金屬的腐蝕和防護

1、人教版人教版化學反應原理化學反應原理（選修四）（選修四）授課者：徐惠明授課者：徐惠明 金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造金屬腐蝕給生產(chǎn)生活帶來很多不便，造成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)報道，全世界每年成了巨大的經(jīng)濟損失。據(jù)報道，全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約達7 0007 000億億美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成美元，是地震、水災、臺風等自然災害造成損失總和的損失總和的6 6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產(chǎn)總值占國民生產(chǎn)總值(GNP)(GNP)的的4 4，鋼鐵因腐蝕而，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當年產(chǎn)量的報廢的數(shù)量

2、約占鋼鐵當年產(chǎn)量的25253030。金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。例如，重金金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染。例如，重金屬制成的材料被腐蝕后，重金屬離子就會進屬制成的材料被腐蝕后，重金屬離子就會進入到水體、土壤中，引起重金屬污染。因此，入到水體、土壤中，引起重金屬污染。因此，采取各種措施防止金屬的腐蝕十分必要。采取各種措施防止金屬的腐蝕十分必要。 結(jié)合下列問題，通過調(diào)查和討論了解生活中使結(jié)合下列問題，通過調(diào)查和討論了解生活中使用的鐵器和其他金屬制品采用了哪些防止腐蝕的方用的鐵器和其他金屬制品采用了哪些防止腐蝕的方法，查閱資料分析這些防腐方法的原理。法，查閱資料分析這些防腐方法的原理。1 1鐵質(zhì)自來水管

3、為什么要鍍鋅鐵質(zhì)自來水管為什么要鍍鋅? ?2 2自行車車輪鋼圈鍍鉻有什么作用自行車車輪鋼圈鍍鉻有什么作用? ?鉻是如何鍍上鉻是如何鍍上去的？去的？3 3汽車車身、輪船外殼噴涂的油漆起什么作用汽車車身、輪船外殼噴涂的油漆起什么作用? ?4 4有些小刀的刀片表面帶有藍黑色的光澤，這是有些小刀的刀片表面帶有藍黑色的光澤，這是經(jīng)過經(jīng)過“烤藍烤藍”處理形成的。你知道什么是處理形成的。你知道什么是“烤藍烤藍”嗎嗎? ?為什么刀片要經(jīng)過為什么刀片要經(jīng)過“烤藍烤藍”處理處理? ?5 5暫時不使用的刀具等金屬器件要擦干并涂上油暫時不使用的刀具等金屬器件要擦干并涂上油或是凡士林，為什么或是凡士林，為什么? ?6

4、6用不銹鋼代替碳鋼制作鋼鐵器件有什么好處用不銹鋼代替碳鋼制作鋼鐵器件有什么好處? ?二、金屬的防護二、金屬的防護（2 2）覆蓋保護層；）覆蓋保護層；（1 1）改變金屬內(nèi)部結(jié)構；）改變金屬內(nèi)部結(jié)構；（3 3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬， 如鋅；如鋅；（4 4）鋼鐵連接電源負極。）鋼鐵連接電源負極。1.1.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。 將被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極，將被保護的金屬作為腐蝕電池的陰極，使其不受到腐蝕，所以也叫使其不受到腐

5、蝕，所以也叫陰極保護法陰極保護法。這種。這種方法主要有以下兩種：方法主要有以下兩種： （1）犧牲陽極保護法犧牲陽極保護法 此法是將活潑金此法是將活潑金屬（如鋅或鋅的合金）連接在被保護的金屬上，屬（如鋅或鋅的合金）連接在被保護的金屬上，當發(fā)生電化腐蝕時，這種活潑金屬作為負極發(fā)當發(fā)生電化腐蝕時，這種活潑金屬作為負極發(fā)生氧化反應，因而減小或防止被保護金屬的腐生氧化反應，因而減小或防止被保護金屬的腐蝕。這種方法常用于保護水中的鋼樁和海輪外蝕。這種方法常用于保護水中的鋼樁和海輪外殼等例如水中鋼鐵閘門的保護，通常在輪船的殼等例如水中鋼鐵閘門的保護，通常在輪船的外殼水線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若外殼水

6、線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若干塊鋅塊，來防止船殼等的腐蝕。干塊鋅塊，來防止船殼等的腐蝕。2 2、電化學保護法、電化學保護法用犧牲鋅塊的方法來保護用犧牲鋅塊的方法來保護船身上裝鋅塊船身上裝鋅塊用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換鐵管道的腐蝕，鎂塊要定期更換（2）外加電流的保護法外加電流的保護法 將被保護的金屬和將被保護的金屬和電源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材電源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產(chǎn)生負料接電源正極。通電后，使金屬表面產(chǎn)生負電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電電荷（電子）的聚積，因而抑制了

