《生活中的金屬腐蝕》課件

生活中的金屬腐蝕金屬腐蝕是生活中常見的現(xiàn)象。銹跡斑斑的鐵制品、氧化變色的銀器，都是金屬腐蝕的例子。什么是金屬腐蝕1金屬表面變化金屬表面發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)。2材質(zhì)退化金屬的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。3性能降低金屬的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性下降。4使用壽命縮短金屬制品失去原有的功能，無法正常使用。金屬腐蝕的原因化學(xué)反應(yīng)金屬與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，鐵與氧氣和水反應(yīng)形成氧化鐵，即鐵銹。電化學(xué)反應(yīng)在潮濕環(huán)境中，金屬表面形成微小的電化學(xué)電池，導(dǎo)致金屬發(fā)生氧化反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)氧化反應(yīng)金屬與氧氣發(fā)生反應(yīng)，形成氧化物。例如，鐵與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵（鐵銹）。酸性腐蝕金屬與酸發(fā)生反應(yīng)，生成鹽和氫氣。例如，鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣。堿性腐蝕某些金屬與強(qiáng)堿發(fā)生反應(yīng)，生成鹽和氫氣。例如，鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣。鹵素腐蝕金屬與鹵素（如氯氣、溴氣）發(fā)生反應(yīng)，生成鹵化物。例如，鐵與氯氣反應(yīng)生成氯化鐵。電化學(xué)反應(yīng)電池反應(yīng)金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電流，例如常見的電池。腐蝕反應(yīng)金屬表面與周圍環(huán)境發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬表面氧化，形成銹蝕。電鍍反應(yīng)利用電解原理在金屬表面沉積一層金屬鍍層，改善金屬的耐腐蝕性和裝飾性。影響金屬腐蝕的因素溫度溫度升高，金屬腐蝕速度加快。濕度濕度高，水汽會(huì)加速金屬腐蝕。酸堿環(huán)境酸性環(huán)境會(huì)加速金屬腐蝕。接觸電位差兩種金屬接觸，電位差越大，腐蝕越快。溫度溫度是影響金屬腐蝕速度的重要因素之一。溫度升高會(huì)加速金屬的腐蝕過程。溫度升高，腐蝕反應(yīng)速率加快，腐蝕速度也隨之增加。濕度濕度是影響金屬腐蝕的重要因素之一。高濕度環(huán)境下，金屬表面容易形成水膜，加速電化學(xué)反應(yīng)，促進(jìn)腐蝕發(fā)生。濕度腐蝕速率低慢高快酸堿環(huán)境酸性環(huán)境會(huì)導(dǎo)致金屬腐蝕速度加快，因?yàn)樗峥梢耘c金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成金屬鹽和氫氣。堿性環(huán)境也會(huì)對(duì)金屬腐蝕產(chǎn)生影響，但通常比酸性環(huán)境的影響較小。1pH環(huán)境的酸堿度。2腐蝕腐蝕速率與pH值有關(guān)。3金屬不同金屬對(duì)酸堿度的耐受性不同。4保護(hù)酸堿環(huán)境下需要特殊的防腐措施。接觸電位差不同金屬之間存在電位差，這種電位差被稱為接觸電位差。電位差的存在會(huì)導(dǎo)致金屬之間的電子轉(zhuǎn)移，從而加速腐蝕過程。例如，鐵和銅接觸時(shí)，鐵的電位比銅低，電子從鐵轉(zhuǎn)移到銅，加速了鐵的腐蝕。金屬類型不同的金屬具有不同的化學(xué)性質(zhì)，決定了它們的腐蝕速率差異很大。例如，鐵容易生銹，而金則非常耐腐蝕。1鐵活性高，易氧化，在潮濕空氣中容易生銹。2鋁表面形成致密的氧化鋁膜，保護(hù)鋁不被進(jìn)一步腐蝕。3銅在干燥空氣中穩(wěn)定，但在潮濕空氣中會(huì)生成綠色的銅銹。4金化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕性極強(qiáng)，被稱為惰性金屬。金屬腐蝕的種類1均勻腐蝕整個(gè)金屬表面發(fā)生均勻的腐蝕，導(dǎo)致厚度逐漸減小。2局部腐蝕金屬表面特定區(qū)域發(fā)生腐蝕，例如點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕。