金属的腐蚀与防护-教学设计

金属的腐蚀与防护-教学设计（精选7篇）

1.金属的腐蚀与防护-教学设计 篇一

金属的电化学腐蚀与防护 电解原理知识梳理 1.电解原理 电解

使通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起 的过程

电极名称

阳极

和电源相连的电极，发生反应

阴极

和电源相连的电极，发生

电极材料

惰性电极

Pt、Au、石墨

金属电极

除Pt、Au外的金属材料(如Fe、Cu、Zn、Ag等)

电子流向

电源活波→导线→电解池→电解池→导线→电源

离子移动方向

..电解质溶液中阳离子移向

电解质溶液中阴离子移向

离子放电顺序

阳极

金属活泼电极>>>>>含氧酸根

阴极

Ag＋>Fe3＋>>H＋>>>Zn2＋

应用

电解精炼、电镀、氯碱工业、电解制铝

2.电解原理的应用

（1）氯碱工业：用电解饱和NaCl溶液的方法来制取、和，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业。(2）电镀

电镀时，镀件接电源极，镀层金属接电源极。溶液中必须含有一定浓度的，当通电时，阳极。在阴极。(3）铜的电解精炼

电极材料：粗铜板与直流电源正极相连作，纯铜片与直流电源负极相连作。

电解质溶液：用作电解液。

反应原理：阳极粗铜(以及比铜活泼的锌、铁、镍等)被，阴极Cu2＋被；其他Zn2＋、Fe2＋留在溶液中，而比铜活泼性弱的银、金等金属沉积在阳极下面，形成。二．金属的腐蚀与防护

1．金属腐蚀是指金属与周围接触到的空气或液体发生反应而引起损耗的现象。

2．金属腐蚀可以分为和。化学腐蚀是金属跟接触到的氧化性气体或氧化性液体等直接发生化学反应而引起的腐蚀。而电化学腐蚀是指不纯的金属跟溶液接触时，因发生反应而发生的腐蚀。

3．金属发生电化学腐蚀时，可分为腐蚀和腐蚀。两者的本质相同，但正极反应不同，即析氢腐蚀的正极反应为，而吸氧腐蚀的正极反应为。

4.金属防护的措施有：(1)制成，(2)涂盖，(3)牺牲阳极的阴极保护法——，(4)外加电流的阴极保护法——原理。

金属腐蚀快慢顺序：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀 随堂练习

1.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 2.(2010·原创)关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是（）A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性 3.(2009·北京理综，6)下列叙述不正确的是（）A．铁表面镀锌，铁作阳极

B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑

4.如下图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关 的判断正确的是（）A．a为负极、b为正极

B．a为阴极、b为阳极 C．电解过程中，d电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度不变

5.下列关于铜电极的叙述正确的是（）A．铜锌原电池中铜是负极

B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阴极

C．在镀件上电镀铜时可用金属铜做阳极 D．电解稀硫酸制H2和O2时铜做阳极 6.(2010·试题调研，江苏南通3月)下列描述中，不符合生产实际的是（）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

7.(2010·试题调研，广东广州3月)用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1×10－3 mol的OH－放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是（）A．阳极上析出5.6 mL O2(标准状况)B．阴极上析出16 mg Cu C．阴极上析出11.2 mL H2(标准状况)

D．阳极和阴极质量都无变化

8、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：

（1）若液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：（2）若液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：，正极：。

9.电解原理在化学工业中有广泛的应用。如右图表示一个电解池，装有电解液c；A、B分别是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

(1)若A、B都是惰性电极，电解质溶液c是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在U型管两边各滴入几滴酚酞试液，试判断

①a是________极(填“正”或“负”)，B是________极(填“阴”或“阳”)； ②A电极上的电极反应式为______________________________________，B电极上的电极反应式为______________________________________；

③检验A电极产物的方法是_______________________________________。(2)如用电解法精炼粗铜，电解液c选用CuSO4溶液，则

①A电极的材料是________，电极反应式为________； ②B电极的材料是________，电极反应式为________。

(3)用惰性电极电解CuSO4溶液。若阴极上析出Cu的质量为3.2 g，则阳极上产生的气体在标准状况下的体积为________；常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为________。

2.金属的腐蚀与防护-教学设计 篇二

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.

3.金属的腐蚀与防护-教学设计 篇三

A. 生铁比纯铁易生锈

B. 纯银饰品久置表面变暗

C. 黄铜（铜锌合金）制品不易产生铜绿

D. 炒菜没洗干净的铁锅易生锈

2. 下列叙述不正确的是（ ）

A. 原电池是将化学能转化为电能的装置

B. 铁船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀

C. 钢铁腐蚀的正极反应：Fe→Fe3++3e-

D. 用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，向其中加入CuO固体可以使溶液恢复到原来的浓度

[M溶液][铁][石墨][气体出口]3. 关于右图装置说法正确的是（ ）

A. 装置中电子移动的途径是：负极→Fe→M溶液→石墨→正极

B. 若M为NaCl溶液，通电一段时间后，溶液中可能有NaClO

C. 若M为FeCl2溶液，可以实现石墨上镀铁

D. 若M是海水，该装置是通过“牺牲阳极的阴极保护法”使铁不被腐蚀

[H2O（水膜）][O2][Cu][Cu][Fe2+][Fe]4. 铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如右图所示，下列有关说法中，不正确的是（ ）

A. 正极电极反应式为：2H++2e→H2↑

B. 此过程中还涉及到反应：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转移向Cu

5. 以KCl和ZnCl2的混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）

A. 未通电前，上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程

B. 因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系

C. 保持电流恒定，升温不改变电解反应速率

D. 镀锌层破损后对铁制品失去保护作用

[食盐水浸泡过的铁钉][水][Ⅰ][Ⅱ]6. 经过除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，下列叙述正确的是（ ）

A. 过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升

B. Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀

C. 铁钉被腐蚀的情况随时间的延长而加快

D. Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑

7. 将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈 [铁锈环（b）][腐蚀区（a）]环（b），如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下的氧气含量比边缘少。下列说法正确的是（ ）

A. 液滴中的Cl-由a区向b区迁移

B. 液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-

C. 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2+由a区向b区迁移，与b区的OH-形成Fe（OH）2，进一步氧化、脱水形成铁锈

D. 若改用嵌有铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu-2e-=Cu2+

8. 银器皿日久表面逐渐变黑色，这主要是由于生成硫化银。有人设计用原电池原理进行抛光，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银器恢复光泽，且不会损失。回答问题：

（1）食盐的作用是 ；

（2）在此原电池反应中，正极发生的电极反应为 。

9. 铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。

（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 ；

（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应 ，负极反应 。

10. 根据图示实验装置，回答下列问题：

[无锈铁钉][玻璃筒（无底）][石墨棒][饱和

食盐水][氯化钠

溶液][硫酸铜

溶液][石墨][M N][Fe][Cu][甲 乙][装置1][装置2][直流电源]

（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的现象是 ，该装置的负极反应为 。

（2）装置2中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol·L-1的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液。反应一段时间后停止通电。取出Cu极，洗涤、干燥、称量、电极增重0.64 g。

①电源的M端为 极，甲烧杯中铁电极的电极反应为 ；

②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 ；

③甲、乙两烧杯中生成的气体共 mL（标况）。

4.金属的腐蚀与防护-教学设计 篇四

一、选择题]

1．能用电解原理说明的问题是()

①电解是把电能转化成化学能②电解是化学能转化成电能 ③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生

A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤ 2．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是()A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶

13．如下图所示，x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极极板质量增加，b极极板处有无色无味的气体放出，符合这一情况的是()

－

确的是()

A．溶液pH不断增大，最后为7B．阳极先析出Cl2，后析出O2 C．阴极始终只析出H2D．电解最后阶段为电解水

5．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种纯净物(方括号内物质)，能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是()

A．AgNO3[AgNO3]B．NaOH[NaOH ]C．KCl[KCl]

D．CuSO4[CuO]

