能几类？

学生回答：分化学腐蚀和电化学腐蚀

讲述：通过阅读举出属于化学腐蚀和电化学腐蚀的例子? 学生回答：铁和氯气直接反应而腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。

设疑： 电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？ 计论：全班分小组讨论，小组代表小结。问题：

1、电化学腐蚀的形成条件和特征。

2、化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系。小结：填课件中表格

过渡：钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。

板书：

一、金属的电化学腐蚀

课件：展示图片：船上的铁锚浸泡在海水中，为什么铁与空气接触的位置最容易生锈呢？ 课件：请看演示实验

提问：通过实验可知钢铁生锈的条件是什么？ 学生回答：空气和水

讲解：在潮湿的空气中钢铁表面会形成一薄层水膜，又溶解来自大气中的CO2、SO2、H2S等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁的表面，使钢铁腐蚀 课件：请观看钢铁腐蚀动画

讲解：当钢铁表面水膜的电解质溶液呈酸性，H参与反应生成氢气，发生的是析氢腐蚀；当钢铁表面水膜的电解质溶液呈弱酸性或中性，因溶有一定量的氧气，氧气参与反应而吸收，发生的是吸氧腐蚀。

板书：

1、析氢腐蚀

2、吸氧腐蚀

讲解：析这是析出的析，吸这是吸收的吸，注意区分。

分析：请同学们讨论钢铁发生的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极材料、条件并书写电极反应式。投影：利用表格形式归纳总结析氢腐蚀和吸氧腐蚀的相关知识 设疑：潮湿空气中钢铁易生锈，那铁锈是怎么形成的呢？

讲述：氢氧化亚铁在空气中极易被氧化，生成氢氧化铁，氢氧化铁分解生成氧化铁带N个水，则是铁锈的主要成分。

讲述：通过以上的学习我们了解了金属腐蚀的原因，那我们如何来防护金属腐蚀呢？

应采取哪些防护措施呢？请同学们结合生活中的常识分小组讨论。

小结：学生论谈。

投影总结：(1)改善金属的内部组织结构(内因)——制成合金（不锈钢）

(2)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等

过渡：除了以上的保护方法外，能否从电化学原理的角度来分析还有哪些保护方法？请同学们阅读教材。

学生阅读

讲述：金属发生电化学腐蚀的原因是在金属表面形成了原电池，那我们也可以利用原电池原理来保护金属不被腐蚀。下面我们来学习：

板书：

二、金属的电化学防护

提问：给出图片，船身是如何防腐蚀的？ 课件：展示图片并讲解

板书：

1、牺牲阳极的阴极保护法

讲解：原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。

讲解：负极和正极是按电势大小划分的，电化学上将发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。二者是划分标准不同，通常将些种方法称为牺牲阳极的阴极保护法。

回顾：回顾课前复习的电解池，如何利用电解池原理来保护的金属不被腐蚀呢？ 板书：

2、外加电流的阴极保护法 课件：展示图片并讲解

讲解：原理：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。

小结：通过本节课的学习，我们了解了金属腐蚀的原因是发生了化学腐蚀和电化学腐蚀，主要是电化学腐蚀，电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，以吸氧腐蚀为主。在了解金属腐蚀原因的基础上采取了相应的保护措施，牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

过渡：为了能很好的理解和掌握本节课所学的知识，并达到学有所用，使理论与实践相结合，我们来解决习题。

篇6：金属腐蚀与防护标准

(建议用时：40分钟)

[基础达标练] 1．以下现象与电化学腐蚀无关的是()A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀 B．纯铁不容易生锈

C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀

D [A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护。B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D项中铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。] 2．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是()A．2H＋2e===H2↑ B．Fe＋2e===Fe C．2H2O＋O2＋4e===4OH D．Fe＋e===Fe

C [钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为2H2O＋O2＋4e===4OH。] 3．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()

【导学号：73702071】

A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C．在海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极的阳极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

A [A项，Ag在空气中会被氧化而渐渐变暗；B项，铁制品镀锡，当镀层破损时，由于铁比锡活泼，故形成原电池时铁作负极，优先被腐蚀；C项，为牺牲阳极的阴极保护法；D项，输油钢管应与外加直流电源的负极相连。故正确答案为A。] 4．下列说法正确的是()A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀

C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

D [有些合金耐腐蚀性较好，如不锈钢等，A项错误；牺牲阳极的阴极保护法就是利用原电池反应原理，B项错误；钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引

－

－3＋－2＋－

－2＋－＋－

起的正极反应不同，C项错误；金属腐蚀的实质就是金属被氧化，D项正确。] 5．下列关于钢铁吸氧腐蚀的说法中不正确的是()