3應(yīng)力腐蝕金屬在拉伸應(yīng)力作用下發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致斷裂，尤其常見于高強(qiáng)度鋼材。4電化學(xué)腐蝕金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕電流，導(dǎo)致金屬表面破壞。均勻腐蝕金屬表面均勻腐蝕，腐蝕速率一致。整個(gè)金屬表面腐蝕程度相同。形成均勻腐蝕產(chǎn)物，例如銹。局部腐蝕點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是指在金屬表面形成的小孔或坑洞，通常發(fā)生在不銹鋼、鋁合金等金屬表面?？p隙腐蝕縫隙腐蝕是指在金屬表面兩個(gè)緊密接觸的表面之間發(fā)生的腐蝕，如螺絲連接處、金屬板重疊處等。晶間腐蝕晶間腐蝕是指發(fā)生在金屬晶粒之間的腐蝕，會(huì)導(dǎo)致金屬強(qiáng)度下降，甚至斷裂。應(yīng)力腐蝕開裂應(yīng)力腐蝕開裂是指在金屬材料的拉伸應(yīng)力作用下，與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬材料發(fā)生斷裂。應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展在拉伸應(yīng)力作用下，腐蝕裂紋會(huì)沿著金屬材料的晶粒邊界擴(kuò)展。環(huán)境因素應(yīng)力腐蝕通常發(fā)生在腐蝕性介質(zhì)存在的情況下，如海水、酸性溶液或堿性溶液。結(jié)構(gòu)破壞應(yīng)力腐蝕會(huì)導(dǎo)致金屬材料的強(qiáng)度和韌性下降，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。溝槽腐蝕定義溝槽腐蝕是指在金屬表面狹窄的縫隙或間隙處發(fā)生的局部腐蝕，例如螺栓孔、墊圈或密封件下的空間，這些地方難以清洗或通風(fēng)。原因由于這些狹窄的區(qū)域會(huì)積聚腐蝕性物質(zhì)，例如水、鹽或酸，導(dǎo)致金屬在這些地方發(fā)生加速腐蝕。此外，氧氣和金屬離子在這些狹窄的空間內(nèi)的擴(kuò)散受阻，導(dǎo)致局部腐蝕。生物腐蝕微生物作用細(xì)菌、真菌等微生物的代謝活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生酸性物質(zhì)，加速金屬腐蝕。海洋環(huán)境海洋生物的附著會(huì)改變金屬表面結(jié)構(gòu)，加速腐蝕。土壤環(huán)境土壤中微生物的活動(dòng)會(huì)釋放腐蝕性物質(zhì)，加速金屬腐蝕。金屬腐蝕的預(yù)防11.涂層保護(hù)涂層可以形成一層保護(hù)屏障，阻擋腐蝕介質(zhì)與金屬的接觸。22.陰極保護(hù)通過將金屬連接到電位更負(fù)的金屬或電極上，使其成為陰極，從而防止腐蝕。33.合金設(shè)計(jì)通過添加抗腐蝕元素，提高金屬的耐腐蝕性。44.腐蝕抑制劑通過加入一些化學(xué)物質(zhì)，抑制腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。涂層保護(hù)油漆涂層油漆涂層可以形成一層保護(hù)膜，防止金屬與空氣、水等腐蝕性物質(zhì)直接接觸。電鍍保護(hù)通過電化學(xué)方法在金屬表面鍍上一層耐腐蝕的金屬，例如鍍鋅、鍍鉻。陶瓷涂層陶瓷涂層具有優(yōu)異的耐高溫、耐腐蝕性能，可用于高溫環(huán)境下金屬的保護(hù)。陰極保護(hù)犧牲陽極法將活性較強(qiáng)的金屬（如鋅、鎂）與被保護(hù)的金屬連接，通過電化學(xué)反應(yīng)，犧牲陽極腐蝕，保護(hù)被保護(hù)金屬。外加電流法將被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極相連，將電源的正極連接到輔助陽極，電流流過金屬表面，形成陰極保護(hù)層。應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于管道、船舶、水庫、橋梁等各種金屬設(shè)施的防腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。合金設(shè)計(jì)提高耐腐蝕性合金中加入特定元素，可以改變金屬的晶體結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)，增強(qiáng)其抗腐蝕能力。例如，在鋼中加入鉻和鎳，可以形成一層致密的氧化膜，有效抵抗腐蝕。