6．如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是()A．电解一段时间后，往蛋壳内溶液中滴加几滴酚酞，呈红色 B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应

C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触 7.将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确的是()A．液滴中的 Cl由 a区向 b 区迁移

B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH

C．液滴下的 Fe 因发生还原反应而被腐蚀，生成的 Fe2由 a区向 b 区迁移，与 b

＋

－

－

－

区的OH形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈

D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加 NaCl 溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e===Cu

2－

＋

－

4．常温下，某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的物质的量之比为5∶2，用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物，可分为三个阶段。下列叙述不正．

8.利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是()

．

A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B．一段时间后，a管液面高于b管液面 C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e===Fe

2－

＋

③A管溶液不变色④B管溶液不变色

(2)写出A管中发生反应的反应式：________________________________。(3)写出B管中发生反应的反应式：_____________________________。

9．如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K通过。该电池放电时的化学方程式为：2K2S2＋KI3===K2S4＋3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图。当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法正确的是()A．K从右到左通过离子交换膜

B．电极A上发生的反应为：3I－2e===I3 C．电极X上发生的反应为：2Cl－2e===Cl2↑

D．当有0.1 mol K通过离子交换膜时，X电极上产生1.12 L气体(标准状况)

二、非选择题(本题包括5小题，共55分)

10．从H、Cu2、Na、SO24、Cl五种离子中两两恰当地组成电解质，按下列要求

＋

＋

＋

－

－

＋

－

－

－

－

－

＋

＋

(4)检验a管中气体的方法是________________________________________。(5)检验b管中气体的方法是___________________________________________。(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是___________________________________________。

12．铁、铝及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。

(1)某研究性学习小组设计了如图所示装置探究钢铁的腐蚀与防护。

进行电解：

(1)以碳棒为电极，使电解质质量减少，水量不变进行电解，则采用的电解质是_____。(2)以碳棒为电极，使电解质质量不变，水量减少进行电解，则采用的电解质是______。(3)以铂为电极，使电解质和水量都减少进行电解，则电解质是________。11．下图是一个用铂丝作电极，电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色)

回答下列问题：

(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)。

①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄

在相同条件下，三组装置中铁电极腐蚀最快的是________(填装置序号)，该装置中正极电极反应式为________________________；为防止金属Fe被腐蚀，可以采用上述________(填装置序号)装置原理进行防护；装置③中总反应的离子方程式为________________________。

(2)新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车。

电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电解质为含Li的导电固体，且充、放电充电时电池内两极间的隔膜只允许Li自由通过而导电。该电池放电时Li向________极移动(填“正”或“负”)，负极反应为Li－e===Li，则正极反应式为______________。

－

＋

＋

＋

放电

＋

(3)广西治理龙江河镉(Cd)污染时，先向河中投入沉淀剂将Cd转化为难溶物，再投入氯化铝，试说明氯化铝的作用_________________________________(用必要的离子方程式和文字进行解释)。

13．已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，现用充电如图装置进行电解(电解液足量)，测得当铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

(1)A是铅蓄电池的________极，铅蓄电池正极反应式为

___________________________________，放电过程中电解液的pH________(填“减小”、“增大”或“不变”)。(2)Ag电极的电极反应式是_________________________，该电极的电极产物共________g。

(3)Cu电极的电极反应式是_____________________________，CuSO4溶液的浓度________(填“减小”、“增大”或“不变”)。

(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示________。

a．各U形管中产生的气体的体积 b．各U形管中阳极质量的减少量 c．各U形管中阴极质量的增加量

14．在下图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则(1)电源E为________极，F为________极。

(2)A极的电极反应式为__________________________，析出物质________mol。(3)B极的电极反应式为______________________，析出气体_____mL(标准状况)。

－

1－1

2＋2＋

(4)C极的电极反应式为_________________________，析出物质________mol。

(5)D极的电极反应式为_____________________________，放电

析出气体________mL(标准状况)。

(6)甲烧杯中滴入石蕊试液，________附近变红，如果继续电解，在甲烧杯中最终得到________溶液。

1．D 2.D 3.A 4.A5．D 6．D 7．B 8.C 9.D 10．(1)HCl、CuCl2(2)H2SO4、Na2SO4(3)CuSO4、NaCl

11．(1)①④(2)2H＋2e===H2↑(写2H2O＋2e===2OH＋H2↑同样正确)、Mg2＋

＋

－

－

－

＋

2OH===Mg(OH)2↓(3)4OH－4e===2H2O＋O2↑(写2H2O－4e===4H＋O2↑同样正确)(4)用拇指按住试管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，试管口有淡蓝色火焰(5)用拇指按住试管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)

12．(1)① O2＋2H2O＋4e===4OH ②③ 2Cl＋2H2O=====2OH＋Cl2↑＋H2↑

－

－

－

－

－－－－＋

电解

(2)正 FePO4＋Li＋e===LiFePO

4(3)氯化铝溶于水，Al3发生水解：Al3＋3H2OAl(OH)3＋3H，生成Al(OH)3胶

＋

＋

＋

＋－

体，能吸附镉的难溶物而发生聚沉(或沉降、沉淀或沉积下来)，从而消除Cd2污染

＋

13．(1)负 PbO2＋4H＋SO24＋2e===PbSO4＋2H2O 增大(2)2H＋2e===H2↑

＋

－

－

＋

－

0.4(3)Cu－2e===Cu2 不变(4)b

－

＋

14．(1)负 正(2)Ag＋e===Ag 0.025(3)4OH－4e===2H2O＋O2↑ 140(4)Cu2＋2e===Cu 0.012 5(5)2Cl－2e===Cl2↑ 280(6)B HNO3

＋

－

－

－

5.化工设备的腐蚀与防护论文 篇五

由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的`腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。

二、设备腐蚀类型分析

1. 按腐蚀机理分类

若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。

材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。

2. 按破坏形态分类

设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。

6.材料腐蚀与防护复习题 篇六

适用于材料成型与控制专业

一、名词解释

1、腐蚀:

材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。

2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池；

特点：1.阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏

2.反应最大限度的不可逆

3.阴、阳极短路，不对外做功

3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne

可溶性离子，如

Fe-2e＝Fe2+

；2.阴极反应通式：D+me＝[D.me]

2H++2e＝H2

析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路

金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

4.形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应

力和形变不均匀；

“亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异；

温度差异

5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两

个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。

6.电动序：将各种金属的标准电位

E0的数值从小到大排列起来，就得到

“电动序”。

7.腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位

。电偶序：在某给定环境中，以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低，依次排列的顺序

8.电化学腐蚀倾向的判断：自由焓准则

当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。

|Δ

G|愈大则腐蚀倾向愈大。当△G=

0，腐蚀反应达到平衡。当△G>

0，腐蚀反应不能自发进行。

9.电极：金属浸于电解质溶液中所组成的系统。

10.电位:金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为E。

11.电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。

11、平衡电位：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位称为平衡电位，记为

Ee

意义：

当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相ｃ、a

之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。

12.、非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统电位称为非平衡电位

13.标准电位：电极反应的各组分活度(或分压)都为

1，温度为

250

C

时，平衡电位

Ee

等

于

E0，E0

称为标准电位。

14.平衡电位的意义：平衡电位总是和电极反应联系在一起的。当电极系统处于平衡电位时

电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。

在两相之间物质的过程和

电荷的迁移都是平衡的。

15.活化极化：

电子转移步骤的阻力所造成的极化叫做活化极化，或电化学极化；

浓度极化：

液相传质步骤的阻力所造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化。电极反应是受电化学反应速度控制。

16.阳极极化(阴极极化)

答：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。（当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化）

17.极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起

始点位的变化现象。

去极化：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用，则能消除或减弱极化的现象称为去极化。

19.钝性:金属或合金在一定条件下有活化态转变为钝态的过程为钝化，金属或合金钝化后所具有的耐蚀性为钝性。

20．混合电位：指腐蚀过程可分为两个或两个以上的氧化反应和还原反应，且反应过程不会有净电荷的积累，也称为自腐蚀电位。

21.吸氧腐蚀：指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中发生电化学反应引起阳极金属或合金不断溶解的腐蚀现象。