【导学号：73702072】

A．铁为负极

B．在正极上O2被还原 C．溶液中氢氧根离子浓度不变 D．与析氢腐蚀相比都是铁被氧化

C [牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。] 6．关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是()A．正极就是阳极

C．阳极上发生氧化反应

B．负极就是阴极 D．正极上发生氧化反应

C [在电化学中，阳极是失电子发生氧化反应的电极，牺牲阳极的阴极保护法中，阳极指的是负极，阴极指的是正极，故A、B错误，C正确；正极上发生得电子的还原反应，故D错误。] 7．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块

A [抓住题干中的关键字“使用外加电流”便可快速解答。A.水中的钢闸门连接电源的负极，即使用了外加电流，正确。B.金属护栏表面涂漆，是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。C.汽车底盘喷涂高分子膜，也是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。D.地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法。] 8．下图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是()

【导学号：73702073】

A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B．正极为C，发生的反应为氧化反应 C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D．正极反应为：O2＋2H2O＋4e===4OH

－

－

D [钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极。从图中可看出，空气中的氧气参加反应，产生了OH，所以发生了吸氧腐蚀，A错误；碳作正极，发生的反应为还原反应，B错误；在酸性环境下，原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，C错误；吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应：O2＋2H2O＋4e===4OH，D正确。] 9．如图，拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到贴近金属条位置的溶液出现粉红色，该金属条可能是()

－

－

－

A．Cu

C．Zn

B．Al D．Mg

－A [溶液出现粉红色是铁发生吸氧腐蚀生成OH导致的，金属条作正极，没有铁活泼，只能是Cu。] 10．如右图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：

【导学号：73702074】

(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀(填“化学”或“电化学”)。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极：______________________；正极：______________________。

(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极：______________________________________；

正极：________________________。

【解析】 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。

【答案】(1)电化学

(2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e===2Fe

－

2＋

O2＋4e＋2H2O===4OH

(3)较强的酸 析氢 Fe－2e===Fe 2H＋2e===H2↑

11．下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

－

2＋

＋

－－－

(1)该电化腐蚀称为________。

(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是______(填字母)。【解析】(1)在弱酸性或中性条件下，金属所发生的腐蚀是吸氧腐蚀。

(2)铁闸发生吸氧腐蚀时，正极反应必须有氧气、水参与，因此与空气、水接触较多的B处生成铁锈最多。

【答案】(1)吸氧腐蚀(2)B 12．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。

【导学号：73702075】

甲

乙

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：负极： ____________________________________________________________； 正极：______________________________________________________。

(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用()A．铜 C．锌

B．钠 D．石墨

(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。

【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属(但不可与水直接反应)如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)图乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。

【答案】(1)2Fe－4e===2Fe O2＋2H2O＋4e===4OH(2)C(3)负

[能力提升练] 13．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是()

【导学号：73702076】

－

2＋

－

－

A．正极的电极反应为：2H＋2e===H2↑

B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe移向Cu A [题图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应为2Fe－4e===2Fe，铜板作正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A项错误。] 14．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是()

【导学号：73702077】

－

－

－

2＋

＋

－

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀

B [Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左侧液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左侧液面下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不被腐蚀。] 15．用图示的方法可以保护钢闸门。下列说法正确的是()

A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌或石墨 C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极

D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－2e===Cl2↑

A [牺牲阳极的阴极保护法中，被保护的金属作原电池正极，当a、b间用导线连接时，形成原电池，则X作负极发生氧化反应，其活泼性大于铁，故A正确，B错误；外加电流的阴极保护法中，被保护的金属作阴极应与电源负极相连，所以当a、b与外接电源相连时形成电解池，钢闸门应与电源负极相连作阴极，所以a应连接电源的负极，故C错误；外加电流的阴极保护法中，被保护的金属作阴极，在阴极上发生还原反应，所以当a、b与外接电源相连时，阴极上的电极反应式为2H＋2e===H2↑，故D错误。] 16．如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题：

【导学号：73702078】

＋

－

－

－

(1)打开K2，闭合K1，B为________极，A的电极反应式为________________。(2)打开K1，闭合K2，E为________极，此时铁________(填“被”或“未被”)腐蚀。(3)若往U形管中滴加酚酞，进行(1)、(2)操作时，________极周围能变红(填A、B、E或F)。

【解析】(1)打开K2，闭合K1，此时构成原电池，铁是负极，发生吸氧腐蚀，正极反应是O2＋2H2O＋4e===4OH，若滴加酚酞，该极变红；若使铁被保护，可把A电极换为比铁活泼的金属锌。