改善機(jī)械性能合金設(shè)計(jì)可以提升金屬的強(qiáng)度、硬度、韌性和抗疲勞性能，使其更適合特定應(yīng)用。例如，在鋁合金中加入銅和鎂，可以顯著提高其強(qiáng)度和硬度，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。腐蝕抑制劑緩蝕劑類型化學(xué)緩蝕劑可分為無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑和混合緩蝕劑等。作用機(jī)制通過吸附在金屬表面形成保護(hù)膜、改變電化學(xué)反應(yīng)速率或改變腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)來抑制腐蝕。應(yīng)用場(chǎng)景廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、日常生活和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，例如金屬防腐、油田防腐、管道防腐等。金屬腐蝕的檢測(cè)外觀檢查目視檢查金屬表面是否有腐蝕跡象，如銹蝕、點(diǎn)蝕、裂縫等。重量損失法通過測(cè)量腐蝕前后金屬的重量變化，計(jì)算腐蝕速率。電化學(xué)測(cè)試?yán)秒娀瘜W(xué)方法測(cè)量金屬的腐蝕電位、電流密度等參數(shù)，評(píng)估其腐蝕程度。外觀檢查外觀檢查是最直觀的金屬腐蝕檢測(cè)方法。觀察金屬表面的顏色變化、銹蝕程度、腐蝕產(chǎn)物等。使用放大鏡或顯微鏡仔細(xì)觀察，更準(zhǔn)確地識(shí)別腐蝕類型。重量損失法原理通過測(cè)量腐蝕前后金屬樣品的重量變化來評(píng)估腐蝕程度。這是一種簡(jiǎn)單直觀的方法，適用于各種金屬腐蝕形式的評(píng)估。方法將已知重量的金屬樣品暴露在特定環(huán)境中，一段時(shí)間后，取出樣品，清潔并再次稱重。重量差值即為腐蝕造成的重量損失，根據(jù)此計(jì)算腐蝕速率。應(yīng)用廣泛用于實(shí)驗(yàn)室研究和實(shí)際應(yīng)用中，例如評(píng)估金屬的耐腐蝕性、比較不同腐蝕防護(hù)方法的效果以及監(jiān)測(cè)腐蝕過程。電化學(xué)測(cè)試電化學(xué)測(cè)試儀器電化學(xué)測(cè)試儀器可精確測(cè)量金屬腐蝕速率和腐蝕電位。腐蝕電位測(cè)試測(cè)量金屬表面相對(duì)于參考電極的電位，判斷金屬腐蝕趨勢(shì)。極化曲線測(cè)試通過改變電流密度，測(cè)量金屬的極化曲線，評(píng)估腐蝕速率。金屬腐蝕在生活中的應(yīng)用金屬腐蝕在日常生活中無處不在，從日常用品到重要基礎(chǔ)設(shè)施，它都會(huì)造成損失和影響。農(nóng)業(yè)中的金屬腐蝕機(jī)械腐蝕農(nóng)業(yè)機(jī)械長(zhǎng)期暴露在戶外環(huán)境中，易受雨水、陽光和土壤腐蝕的影響。例如，拖拉機(jī)、收割機(jī)等設(shè)備的金屬部件會(huì)因腐蝕而失效，影響農(nóng)作物的收割和種植效率。灌溉系統(tǒng)灌溉系統(tǒng)中的金屬管道和噴頭也會(huì)受到腐蝕，導(dǎo)致水流阻力增加，灌溉效率下降，甚至造成灌溉系統(tǒng)損壞。溫室設(shè)施溫室設(shè)施中的金屬框架和支架也易受腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降，影響溫室的使用壽命和生產(chǎn)效率。建筑中的金屬腐蝕建筑材料鋼鐵是建筑中最常用的金屬材料之一。鋼鐵的腐蝕會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的損壞，降低建筑的使用壽命。腐蝕現(xiàn)象建筑物的外墻、屋頂、管道和支撐結(jié)構(gòu)等部位容易受到腐蝕。腐蝕會(huì)導(dǎo)致金屬表面出現(xiàn)銹蝕、裂紋和孔洞，影響建筑物的安全性和美觀。汽車工業(yè)中的金屬腐蝕車身腐蝕車身金屬暴露于空氣、雨水、鹽分等環(huán)境中，容易發(fā)生腐蝕。底盤腐蝕底盤部件在行駛過程中容易受到泥沙、石子等磨損，導(dǎo)致腐蝕。發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕高溫、高濕的環(huán)境以及腐蝕性氣體會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)部件腐蝕。排氣系統(tǒng)腐蝕高溫、高濕以及腐蝕性氣體會(huì)導(dǎo)致排氣系統(tǒng)部件腐蝕。結(jié)語