析氢腐蚀

以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为析氢腐蚀

22.材料失效的三种形式是：

断裂、磨损

和

磨蚀。

23.全面腐蚀

：是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可以是不均匀的。

17．局部腐蚀：指仅局限或集中在金属的某一特定部位的腐蚀，其腐蚀速度远大于其他部位的腐蚀速度。

24.应力腐蚀

：是指敏感材料在拉应力和特定介质的共同作用下引起的断裂。

25.晶间腐蚀

：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。在金属（合金）表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。

26.腐蚀疲劳

：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。

点（孔）腐蚀：是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。

27.缝隙腐蚀：由于缝隙的存在，使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难而引起缝隙内金属的腐蚀的现象。

28.选择性氧化：如果合金中B组元的浓度低于临界浓度，则最初在合金表面只形成AO，B组元从氧化膜/金属界面向合金内部扩散。但由于B组元与氧亲和力大，随着氧化的进行，当界面处B的浓度达到形成BO的临界浓度时，将发生B+AO---A+BO的反应，氧化产物将转变为BO。这种情形称为合金的选择性氧化。

29.选择腐蚀：是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。

30.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。

磨损腐蚀指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式：

摩振腐蚀、湍流腐蚀

和

空泡腐蚀。

31.电化学保护：通过施加外电动势将被保护的金属的电位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。

32.阴极保护：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，在金属表面通入足够的阴极电流，使金属电位变负，阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。

33.阳极保护：将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。

34.外加电流阴极保护法：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，使之成为阴

极，阳极为一个不溶性的辅助电极，利用外加阴极电流进行阴极极化，二者组成宏观电池实现阴极保护的方法。

13.牺牲阳极阴极保护法:

在被保护的金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。

35．保护电位：在阳极极化曲线中，在极化电流上升时进行回扫，与正扫曲线相交，此点的电位称为保护电位。

二、判断题

1、阴极反应是电解质中的金属失去电子发生氧化反应程。(×)

2、只能导致金属材料腐蚀破坏而不能对外做有用功的短路原电池称为腐蚀电池。(√)

3、在电极系统中，溶液中金属离子浓度越高，电极的电极电位越负。(×)

4、电极反应达到平衡时所具有的电位，通常称为平衡电极电位。(√)

5、因外电流流入或流出，电极系统的电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电极电位的现象称为电极极化现象。(√)

6、由于腐蚀介质中去极化剂的存在，使得单一金属不能够与腐蚀介质构成腐蚀电池。(×)

7、在对金属实施电化学保护时，为避免氢损伤，阴极保护电位不能高于析氢电位。(×)

8、非氧化性酸的腐蚀速度随氢氧根离子浓度的增加而上升。(×)

9、在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，阳极性覆盖层能够对基体金属起到阳极保护作用。(√)

10、在生产中的有色金属零件和黑色金属零件集中堆放。(×)

11.发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子。(×)

12.非平衡电极电位的物质交换和电荷交换均不平衡。(×)

13.在充氧的H2SO4

中Cu

片首先发生吸氧腐蚀，然后发生析氢腐蚀。(×)

14.对氢脆敏感的材料不能采取阴极保护。(√)

三、填空题

1.材料腐蚀是指材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。

2.金属的电化学腐蚀的发生条件是金属或合金的化学成分不均一，含有各种杂质和合金元.存在，组织结构不均一，物理状态不均一，表面氧化（保护）膜不完整。

3.根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（(△G)T,P＜0）。

4．Pb在酸性含氧的水溶液中会发生

吸氧

腐蚀。

5．氧去极化腐蚀速度主要取决于（溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面的放电速度）。

6．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度（降低）。

7.发生析氢腐蚀的条件介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢的平衡电极电位。

8．点蚀通常发生在（有钝化膜）金属表面上，并且介质条件为（含有Cl-离子）。

9．缝隙腐蚀发生应满足的条件为：（氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用）。

10、一般涂层的结构包括

底漆、中间层、面

漆。

11、发生吸氧腐蚀时，在碱性介质中阴极反应式

（O2

+

2H2O

+

4e

=

4OH-），在酸性介质中

阴极反应式（O2

+

4H+

+

4e

=

2H2O）

12、析氢腐蚀体系主要受

活化

极化控制，而吸氧腐蚀体系主要受

浓差

极化控制。

13、在阴极保护中,判断金属是否达到完全保护,通常用

最小保护电位、最小保

护电流密度

判断。

14、发生析氢腐蚀的条件

介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢的平衡电极电位。

15．按缓蚀剂的作用机理，可将缓蚀剂分为：阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂，其中阳极型缓蚀剂用量不足易造成孔蚀。

16．在电化学保护法中，如控制不当，外加电流阴极保护法易造成杂散电流腐蚀，阳极保护法易加剧金属的腐蚀。

17.金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的倾向均可用自由能进行判断。

18.阳极保护基本原理是将金属进入阳极极化，使其进入钝化区而得到保护。

19.材料的防护常从以下五方面进行:(1)正确选材;(2)合理的结构设计;(3)

覆盖层保护;(4)电化学保护;(5)缓蚀剂保护。

20.合金中的杂质、碳化物等第二相一般是作为阴极，使合金的腐蚀速度

加

快。

21.由于生成了H2CO3，使CO2

对金属构件有极强的腐蚀性。

22.在电化学腐蚀中，腐蚀速度可以用

电流密度i

表征。

23.就腐蚀的危害性而言，局部腐蚀和全面腐蚀，局部腐蚀的危害更大。

24．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度降低。

25.发生析氢腐蚀的条件

介质中必须有

H

+

存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须(低

于)氢的平衡电极电位。

1、金属的腐蚀过程，其实质就是金属单质被（氧化）形成化合物的过程。

2、金属材料的化学腐蚀是指金属表面与（环境）介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。

3、借助于氧化还原反应将化学能直接转变为（电能）的装置叫做原电池。

4、当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正方向速度和逆方向速度（相等）。

5、当金属与介质或不同金属相接触时，（电化学腐蚀）时才发生腐蚀。

6、电极的任何去极化过程，都将导致金属腐蚀速度的（加快）。

7、两种或两种以上的异种金属或合金、甚至同一金属的不同部位，在腐蚀介质中相互接触时，都将因（腐蚀）电位的不同而发生电偶腐蚀现象。

8、金属电化学腐蚀导致氢损伤的主要原因是因为（析氢）反应。

9、金属在盐酸中的腐蚀速度随盐酸浓度的（升高）而上升。

10、静止淡水中金属腐蚀的过程主要受（氧）的扩散步骤所控制。

11、按潮湿程度，大气腐蚀可分为（干大气腐蚀）（潮大气腐蚀）（湿大气腐蚀）。

12、涂料的组成分为三部分：（主要成膜物质）（次要成膜物质）（辅助成膜物质）。

13、阴极保护分为（牺牲阳极保护）和（外加电流阴极保护）两种。

14、能阻止或减缓金属腐蚀的物质就是（缓蚀剂）

15、金属腐蚀的本质是金属由能量高的（单质状态）向能量低的化合物状态转变的过程。

16、按腐蚀反应的机理分，腐蚀分为（化学腐蚀）和（电化学腐蚀）。按腐蚀形态分，腐蚀分为（全面腐蚀）和（局部腐蚀）。

17、根据控制步骤的不同，可将极化分为两类，（电化学极化）和（浓差极化）。

18、混合电位理论：当一个电绝缘的金属试件腐蚀时，（总氧化速度）与（总还原速度）相等。

19、腐蚀定义中所指的（材料）是内因，（环境）是外因。

20、常见的局部腐蚀有（电偶腐蚀）（点蚀）（缝隙腐蚀）（晶间腐蚀）及（应力腐蚀破裂）等。

21、由闭塞电池引起的孔内酸化作用从而加速腐蚀的作用，称为（自催化酸化作用）。

22、缝宽在（0.025~0.1）mm之间的微小缝隙才能发生缝隙腐蚀。

23、对于缝隙腐蚀，（氧浓差电池）的形成，对腐蚀开始起促进作用，而（自催化酸化作用）是造成腐蚀加速的根本原因。

24、缝隙腐蚀的起因是（氧浓差电池）的作用，（闭塞电池的酸化自催化作用）是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。