(2)打开K1，闭合K2，此时构成电解池，E为阴极，电极反应式是2H＋

2e===H2↑，消耗氢离子生成OH，若滴加酚酞，该极变红；阳极是石墨，故铁被保护，未被腐蚀。

【答案】(1)负 O2＋2H2O＋4e===4OH(2)阴 未被(3)A、E

－

－－

－

＋－

篇7：金属腐蚀与防护标准

一、教学设计

在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

本节包括两部分内容：金属的腐蚀和金属的防护。

金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两部分内容。在化学腐蚀中，以家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈为例（图3-14），强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。为了降低难度，教科书中没有出现“吸氧腐蚀”和“析氢腐蚀”这两个名词，只是介绍了钢铁发生电化学腐蚀时在正极上发生的这两类原电池反应。最后强调指出化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。

由于对金属防护常用的方法，学生已经有许多生活经验。因此，教科书通过图示（图3-16和图3-18）和活动（2个“思考与交流”）的方式，由学生自己总结，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。最后介绍了牺牲更活泼金属的防护方法。同样，为了降低难度，未出现“牺牲阳极的阴极保护法”这个名词，而是简单介绍这种保护方法的原理及其应用。

本节教学重点：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义。

本节教学难点：金属的电化学腐蚀原理。教学建议如下： 1准确把握教学要求。

金属的腐蚀和防护属于化学学科的基础知识。对于选修《化学与生活》模块的学生来说，课程标准对这部分内容的要求是比较低的：能够“描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义”。因此，教学过程中要准确把握教学要求，不宜加深和拓宽，以免加重学生的学习负担。

例如，对于钢铁发生电化学腐蚀的原理，只要求学生知道在负极上铁失去电子而被氧化成Fe2+，在正极上发生的反应有O2得电子和H+得电子两种情况，而发生哪种反应是和钢铁表面吸附的水膜酸性有关。不要把电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀来加以对比和强化。

2充分发挥图画的直观教育效果。本节中图画较多，图画和图注中包含了丰富的信息，这些信息都和正文内容有密切的联系。教学过程中应当挖掘这些图画的教育内涵，充分发挥其直观教育效果。需要注意的是，有的图注提出了一些问题，这些问题有的是强化某些观念，如图3－14是强调温度对化学腐蚀的影响，图3-17则是说明介质对金属腐蚀的影响；有的则属于开放性问题，如图3-18中的问题等，教学过程中对这些问题要引导学生积极思考。

3密切联系学生的生活实际，激发学生的学习兴趣。

金属的腐蚀和防护与学生的生活实际联系较为密切，教学过程中要充分利用这一点，调动学生学习的积极性。教科书中已经给出了一些例子，教师还可以作一些补充。例如，做饭用的铁锅日久天长越用越薄，炼钢倾倒钢水时钢花四溅，轧钢时火红的钢锭被氧化后层层脱落等都是发生的化学腐蚀。即在高温下，铁与空气中的氧气发生反应生成四氧化三铁。教学设计参考：

【教学设计1】

问题引入：列举生活实例→提出问题：金属腐蚀有哪些危害？金属为什么会被腐蚀？→探究金属腐蚀发生的条件→金属腐蚀的分类→多媒体展示：化学腐蚀和电化学腐蚀→电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的本质→讨论：金属腐蚀的防护思路和方法→思考与交流。

【教学设计2】 实验引入（提前做好实验，课上分析结果）：不同条件下铁钉的锈蚀→分组设计、操作→分析不同的实验结果→归纳：金属腐蚀的原因→金属腐蚀的分类→电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的本质→思考：金属腐蚀的防护思路和方法→多媒体展示：生活中防止金属腐蚀的常用方法。

二、活动建议 【科学探究】

这个探究包括两个方面： 1铁钉锈蚀需要哪些条件？ 2在什么条件下铁钉锈蚀速率较快？

关于铁钉锈蚀需要哪些条件的探究，初中已经做过，学生有知识基础，此处起一个回忆、复习的作用。本探究的第二个目的是让学生观察、比较铁钉和电解质溶液接触时与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢，从而引出电化学腐蚀的原理。

该探究活动可以采取先共同讨论、后分组实验的方法。另外，由于铁钉的锈蚀实验需要的时间较长（大约一周左右），所以教师应合理安排时间，使学生充分做好预习和讨论工作。

可参考以下思路进行实验方案设计，也可以设计别的方案。将五根洁净无锈的铁钉分别放入五支试管中。

1在第一支试管中加入经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，使蒸馏水浸没铁钉，然后加入适量植物油以隔绝空气，使铁钉只与水接触，不与空气接触；