7、金屬失電子而達到保護目的。此法主要用于防止在土子而達到保護目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金屬設備受到腐蝕。壤、海水及河水中的金屬設備受到腐蝕。 電化學保護的的另一種方電化學保護的的另一種方法叫法叫陽極保護法陽極保護法，即通過外，即通過外加電壓，使陽極在一定的電加電壓，使陽極在一定的電位范圍內(nèi)發(fā)生鈍化的過程。位范圍內(nèi)發(fā)生鈍化的過程?？捎行У刈铚蚍乐菇饘僭O可有效地阻滯或防止金屬設備在酸、堿、鹽類中腐蝕。備在酸、堿、鹽類中腐蝕。3 3、在金屬表面覆蓋保護層：、在金屬表面覆蓋保護層：（1）涂礦物質(zhì)油脂，油漆或覆蓋）涂礦物質(zhì)油脂，油漆或覆蓋搪瓷塑料。搪瓷塑料。（3）用化學方法使其表面形成

8、一層）用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜。致密氧化膜。 如：烤藍如：烤藍（2）鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、）鍍抗蝕金屬電鍍、熱鍍、噴鍍法。噴鍍法。 1).在鋼鐵制件表面涂上機油、凡士在鋼鐵制件表面涂上機油、凡士林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料。蝕的非金屬材料。2).用電鍍、熱鍍、用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳如鋅、錫、鉻、鎳等。等。這些金屬常因氧化而形這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄成一層致密的氧化物薄膜，從而阻止水和空氣膜，從而阻止水和空氣等對鋼鐵的腐

9、蝕。等對鋼鐵的腐蝕。 （3） “烤藍烤藍”，又稱，又稱“發(fā)藍發(fā)藍”，也是也是一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使一種常用的鐵器表面處理方法。它可以使鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵鐵器表面氧化生成一層致密的四氧化三鐵薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件薄膜，增強鐵器件的抗腐蝕能力。鐵器件“烤藍烤藍”要使用發(fā)藍液。常用的一種發(fā)藍要使用發(fā)藍液。常用的一種發(fā)藍液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試液是用氫氧化鈉、硝酸鈉、亞硝酸鈉等試劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，劑配制而成的。去除了油污和銹斑的刀片，在發(fā)藍液中煮沸一段時間后取出，用水洗在發(fā)藍液中煮沸一段時間后取出，用水洗凈，就可以看到刀片表

10、面呈現(xiàn)出藍黑色光凈，就可以看到刀片表面呈現(xiàn)出藍黑色光澤。澤。表表3 34 4 金屬防腐方法的比較金屬防腐方法的比較方法方法防腐效果防腐效果價格價格鍍塑鍍塑差差便宜便宜涂油漆涂油漆一般一般便宜便宜鍍錫鍍錫好好中等中等鍍鉻鍍鉻好好昂貴昂貴鍍鋅鍍鋅很好很好中等中等使用不銹鋼使用不銹鋼很好很好昂貴昂貴鐵器件烤藍鐵器件烤藍好好中等中等合理選擇防腐方法合理選擇防腐方法 防止金屬腐蝕的方法很多，不同的方法，防止金屬腐蝕的方法很多，不同的方法，使用條件不同，防腐效果不同，費用也有差異。使用條件不同，防腐效果不同，費用也有差異。 選擇防腐方法時，一般需要考慮以下幾個選擇防腐方法時，一般需要考慮以下幾個問題：問題

11、： 1 1金屬制品的使用期限。如果是短期使用，金屬制品的使用期限。如果是短期使用，不須采用昂貴的防腐方法。不須采用昂貴的防腐方法。 2 2金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬制品的使用環(huán)境。不同的環(huán)境造成金屬腐蝕的因素、金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，金屬腐蝕的因素、金屬發(fā)生腐蝕的速率不同，使用的防腐方法也不同。使用的防腐方法也不同。 3 3對金屬制品外觀的要求。對金屬制品外觀的要求。練習練習1.下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的下列現(xiàn)象與電化學腐蝕無關的是是:( )A.黃銅黃銅(銅鋅合金銅鋅合金)制作的銅鑼不制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠易產(chǎn)生銅綠B.生鐵比純鐵更易生銹生鐵比純鐵更易生銹C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件鐵