25、金属发生高温氧化时，氧化膜具有保护性的必要条件是

PBR>1。

发生应力腐蚀的3个基本条件是(敏感的金属材料)、(特定的腐蚀介质)、(足够大的拉伸应力)，应力腐蚀断裂分3个阶段，依次为(孕育期)、(裂纹扩展期)(快速断裂期)。

二、选择题

1.下列哪种说法是错误的？（B）

A、化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。

B、化学腐蚀过程中有电流产生。

C、高温会加速化学腐蚀。

D、如果腐蚀产物很致密的话，能形成保护膜，减慢腐蚀速度，甚至使腐蚀停止下来。

2.电化学腐蚀中（B）

A．电位高的金属容易被腐蚀。

B.电位低的金属容易被腐蚀。

C．两种金属同时发生化学反应。

D.无论是否有电解质溶液存在，只要有电位差就会发生腐蚀。

3.下列哪种说法正确？（D）

A、化学腐蚀发生在有电位差的两种金属接触面处。

B、对于化学腐蚀来说，电位低的金属容易被腐蚀。

C、温度对化学腐蚀没有影响。

D、化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤

4.构件外观可能没有明显变化的腐蚀是什么腐蚀？

（D）

A.表面腐蚀。

B.丝状腐蚀。

C.磨损腐蚀。

D.晶间腐蚀。

5.根据腐蚀的过程将腐蚀分为（B)

A.全面腐蚀和局部腐蚀

B.化学和电化学腐蚀

C.大气腐蚀和海水腐蚀D.应力腐蚀和微生物腐蚀

6.晶体中的空位属于（C）。

A、线缺陷

B、面缺陷

C、点缺陷

D、体缺陷

7.点腐蚀是金属表面（A）由于微电池作用而发生的腐蚀。

A.某个局部B.基体大部

C

.基体全部

金属在腐蚀介质中同时受（B）作用而发生的腐蚀，叫疲劳腐蚀。

A.热应力

B.交变应力

C

.残余应力

8.金属电偶腐蚀（D）

A．与两种相互接触金属之间的电位差无关。

B.与是否存在腐蚀介质无关。

C．发生在电极电位相同的两种金属之间。

D.取决于两种相接触金属之间的电位差

9.应力腐蚀是（B）

A、发生在受拉应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。

B、发生在受恒定拉应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。

C、发生在受压应力的纯金属中的一种腐蚀开裂。

D、发生在受压应力作用的合金构件中的一种腐蚀开裂。

10.应力腐蚀的三要素是（D）

A、纯金属、拉应力和腐蚀介质环境。

B、纯金属、剪应力和腐蚀介质环境。

C、拉应力和剪应力，腐蚀介质。

D、合金，恒定拉应力，腐蚀介质

11.铝合金的丝状腐蚀（D）

A、是金属表面发生的均匀腐蚀。

B、是由于金属暴露在氧中而发生的腐蚀。

C、是由于热处理不当而发生的腐蚀。

D、其特征是漆层下面有隆起。

12.不能用来解释不锈钢点蚀机理的是：（A）

A．

能斯特公式

B自催化酸化作用C．闭塞电池

D．“环状”阳极极化曲线

13.、腐蚀疲劳发生的条件是（C）

A特定材料和敏感介质

B静应力和腐蚀介质

C交变应力和腐蚀介质

D特定材料和静应力

14.下列材料在相同条件下较易腐蚀的是（B）

A金属材料表面均匀

B金属材料表面粗糙

C金属材料电位较正

D金属材料表面光滑

15．能够用来判断金属电化学腐蚀速度大小的是

D

A．电极电位

B．能斯特公式

C．电位－pH图

D．腐蚀极化图

16．中性盐水的阴极极化曲线

D

A.只反映氢去极化行为

B.只反映氧去极化行为

C.先反映氢去极化行为后反映氢和氧共同去极化行为

D.先反映氧去极化行为后反映氧和氢共同去极化行为

17．为了控制奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，以下方法无效的是：C

A．重新固溶处理

B．稳定化处理

C．降低含碳量

D．低温回火处理

18．钢铁设备在封闭系统的水中发生耗氧腐蚀时，腐蚀速度随着温度的升高而：C

A．增大

B．减小

C．先增大后减小

D．不变

19．下列金属中最不易发生钝化的是：B

A．铬

B．铜

C．钛

D．钼

20．牺牲阳极保护法的依据是：D

A.钝化机理

B.成膜理论

C.线性极化理论

D.电偶腐蚀原理

21．下列体系中，不属于应力腐蚀的体系是：C

A．低碳钢在热浓氢氧化钠溶液中

B．黄铜在氨水溶液中

C．低碳钢在海水中

D．不锈钢在热的氯离子溶液中

22．不能用来解释不锈钢点蚀机理的是：A

A．能斯特公式

B．自催化酸化作用

C．闭塞电池

D．“环状”阳极极化曲线

23．下列物质中不能作为腐蚀过程去极化剂的是：A

A．H2

B．O2

C．Cu2+

D．Cl2

24．进行阴极保护时：B

A．被保护设备是阳极

B．辅助电极是阳极

C．设备的极化电位比自腐蚀电位正

D．辅助电极不受腐蚀

25.下面那个图与原电池的极化曲线图最接近：B

26.、下列防腐措施中，属于电化学保护法的是（C）

A、用氧化剂使金属表面生成一层致密稳定的氧化物保护膜

B、在金属中加入一些铬或镍支撑金属或合金

C、在轮船的船壳水线以下部分装上一锌锭

D、金属表面喷漆

27.有关氯离子腐蚀，下列说法错误的是：C

A、氯离子容易穿透金属表面氧化层进入金属内部，破坏金属的钝态。

B、氯离子容易被吸附在金属表面，取代保护金属的氧化层中的氧，使金属受到破坏。

C、大多数金属，在含氯离子的溶液中是通过氢去极化而腐蚀的，所以在氯离子浓度高的时候，容易产生腐蚀。

D、氯离子的电负性质高，离子半径相对较小，使得其对金属的腐蚀很容易发生。

四、简答题

1、化学腐蚀和电化学腐蚀的主要差别是什么

答:化学腐蚀和电化学腐蚀的主要差别在于:化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化

学作用而引起的腐蚀,腐蚀中没有自由电子的传递;电化学腐蚀是指金属在电解质溶液

中由于原电池的作用而引起的腐蚀,腐蚀中有自由电子的传递。

2、金属点蚀一般在什么条件下发生?以铝材在充气的NaCl溶液中孔蚀为例简述小孔腐蚀的机理。

答:金属点蚀发生条件有:(1)表面容易产生钝化膜的金属材料;(2)有特殊介质离子存在;(3)电位大于点蚀电位。

点蚀的发展机理目前主要用蚀孔内自催化机制作用(闭塞腐蚀电池理论)。铝材易于钝化，在充气的NaCl

溶液中，易于形成蚀孔，于是蚀孔内外构成膜-孔电池，孔内金属处于活化状态(电位较负)，蚀孔外的金属表面处于钝态(电位较正)。

孔内阳极反应:

Al→Al

3+

+3e

孔外

阴极反应:

1/2O2+H2O+2e→2OH

孔口

PH

数值增高，产生二次反应:

Al

3+

+2OH

→Al(OH)3



Al(OH)3



沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层，使得孔内外物质交换困难，孔内介

质相对孔外介质呈滞流状态。孔内O2

浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作

用加快孔内不断离子化，孔内Al

3+

浓度不断增加，为保持中性，孔外Cl

向孔内迁移，与孔内

Al

3+

形成AlCl3，AlCl3

浓缩、水解等使得孔内

PH

数值下降，PH

可以达到

2~3，点

蚀以自催化过程不断发展下去。

孔底

由于孔内的酸化、H

+

去极化的发生以及孔外氧去极化综合作用，加速孔底金属溶解速度，从而使蚀孔不断向纵深迅速发展。

3、简述金属在极化过程中腐蚀速度减慢的主要原因是什么

答:金属在极化过程中腐蚀速度减慢的原因主要有以下三方面:(1)活化极化。由于电

极反应速度缓慢引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢。(2)浓差极化。电极反应过程

中,由于电化学反应进行得很快,而电解质中物质传输过程很缓慢,导致反应物扩散迁

移速度不能满足电极反应速度的需要,而引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢;生成物从电极表面向溶液深处扩散过程的滞后,使反应物或生成物在电极表面的浓度和溶液

中的浓度出现差异,形成浓度差,而引起极化,从而造成金属腐蚀速度减慢。(3)电阻极化。在电极表面生成钝化膜,从而产生极化,造成金属腐蚀速度减慢。

4.简述钝化产生的原因及钝化的意义。

化学因素：由强氧化剂引起的；电化学因素:外加电流的阳极极化产生的钝化。

意义：提高金属材料的钝化性能；促使金属材料在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效途径之一。

5.简述晶间腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止晶间腐蚀的措施。

产生的条件:

组织因素--晶界与晶内的物理化学状态及化学成分不同，导致其电化学性质不均匀;环境因素--腐蚀介质能显示出晶粒与晶界的电化学不均匀性。

机理:

贫化理论和晶间杂质偏聚理论。贫化理论：在某些条件作用下，铬沿晶界扩散速度要比晶粒内扩散慢，补充不上，在晶界上出现贫铬区，当处于适宜的介质条件下时，就会形成腐蚀原电池，Cr23C6及晶粒为阴极，贫铬区为阳极而遭受腐蚀。杂质偏聚或第二相析出理论：这种晶间腐蚀与σ

相在晶界析出有关。在过钝化电位下，发生的σ相选择溶解。

影响因素：1）加热温度与时间，钢的最短加热时间和晶间腐蚀敏感性大小都与它的成分有关。2）合金成分：碳：奥氏体不锈钢中碳量愈高，晶间腐蚀倾向愈严重；铬：能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。镍：增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。钛、铌：高温能形成稳定的碳化物。

防止晶间腐蚀措施。

①变介质的腐蚀性；

②采用适当的工艺措施以尽量避免金属或合金在不适宜的温度受热，③采用低碳和高纯的不锈钢或合金，把碳、氮等含量降到合理水平；

④在不锈钢中添加钛、铌等强碳化物形成元素，形成碳化钛和碳化铌，以减少晶界贫铬现象。

6.以不锈钢在充气的溶液中孔蚀为例，简述小孔腐蚀的机理。

蚀孔内的自催化酸化机制，即闭塞电池作用。蚀孔一旦形成，孔内金属处于活化状态（电位较负），蚀孔外的金属表面仍处于钝态（电位较正），蚀孔内外构成了膜

孔电池。孔内阳极反应：

孔外阴极反应：

孔口PH值增高，产生二次反应：

Fe（OH）3沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层。使孔内外物质交换困难。孔内O2浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作用加速了孔内不断离子化，孔内Fe2+浓度不断增加，为保持电中性，孔外Cl-向孔内迁移，并与孔内形成FeCL2。孔内氯化物浓缩、水解等使PH值下降，点蚀以自催化过程不断发展下去。孔底，由于孔内的酸化，H+去极化的发生及孔外氧去极化的综合作用，加速了孔底金属的溶解速度。

7.简述应力腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止应力腐蚀的措施。

产生的条件:

1.敏感材料:合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。

2.特定的腐蚀介质:发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐蚀介质有关.3.拉伸应力:增加拉伸应力会降低疲劳寿命，增加拉伸应力会降低疲劳寿命，而增加压缩应力则可提高疲劳强度。

机理:

闭塞电池理论:

认为在已存在的阳极溶解的活化通道上，腐蚀优先沿着这些通道进行，在应力协同作用下，闭塞电池腐蚀所引发的蚀孔扩展为裂纹，产生SCC

。这种闭塞电池作用与前面的孔蚀相似，也是一个自催化的腐蚀过程，在拉应力作用下使裂纹不断扩展，直至断裂。膜破裂理论:

认为金属表面是由钝化膜覆盖，并不直接与介质接触。在应力或活性离子Cl-的作用下易引起钝化膜破裂，露出活性的金属表面。介质沿着某一择优途径浸入并溶解活性金属，最终导致应力腐蚀断裂。

影响因素:应力、环境、冶金因素。

防止应力腐蚀的措施:

a.合理选择材料;

b.减少或消除残余拉应力;

c.改善介质条件;

d.电化学保护;

e.涂层保护

8.简述腐蚀电池的三个工作环节。

（1）阳极反应：通式：Me→Men++ne

（2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me]

析氢反应：2H++2e＝H2

吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O

（酸性溶液中）；

O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）

（3）电流回路

金属部分：电子由阳极流向阴极

溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

9.金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？

1)PBR大于1；2）膜要致密、连续、无空洞、晶体缺陷少；3）稳定性好、蒸汽压低、熔点高；4）膜与基体的附着力强，不易脱落；5）生长内应力小；6）与基体具有相近的热膨胀系数；7）膜的自愈能力强。

10.绘出Fe—H2O的E—pH图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图的应用。

答案：

金属的E—pH图的应用

预计一定条件下的金属腐蚀行为

反应金属自发腐蚀热力学倾向

指明金属实施保护的可能性与方向

总结E—pH图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。

常见金属在中性介质中都比较稳定。

应用举例：如图，当环境条件在圆点处时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入保护区。

11.理论电位—pH图的局限性？

答案：一些局限性：

1．由于金属的理论电位—pH图是一种以热力学为基础的电化学平衡图，因此它只能预示金属腐蚀倾向的大小，而不能预测腐蚀速度的大小。

2．图中的各条平衡线，是以金属与其离子之间或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产物之间建立的平衡为条件的，但在实际腐蚀情况下，可能偏离这个平衡条件。

3．电位—pH图只考虑了OH-这种阴离子对平衡的影响。但在实际腐蚀环境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等阴离子，它们可能因发生一些附加反应而使问题复杂化。

4．理论电位—pH图中的钝化区并不能反映出各种金属氧化物、氢氧化物等究竟具有多大的保护性能。

5．绘制理论电位—pH图时，往往把金属表面附近液层的成分和PH大小等同于整体的数值。实际腐蚀体系中，金属表面附近和局部区域内的pH值与整体溶液的pH值其数值往往并不相同。

因此，应用电位—pH图时，必须针对具体情况，进行具体分析，过分夸大或贬低电位—pH图的作用都是不对的。

12.何谓腐蚀极化图?说明其应用。

答案：一腐蚀电池，开路时，测得阴、阳极的电位分别为E0,C和E0,A。然后用可变电阻把二电极连接起来，依次使电阻R值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，就是腐蚀极化图。因此，腐蚀极化图是一种电位—电流图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上构成的。

腐蚀极化图的应用

（1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素

(a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C-

EO,A)，是腐蚀的原动力；（例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响）

(b)极化性能对腐蚀速度的影响：若腐蚀电池的欧姆电阻很小，则极化性能对腐蚀电流有很大的影响；（例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图）

(c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响；（例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图）

(d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。

（2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。

13.钝化过程可划为四个阶段

活化溶解区：随电位升高值E1,电流密度由I1逐渐增加至I2,电位达到E2就不再增加。称E1为初始电位，称I1为初始电流密度，E2为致钝电位，I2为致钝电流密度。

人们称E1—E2区为活化溶解区。

活化—钝化过渡区：电位到达E2之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达E3时，电流密度稳定一较小值I3