2在第二支试管中放入棉花和干燥剂CaCl2，并塞上塞子，使铁钉只与空气接触，不与水接触；

3在第三支试管中加入蒸馏水至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与水接触，又与空气接触；

4在第四支试管中加入NaCl溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与NaCl溶液接触，又与空气接触；

5在第五支试管中加入CH3COOH溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与CH3COOH溶液接触，又与空气接触。

观察以上试管的反应现象，可以得出铁钉与空气、水同时接触才会发生锈蚀；与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀等结论。

三、问题交流 【思考与交流1】 为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。例如，在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝”(四氧化三铁保护层)保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀(车把、钢圈一般釆用三层电镀：底层镀铜、中间镀镍、表层镀铬，车辐条表面一般镀锌)，等等。此外，用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。

【思考与交流2】

金属防护的方法很多，主要从金属的本性和介质两个方面考虑，如改变金属的内部组织结构、在金属表面覆盖保护层和电化学保护等。

1改变金属的内部组织结构

例如，把铬、镍等合金元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。

2在金属表面覆盖保护层

在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。

以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：（1）在钢铁表面涂油漆或油脂、喷漆或喷塑、覆盖搪瓷或塑料等物质，使钢铁制品不与空气或水接触，能有效地防止钢铁被腐蚀。

（2）在钢铁表面镀上一层其他金属，如Zn、Sn、Cr和Ni等。这些金属能氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。

3电化学保护法

电化学保护法就是利用原电池的反应原理，把引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应消除，从而达到防止金属腐蚀的目的。此处只要求学生了解教科书中介绍的牺牲更活泼金属的保护法。

此外，减少腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（称为缓蚀剂）等都能减少和防止金属腐蚀。

【思考与交流3】

这个活动具有开放性。三种防锈方法都有优缺点，不管学生选择哪种方法，只要能说出理由即可，答案不强求一致。本活动主要培养学生综合考虑问题的能力和发表自己见解的能力等。

活动参考： 方法a(涂油漆)的优点是成本较低，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。

方法b(使用镀铬的钢)的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。

方法c(使用不锈钢)的优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考虑。

四、习题参考

1（1）铁制品与氧气（或空气）和水（或水蒸气）同时接触才会发生锈蚀。与电解质溶液接触、温度升高等都会加速铁制品锈蚀。

（2）由于月球上没有空气（目前人类尚不能确定月球上是否有水存在），所以铁在月球上不会生锈。

（3）因为新疆吐鲁番空气干燥，所以与海南省相比，在吐鲁番铁生锈相对慢一些。

2金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程，即金属在腐蚀过程中发生了氧化还原反应。3（1）铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应。因此，铝不需要特别处理就具有抗腐蚀能力。

（2）从钢和铁的物理性质如强度、硬度以及价格等角度考虑。（3）和（4）主要从防止钢铁生锈的成本角度考虑。

5本题是开放式习题。每种钢铁制品可以有多种防锈方法，如有的水龙头是不锈钢的，有的是镀铬的；有的电冰箱和洗衣机表面是喷漆的，有的是喷塑的，等等。

参考：

(2)邮筒、(7)钢制窗框、(8)健身器材、(10)农用机械、农具和(11)城市道路护栏等钢铁制品常采用喷漆的方法来防锈；

(1)炊具、餐具和(12)汽车尾气管等常用不锈钢制造以防锈；(5)罐头盒常采用马口铁制造以防锈(马口铁是在钢上镀上一层无毒而又耐腐蚀的Sn)；

篇8：浅谈金属腐蚀危害与防护

腐蚀对国民经济发展有着巨大影响, 美国发布的第7次腐蚀损失调查结果表明, 其每年的直接腐蚀损失是2760亿美元, 约占其GDP的3.1%;根据2003年发表的中国腐蚀调查报告, 我国年腐蚀损失约占国民生产总值的5%, 腐蚀所造成的经济损失约为每年5000亿元。世界各国因腐蚀而造成的经济损失远超过其它各种自然灾害引起的经济损失的总和。

腐蚀与环境及工业生产实际亦有着密切联系, 与人民的安全与生命财产有着重要相关性, 通过对石油化工行业每一年发生的事故进行统计分析, 在爆炸事故中70%是由于设备受到腐蚀, 不能及时更新, 最终造成了严重的事故。特别是一些应力腐蚀, 在发生重大事故前没有任何表面现象。因此, 对于金属腐蚀的危害性的有效认识, 在使用年限内, 定期检查设备是每个金属设备使用者的必不可少的工作。