12、質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸在接觸處易生銹處易生銹D銀質(zhì)獎牌久置表面變暗銀質(zhì)獎牌久置表面變暗D2.鐵釘和碳棒用導線連接后鐵釘和碳棒用導線連接后,浸入到浸入到食鹽溶液中食鹽溶液中,可能發(fā)生的反應是可能發(fā)生的反應是: ( )A.碳棒上放出碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近產(chǎn)生碳棒附近產(chǎn)生OH-C.碳棒上放出碳棒上放出H2 D.鐵釘被氧化鐵釘被氧化BD3、下列事實不能用電化學原理解釋、下列事實不能用電化學原理解釋的是（的是（ ）A 鋁片不需要特殊的保護方法。鋁片不需要特殊的保護方法。B 炒過菜的鐵鍋未清洗易生銹。炒過菜的鐵鍋未清洗易生銹。C 輪船水線以下的船殼上鑲有一定輪船水線以下的船殼上鑲有一定數(shù)量的鋅

13、。數(shù)量的鋅。D 鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐腐蝕。鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐腐蝕。A4.埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各埋在地下的輸油鑄鐵管道，在下列各種情況下被腐蝕速率最慢的是種情況下被腐蝕速率最慢的是 ( )A在潮濕疏松的土壤中；在潮濕疏松的土壤中； B在含鐵元素較多的酸性土壤中；在含鐵元素較多的酸性土壤中；C在干燥致密不透氣的土壤中；在干燥致密不透氣的土壤中； D在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤在含碳較多的潮濕透氣的中性土壤C 5. 5. 有些盛放食品的鐵罐是用有些盛放食品的鐵罐是用“馬口鐵馬口鐵”( (鍍鍍錫錫鐵皮鐵皮) )制成的；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等制成的；屋檐的水槽、澆花用的水壺和水桶等器具一

14、般是用白鐵皮器具一般是用白鐵皮( (鍍鍍鋅鋅鐵皮鐵皮) )制成的。當制成的。當“馬口馬口鐵鐵”鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，銹孔容易穿鐵罐被腐蝕時，銹斑呈點狀分布，銹孔容易穿透鐵罐；而白鐵皮水槽被腐蝕時，銹斑容易在面上透鐵罐；而白鐵皮水槽被腐蝕時，銹斑容易在面上擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹擴展開來，鍍鋅層先被腐蝕而內(nèi)部的鐵卻不易被銹蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎蝕。你知道造成這種現(xiàn)象的原因嗎? ?1.燒煤產(chǎn)生的燒煤產(chǎn)生的SO2腐蝕廚房里的金屬設備，這種腐蝕廚房里的金屬設備，這種腐蝕屬于什么腐蝕？腐蝕屬于什么腐蝕？2.用純銅做的天線與用銅鋁纏在一起做成的天線，用純銅做的天線與用銅

15、鋁纏在一起做成的天線，哪個更耐用？為什么？哪個更耐用？為什么？ 3、當鍍層有破損時，對于鍍鋅鐵（白鐵）和鍍、當鍍層有破損時，對于鍍鋅鐵（白鐵）和鍍錫鐵，哪個更易發(fā)生腐蝕呢？試從原電池原理錫鐵，哪個更易發(fā)生腐蝕呢？試從原電池原理加以分析。加以分析。(1)、若液面上升，則溶液呈、若液面上升，則溶液呈_性，性，發(fā)生發(fā)生_腐蝕腐蝕,電極反應式為：電極反應式為： 負極：負極：_,正極：正極：_ 4、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：釘，放置數(shù)天觀察：(2)、若液面下降，則溶液呈、若液面下降，則溶液呈_性，性，發(fā)生發(fā)生_腐蝕，電極反應式為：腐蝕，電極反應式為： 負極：

16、負極：_ 正極：正極：_弱酸性或中性弱酸性或中性吸氧吸氧2Fe - 4e-2Fe2+O2+2H2O+4e-4OH較強酸性較強酸性析氫析氫Fe - 2e-Fe2+2H+2e-H2 5. 有人設計以有人設計以Pt和和Zn為電極材料，為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血臟起搏器的能源。它依靠人體內(nèi)血液種含有一定濃度的溶解氧、液種含有一定濃度的溶解氧、H+和和Zn2+進行工作。它的兩極電極反應進行工作。它的兩極電極反應式分別為：式分別為： 、（正極：（正極：Zn-2e-=Zn2+ ,負極：負極：2H2O+O2+4e-=4OH-,）6 6、下列裝置中四塊相同的、下列裝置中四塊相同的ZnZn片，放置一段片，放置一段時間后腐蝕速率由時間后腐蝕速率由慢慢到到快快的順序是的順序是_(4) (2)(1) (3) 7、 燒