。人们称E3对应的电流密度I3为维钝电流密度，称E2—E3区为活化—钝化过渡区。

钝化区：电位到达E3后，随电位升至E4时，电流密度始终维持在I3。

在E3—E4电位区间内，当电流密度小于I3时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意义。人们称E3—E4电位区间为钝化区。

过钝化区：当电位到达E4后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子或变成可溶性阴离子或升华，或再更高的为电场作用下，氧化膜的半导体性质已不能够保护金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于E4电位为过钝化区。

结论：由金属钝化过程㏒I—E曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。

显然，钝化区的E3越低，E4越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。

14.金属钝化的解释有几种理论？

（1）成相膜理论

这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。

（2）吸附理论

吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的反应能力降低了，因而发生了钝化。

15、根据极化图说明外加电流阴极保护原理，并说明阴极保护的主要参数，应如何选择这些参数。

原理：由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。

保护参数

保护电位Epr：阴极保护中所取的极化电位。要使金属的腐蚀速度降低到零，取阳极反应平衡电位作为保护电位（Epr=

Eea）。

(最小)保护电流密度ipr：与保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。保护电位是基本的控制指标。

确定保护电位时应考虑两个方面的因素：第一，Epr值（越负越好）；第二，析氢反应的影响。

16.说出几种恒温氧化的动力学规律，并说明其意义。

直线规律：y=kt+c,y—氧化膜厚度，t—时间，k—氧化线性速度常数。意义：表面氧化膜多孔，不完整，不具有保护性，对金属进一步氧化没有抑制作用。

抛物线规律：y2=kt+c，表明氧化膜具有保护性，氧化受离子通过扩散通过表面氧化膜速度控制。

立方规律：y3=3kt+c,扩散阻滞作用比膜增厚所产生的阻滞更为严重。

对数与反对数规律：y=klg(t+t0)+A,说明氧化过程扩散阻滞作用远比抛物线规律大。

17.腐蚀极化图不能由实验直接测定，试画图说明使用Tafel极化曲线反推法如何得到腐蚀极化图。

测得Tafel曲线后，将两条曲线做切线，切线交点为S，过S做平行线，得Ecorr。

将S与两平衡电位，EO,A，EO,C连接起来就得到腐蚀极化图。

18.影响氢去极化腐蚀的主要因素

.金属材料的性状：金属材料的本质、表面状态及金属阴极相杂质都会影响到金属的氢去极化腐蚀。材料与表面状态不同其氢过电位值不同，氢过电位值愈大，氢去极化腐蚀速度愈小，反之亦然。若杂质相的氢过电位很小，就会加速金属的腐蚀。

.pH值减小，氢离子浓度增大，氢电极电位变得更正，加速金属的腐蚀.阴极区的面积增加，氢过电位减小，阴极极化率降低，析氢反应加快，从而导致腐蚀速度增大。

.温度升高也使氢过电位减小，而且温度升高，阳极反应和阴极反应都将加快，所以腐蚀速度随温度的升高而增大。

19.影响氧去极化腐蚀的主要因素：

阳极材料电极电位降低则氧去极化腐蚀的速度增大。溶解氧浓度增大，氧去极化腐蚀速度随之增大。但当溶解氧浓度提高到使腐蚀电流密度达到该金属的临界钝化电流密度时，金属将由活化溶解态向钝化态转化，其腐蚀速度就会显著降低。.溶液流速越大，腐蚀速度也就越大。但当流速增大到氧的还原反应不再受浓差极化控制时，腐蚀速度便与流速无关。对于可钝化金属，金属便转入钝态。.盐浓度的增大，溶液的电导率增大，腐蚀速度将有所提高。但当盐浓度高到一定程度后，腐蚀速度反而会随盐浓度的提高而减慢。.温度升高氧的扩散和电极反应速度加快，因此在一定温度范围内，随温度升高腐蚀速度加快。但温度升高又会降低氧的溶解度（敞口系统），使金属的腐蚀速度减小。

20.影响腐蚀的材料因素、环境因素及结构因素各有哪些？

答：影响腐蚀的材料因数（内因）有：、金属的种类，、合金元素与杂质，、表面状态，、内应力，、热处理，、电偶效应；环境因素（外因）：、去极剂种类与浓度，、溶液PH值，、温度，、流速，、溶解盐与阴、阳离子；设备结构因素：、应力，、表面状态与几何形状，、异种金属组合，、结构设计不合理等。

21.金属构件发生电化学腐蚀时，对于大阴极-小阳极和小阴极-大阳极的结构，哪种的腐蚀危害性大？为什么？

答：大阴极-小阳极的电化学腐蚀的危害性大。因为阴、阳极面积比增大与阳极的腐蚀速度成直线函数的关系，增加比较迅速。即阴极的面积增大，阳极的腐蚀速度加快。

22.应力腐蚀发生必须满足的条件是什么？

答：应力腐蚀必须是在拉应力和特定介质的联合作用下发生，构成一定材料发生应力腐蚀的条件是：拉应力和特定介质。

23.何谓腐蚀疲劳?

与纯机械疲劳和应力腐蚀断裂相比有何特点?

答：腐蚀疲劳：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂

腐蚀疲劳的特点：①腐蚀疲劳的S—N曲线与纯力学疲劳的S—N曲线形状不同，腐蚀疲劳不存在疲劳极限。

②腐蚀疲劳与应力腐蚀不同，只要存在腐蚀介质，纯金属也能发生腐蚀疲劳。

③腐蚀疲劳强度与抗拉强度间没有一定的联系。

④腐蚀疲劳裂纹多起源于表而腐蚀坑或表面缺陷．往往成群出现，裂纹主要是穿晶型，并随腐蚀发展裂纹变宽。

⑤腐蚀疲劳断口即有腐蚀的特征又有疲劳的特征(疲劳辉纹)、而纯力学疲劳断口有两种情况：对于塑性材料断口为纤维状，呈暗灰色；脆性材料断口呈现出一些结晶形状。

24.写出吸氧腐蚀在不同pH条件下的反应方程式，论述氧的阴极还原过程，讨论可能的控制步骤并说明原因。

在中性或酸性条件下：O2+4H++4e→2H2O

在碱性条件下：

O2+2H2O+4e→4OH-

氧的阴极还原过程

：

(1)氧由空气/溶液界面溶解进入溶液；

(2)氧在扩散和对流的作用下进入阴极附近；

(3)氧在扩散作用下进入双电层，吸附在电极表面；

(4)氧在阴极上得到电子，发生吸氧腐蚀。

控制步骤：

(1)

为控制步骤，因为氧不足以消耗阴极上的电子，使腐蚀减慢。

(2)

为控制步骤。

25.论述点蚀的机理，并阐述点蚀与缝隙腐蚀的区别。

点蚀是闭塞性腐蚀，在金属面上首先有金属的溶解，形成蚀坑，在蚀坑内氧浓度比外界低，形成浓差腐蚀。使腐蚀进一步加速蚀孔生长。由于金属的腐蚀而产生金属离子的浓度升高，吸引负离子和水解产生H+形成HCl等继续维持了点蚀（5）。