二、金属腐蚀的机理

大部分金属的稳定状态为氧化态, 而将金属从矿石中提炼为金属态后, 其向氧化态的转变在热力学上是自发过程。金属腐蚀在不同情况下的腐蚀机理是十分复杂的, 其主要形式有化学腐蚀与电化学腐蚀, 具体分类如图1所示。金属材料会与环境产生化学与电化学反应, 在电解质溶液中金属产生的电化学腐蚀可以简单的认为是一个发生还原氧化反应的过程, 可以通过化学反应式表达。在腐蚀发生、发展过程中, 发生腐蚀的外部因素就是环境, 对腐蚀发挥作用的环境因素主要包括以下几个方面:

1) 介质, 对腐蚀发挥作用的有氢离子、氯离子等, 伴随着这些物质变化的浓度, 其产生的腐蚀问题也会发生变化;2) 温度, 大部分情况下, 腐蚀速度会随环境温度的升高而加快;3) 流速, 较大的流速非常容易造成冲刷腐蚀, 流速过快或过慢都会增加腐蚀的速度;4) 压力, 在特定介质中的很多金属材料, 当应力超过了某个数值时就会出现应力腐蚀破坏。

三、金属腐蚀的防护

要做好防腐工作, 必须从法律、制度、防护观念、专业技术人员自身技术水平、合理的防腐技术方法等方面全方位的重视金属腐蚀的危害, 具体要从以下几方面进行防治:

1) 加强建设防腐防护的相关法律, 并且严格编入企业安全生产规定之中贯彻执行, 企业保证在每一年都要在预算设备资金中投入腐蚀损失费用;

2) 建立对腐蚀全面进行控制的理念, 详细可以分为五个环节与四个过程。五个环节分别是设计环节对腐蚀进行的控制、加工制造环节对腐蚀的控制、安装运输环节对腐蚀的控制、生产环节对腐蚀的控制以及维修机器设备环节对腐蚀的控制, 四个过程分别是在控制腐蚀过程中做好研究、教育、管理以及评价;

3) 针对防腐工作企业应当构建科学有效的制度, 企业工程管理人员对生产安排指导的同时也需要对企业中生产设备的防腐蚀问题进行检查。只有在组织思想上贯彻落实, 才可以从源头上真正做好防腐工作, 将预防作为主要工作, 并且结合防治;

4) 将预防工作作为重点, 防止出现短期问题, 提议综合分析经济费用技术在使用期限之内的理念, 通过提升制造成本促使迅速降低维修所需成本以及简洁产生的损失;

5) 构建防腐蚀专业部门, 配置防腐蚀技术专业人员, 促使他们积极的加入到企业生产、制造、操作的每一个过程, 并且加强每个工作环境的腐蚀管理工作, 为设备构建防腐档案;

6) 组织学习防腐蚀的基础防护知识, 对职业加强培训, 力争在最短的时间内显著提高企业的防护腐蚀科技水平;

7) 在金属防腐工作中需要科学使用防腐方法, 目前行之有效的防腐方法包括涂装防腐涂料和阴极保护, 涂料是一种具有经济性的防护措施, 并且在各个工业领域大量运用, 但在一定条件下, 单独涂料难以满足防腐要求, 因此会将阴极保护与涂料结合使用;

8) 对于一些复杂的生产环境企业, 设备的不同决定了各异的防腐工艺要求, 在选择防腐涂料的过程中不仅要考虑涂料的防腐效能, 还要考虑涂料的施工特点。例如生产合成氨过程中产生的冷排系统, 由于循环再生水的应用, 促使其处于苛刻的环境中, 也对防腐涂料提出了更加严格的防腐要求, 可是由于设备表面无法很好的进行除锈喷砂, 这样就需要涂料具备低表面优良涂装功能;

9) 关注防腐涂料工程的使用技术与对应的管理规定, 这也是确保涂装整体工程质量的重要条件, 也只有这样才会充分延长防腐涂料的使用效果, 进而保证金属结构的腐蚀防护。

结束语

伴随着不断进步的科学技术, 也产生了更加严格的工业应用材料要求, 尤其应该十分关注金属腐蚀的危害。一些企业已经开始制定防腐设计标准规范, 科学的选择金属材料, 应用防腐涂料与阴极保护或两者相结合等防护方法对金属腐蚀进行有效控制, 并且获得了良好的防腐效果。

参考文献

[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·[1]王联果.高耐久有机氟涂料在道桥工程中的应用[J].腐蚀与防护, 2009, (11) :505-508·

[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62[2]夏兰廷.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京:冶金工业出版社, 2003:45-62