点蚀先前没有蚀孔，形成之后继续腐蚀，在回扫形成的包络曲线所环绕的面积上，点蚀只继续生长，不会有新的点蚀生成。

缝隙腐蚀是在腐蚀前就已经有了缝隙，在腐蚀介质中继续沿缝隙进行腐蚀，在回扫形成包络曲线所环绕的范围内，缝隙腐蚀不但继续生长还有新的腐蚀生长。

26.试画出氧去极化过程的阴极极化曲线并解释图中各拐点的意义。

作图

当阴极电流密度较小且供氧充分时，相当于极化曲线的Ep段，这时过电位与电流密度的对数呈直线关系，阴极过程的速度取决于氧的离子化反应。

当阴极电流密度增大时，相当于图中的pfs段，由于氧的扩散速度有限，供氧受阻，出现了明显的浓差极化。阴极过程受氧的离子化反应和扩散共同控制。

当ic大约等于id时，氢的去极化过程就开始与氧的去极化过程同时进行，得到总的阴极去极化曲线。

27.何为缓蚀剂？缓蚀剂的分类？简要介绍不同缓蚀剂的作用机理。

答案：缓蚀剂是一种当它以适当的浓度或形式存在于介质中时，可以防止和减缓腐蚀的化学物质或复合物质。

缓蚀剂的分类：

(1)按化学结构分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。

(2)按使用介质的pH值分为酸性介质(pH

≤1～4)缓蚀剂、中性介质(pH＝

5～9)缓蚀剂和碱性介质(pH

≥

10～12)缓蚀剂。

(3)按介质性质分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。

作用机理：

(一)缓蚀剂的吸附理论

吸附理论认为，许多有机缓蚀剂属于表面活性物质，这些有机物分子由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基组成；当它们加入到介质中后，缓蚀剂的极性基定向吸附排列在金属表面，从表面上排除了水分子和氢离子等致腐粒子，使之难于接近金属表面，从而起到缓蚀作用。如各种胺类化合物。

(二)缓蚀剂的成膜理论

．

成膜理论认为，缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生反应，结果在金属表面上生成不溶或难溶的具有保护作用的各种膜层，膜阻碍了腐蚀过程，起到缓蚀作用。

(1)这类缓蚀剂中有一大部分是氧化剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等，它们使金属表面生成是有保护作用的氧化膜或钝化膜。这类缓蚀剂相当于钝化剂的作用。

(2)有一些非氧化性的有机缓蚀剂，如硫醇与铁在酸性介质中、喹啉与铁在盐酸中，能够生成难溶的化合物膜层，叫做沉淀膜。沉淀膜起到类似于氧化膜的作用，达到缓蚀效果。

(三)电极过程抑制理论

这种理论认为，缓蚀剂的作用是由于缓蚀剂的加入抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过程，减缓了电化学腐蚀速度。由图3—3可以看出，缓蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化，根据缓蚀剂对电化学过程阻滞的类型，将缓蚀剂分为以下三种。

1．阳极抑制型缓蚀剂

2．阴极抑制型缓蚀剂

3．混合抑制型缓蚀剂

五、综合题

1、下图是典型的阳极极化曲线，请指出:(金属用Me

表示)

(1)ER、b

E、p

E、op

E、b

I、p

I

和B

点、D

点、E

点、F

点的意义。

(2)A-B

区、B-C

区、C-D

区、D-E

区、E-F

区、F-G

区的名称和A-B

区、B-C

区、C-D

区、D-E

区可能发生的阳极反应式。

(3)利用该图说明外加电流法阳极保护的基本原理，并说明阳极保护的主要参数，应如何选择这些参数。

答:(1)ER--自腐蚀电位

b

E

--临界钝化电位(致钝电位)

I

b

I

p

阳

极

电

流

密

度

i

阳极电位E

p

E

--钝态电位(维钝电位)

op

E

--过钝化电位

b

I

--临界钝态电流密度(致钝电流密度)

p

I

--钝态电流密度(维钝电流密度)

B--金属钝化的开始点

D--金属过钝化的开始点

E--金属二次钝化的开始点

F--金属二次过钝化的开始点

(2)A-B

区:活性溶解区:Me→Me

n+

++ne

B-C

区:活化-钝化过渡区:3Me+4H2O→Me3O4+8H

+

+8e

C-D

区:钝化区或稳定钝化区:2Me+3H2O→Me2O3+6H

+

+6e

D-E

区:过钝化区:Me3O4+4H2O

→Me2O7

+8H

+

+8e

可能还发生:4OH

→O2+2H2O+4e

E-F

区:二次钝化区

F-G

区:二次过钝化区

(3)外加电流法阳极保护的基本原理是将Me

进行阳极极化，使其进入钝态区而得到保

护。阳极保护的主要参数:临界电流密度

b

I、钝化区电位范围（p

E

~

op

E)、维钝电流

密度

p

I

。选择这些参数时

b

I

应越小越好，便于

Me

易于进入钝态区，且降低设备的投资

费用;（p

E

~

op

E)越宽越好，便于

Me

维持在钝态区，否则

Me

很容易从钝化区进入活

化区或过钝化区，不但起不到保护作用，相反，在通电情况下，只会加速Me的腐蚀;

p

I

应越小越好，便于Me

维持在钝态，且耗电量小。

2、Fe在25℃，3%NaCL中腐蚀时，欧姆电阻不计。其腐蚀电位Ecorr=-0.54V(SCE)。试计算此腐蚀体系中阴极、阳极控制程度。已知Fe(OH)2的金属在与空气接触溶度积Ksp=1.65x10-15，饱和甘汞电极（SCE）电位为0.244V，氧还原标准电位为0.401V，Fe溶为Fe2+的标准电位为-0.44V。

Fe-2e→Fe2+

Fe2++2OH—=Fe(OH)2

解答：因为

[OH-]=10-7

所以

O2+2H2O+4e=4OH—

阳极占：

阴极占：

所以腐蚀属于阴极控制。

3、试说明Zn在CuSO4溶液中能否腐蚀？

解答：设Zn在CuSO4溶液中能被腐蚀，产生两个电化学反应。两个反应的标准电极电位为：阳极反应：Zn→Zn2++2e

阳极反应Cu

2++2e→Cu

=-2×96484×【0.337-（-0.763）】=-2122645J<0

Zn在CuSO4溶液中有腐蚀倾向。

4、金属在与空气接触的中性介质中，依靠氧还原（去极化）反应进行腐蚀。试确定金属可能发生腐蚀的可逆电位。（介质温度为250C,空气中氧分压p=21278.25Pa）。

解答：计算氧在阴极过程的氧电极电位。

中性介质阴极反应O2

+

2H2O

+

4e→4OH-

由能斯特方程式O(氧化态)+ne→R(还原态)

只有在中性溶液中的可逆电位比0.805V小的金属，才有可能在250C的中性溶液中依靠氧的去极化作用维持电化学腐蚀过程。

5、由Butler-Volmer方程

正向阴极反应电流密度

逆向阳极反应电流密度

推导Tafel公式和线性极化方程。

解:

强极化时的近似公式

(当h

200mV):

当强阳极极化时（ha很大),ia=

io

exp

(bnFha

/RT)

当强阴极极化时（hc很大),ic=

-io

exp

(anF

hc

/RT)

上式取对数整理，获Tafel关系

—过电位与极化电流的关系：

h

=

a

+

b

lg

i

其中

a

=

-2.3RT

lg

io

/

anF,b

=

2.3RT

/

anF

a

—

Tafel常数，与电极材料、表面状态、溶液组成及温度有关；

b

—

Tafel

斜率，与材料无关不大。

（2）弱极化时的近似公式（h

＜

5mV）：

将以下电化学极化方程式：

ia

=

io[exp(2.3

ha/ba)

exp(-2.3

hc/

bc)]

ic

=

io[exp(-2.3

hc

/

bc)

exp(2.3

ha

/

ba)]

指数项按级数展开(x→0,ex=1+x)，略去高次项，可得近似公式：

ha

=

RT

ia/ionF

=

Rr

ia

hc

=

RT

ic/ionF=

Rr

ic

其中：Rr

=h/

ia

=

RT/ionF

—法拉第电阻或电化学传荷电阻，表征电化学腐蚀的速度。

6.为了确定亚汞离子在水溶液中是以Hg+

还是以形式存在，涉及了如下电池

测得在18

ºC

时的E

=

mV，求亚汞离子的形式。

解：设硝酸亚汞的存在形式为，则电池反应为

电池电动势为

作为估算，可以取。

所以硝酸亚汞的存在形式为。

7.wagner理论推导K常数过程：阳极反应：，阴极反应：，电池总反应：

总电阻=离子电阻+电子电阻

假设在t秒内形成氧化膜的克当量数为J，膜长大速度以通过膜的电流I表示，则有

积分得，则

7.论金属的腐蚀及其防护方法 篇七

金属的腐蚀是金属工件在所使用的外界环境的作用下引起的破坏或变质。金属腐蚀的现象是普遍存在的。例如, 钢铁材料在潮湿的空气里出现红褐色铁锈等。金属因腐蚀而遭到的损失是惊人的。金属构件和零部件在加工、储存和使用中, 由于腐蚀而使其性能变坏、精度下降, 对于特种设备来说使其无法正常使用, 安全性能得不到保障等, 严重者甚至报废或发生安全事故。

2 腐蚀的种类

我国作为世界上钢铁产量最多的国家, 每年被腐蚀的钢铁占有很大比重。而这些腐蚀不仅造成经济损失, 更是对安全构成危险。目前国内已经发生过多起灾难性腐蚀事故, 如桥梁因钢梁产生裂缝塌陷, 起重机械因腐蚀变形严重发生事故, 油管因穿孔或裂缝而漏油发生爆炸, 压力管道破坏有毒气体的泄漏、可燃气体的燃烧爆炸等等。一般情况下按腐蚀过程来分:主要有化学腐蚀和电化学腐蚀;按腐蚀的环境条件分为高温腐蚀和常温腐蚀等。

2.1 化学腐蚀

化学腐蚀是金属和接触到的物质 (如SO2, Cl2, O2等) 或非电解质液体 (石油) 等直接发生化学反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。钢铁在常温下的干燥空气里, 腐蚀的速度是很小的, 但在600℃以上高温, 钢铁易形成氧化铁皮。在机械加工、使用和保管中, 干燥和高温同时存在的条件并不多, 因此化学腐蚀引起的金属腐蚀是不明显的。

2.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀是不纯金属或合金跟电解质溶液接触时, 发生原电池反应而引起的腐蚀, 比如常见活泼的金属失去电子被氧化。即化学反应中有电流产生使腐蚀过程逐渐进行。形成电化学腐蚀须具备三个条件:存在电位差;存在电解质溶液;发生接触。破坏或抑制任何一个条件, 都可以防止金属电化学腐蚀的发生。

如钢铁处于酸性条件中 (析氢腐蚀) :

钢铁处于弱酸性、中性或碱性条件下 (析氧腐蚀) :

3 防腐蚀措施

3.1 提高金属材料本身的抗蚀能力

(1) 钢的基体组织合金化。当钢中加入一定量铬、镍、硅、钒、钨、钼等合金元素时, 可以提高抗蚀能力。硅和钼、钨、铬等结合, 有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用, 可制造耐热钢。铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性, 是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力, 在高温下有防锈和耐热能力。钒是钢的优良脱氧剂, 钒与碳形成的碳化物, 在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 (2) 金属组织单相化。使钢的组织呈单一的铁素体或奥氏体状态, 且尽量减少杂质的含量, 也可提高钢材的抗蚀能力。

3.2 利用覆盖法提高金属的抗腐蚀能力

3.2.1 金属覆盖法

锌、铅、锡、铬、镍、铜等金属的活泼性很小, 把这些金属覆盖在被保护的金属表面, 便可达到防锈的目的。 (1) 喷镀法。喷镀法的优点是可以给大型构件防锈。但它的缺点也很明显, 即喷镀的金属与基体金属结合不牢固, 防锈效果不理想。喷镀法不但用来防锈, 而且在修复磨损零件、填补有裂纹的铸件等方面也有良好的效果。 (2) 包镀法。在被保护金属坯料的每一面放好保护板, 然后进行热轧, 依靠机械力和扩散作用使二者牢固结合在一起, 得到抗蚀覆盖层的方法称为包镀法。包镀法可使钢的表面包以黄铜、镍、铝和不锈钢等耐蚀金属, 达到既可用价廉的普通钢来代替贵重的有色金属或不锈钢, 又可达到防止腐蚀的目的。 (3) 热镀法。把钢件浸入耐蚀的金属液中, 使镀层金属在熔融状态下与钢件表面的铁形成合金, 并在镀层的最外边形成纯的镀层金属的方法称为热镀法。热镀的耐蚀金属多是锌、锡、铅等有色金属。热镀法操作简单, 生产率高, 得到了广泛应用。 (4) 渗镀法。在高温下使耐蚀金属扩散至钢件表面的一定深度, 获得耐蚀的合金覆盖层。渗镀的元素有铝、铬、硅等。 (5) 电镀法。电镀法是应用最广泛的防止金属腐蚀的方法。常用的镀层金属有锌、镉、铜、镍、锡等。电镀法与其它获得保护覆盖层的方法相比, 具有下列优点:第一, 可灵活而准确的控制镀层的厚度和质量。第二, 电镀法消耗的镀层金属最节省。第三, 镀层金属纯度高, 而且与被镀金属结合牢固, 因而防锈性能高。第四, 不用加热或加热温度不高, 节省能源, 而且不会因高温加热而影响被镀金属的性能。电镀的缺点是生产率低。

3.2.2 非金属覆盖法

(1) 涂防锈油法。涂防锈油是常用的防止金属制品在储存、加工、运输和使用中腐蚀的方法。短期性防蚀 (如工序间防蚀) , 常用较稀的防锈油, 如F-1、F-4、F-33、F-41等牌号的防锈油;长期性防锈 (如半成品和成品的库存) , 要用较稠的油, 如FY-5、501、201、F-31等防锈油;长期封存 (如成品出厂) 时要用更稠的防锈油 (脂) , 如FZ-4、FZ-8、663、3、191、501等牌号的防锈油 (脂) 。

(2) 采用可剥性塑料防锈法。采用浸涂、喷涂或刷涂的方法, 使被保护金属裹上一层塑料薄膜, 从而隔离了金属与腐蚀性介质的接触, 达到防锈的目的。这种方法的防锈期较长, 可达5-10年, 使用时, 可以立即剥除, 不必像涂防锈油法那样再经过费时费力的清洗手续。

(3) 涂油漆法。涂油漆防锈法是最古老也是应用最广的方法。但是, 单一的油漆膜不能完全阻止水分和氧气渗透至金属表面, 所以好的防锈油漆还加入钝化剂, 防止生锈或大大推迟开始生锈的时间。油漆主要用于桥梁、建筑物和机器外表面, 以防止大气腐蚀。

3.3 采用化学处理法防锈

用化学处理法可使金属表面生成一层钝化膜保护层, 从而达到防锈的目的。实质上这也是一种覆盖层保护法。 (1) 钢铁的氧化处理。氧化处理是使钢铁表面形成一层致密、均匀、与金属表面牢固结合的氧化膜, 这层氧化膜保护内部金属免于继续氧化腐蚀。氧化处理不会增大零件尺寸, 对干燥空气的抵抗力强, 但在水中和湿气中的抵抗力差。适合一些精密零件和工量具的防蚀处理。 (2) 钢铁的钝化处理。钝化处理就是使金属表面形成一层保护膜 (钝化膜) , 以抵抗大气腐蚀而不生锈。 (3) 钢铁的磷化处理。在磷酸盐溶液中, 使钢铁表面形成一层致密的灰黑色磷酸盐保护膜, 以达到防锈目的的方法称为磷化处理。磷化处理不改变零件尺寸, 常用于螺钉、螺母等。

4 结论

为了减少特种设备金属零部件和构件在加工、储存和使用中因腐蚀而造成的损失, 必须了解腐蚀发生的原因和影响腐蚀的因素, 根据金属零件和构件的精密度、复杂度以及特种设备所处使用环境等, 提高金属材料本身的抗蚀能力, 采用覆盖法或化学处理法是行之有效的防护措施。

参考文献

[1]刘怀乐.纯碱生产实验的秘诀[J].化学教学, 2011 (01) .

[2]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学, 2011 (06) .