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1、电化学腐蚀论文金属腐蚀论文金属的电化学腐蚀及防护摘要金属于环境组分发生化学反应而引起的表面破坏被称为金属腐蚀。腐蚀问题成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素,它不仅会造成经济损失,还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费,阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。因此金属腐蚀的防治工作十分重要。就金属的电化学腐蚀主要类型机理展开讨论,从而针对不同的机理归纳出不同的防治方法,分别加以说明阐述。 关键词析氢腐蚀;吸氧腐蚀;缓蚀剂;电化学保护法;金属保护层 金属腐蚀不仅会造成巨大的经济损失,还会带来惨重的
2、人员伤亡、环境污染、资源浪费、间接损失、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。腐蚀问题成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素。因此腐蚀的防护成为急需发展的学科,正确的选用适当的腐蚀控制技术可以最大程度的减轻由腐蚀造成的经济损失和社会危害。 1金属电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生破坏的现象。电化学腐蚀形成了原电池反应。在研究金属的化学腐蚀中,把发生氧化的部分叫做阳极,发生还原的部分叫做阴极。金属电化学腐蚀的基本类型如下: 1.1析氢腐蚀:(腐蚀过程中有氢气放出) 腐蚀
3、过程中的阴极上有氢气析出的腐蚀。它常发生在酸洗或用酸浸蚀某种较活泼金属的加工过程中。Fe作为腐蚀电池的阳极,钢铁中较Fe不活泼的其他杂质作阴极,H+在阴极上获得电子发生还原反应。反应方程式如下: 阳极(Fe):Fe—2e-=Fe2+ 阴极(杂质):2H+十2e-=H2(g) 总反应:Fe十2H+=Fe2++H2(g) 1.2吸氧腐蚀(腐蚀过程中消耗氧) 在腐蚀过程中溶解于水膜中的氧气在阴极上得到电子被还原生成OH-的腐蚀。它常常是在中性、碱性或弱酸性的介质中发生的。大气中钢铁等金属的腐蚀主要形式是吸氧腐蚀
4、。反应方程式如下: 阳极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 阴极(杂质):O2十2H20十4e-=40H- 总反应:2Fe十O2十2H20=2Fe(OH)2 Fe(0H)2将进一步被O2所氧化,生成Fe(OH)3并部分脱水为疏松的铁锈。 4Fe(OH)2十O2十2H20=4Fe(OH)3=Fe203·xH20(铁锈) 析氢腐蚀的水膜常呈酸性,而吸氧腐蚀水膜呈中性或酸性很弱或碱性。通常两种腐蚀同时存在,但后者更为普遍,吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。 2金属电化学腐蚀的防护 2.1缓蚀剂法 在腐蚀介质中添
5、加一种在很低的浓度下能抑制金属在腐蚀介质中破坏过程的物质(称缓蚀剂)的防蚀方法叫做缓蚀剂法。根据化学组成,习惯上将缓蚀剂分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。 2.1.1无机缓蚀剂 大多用在中性介质体系,缓蚀剂主要影响金属的阳极过程和钝化状态,在金属表面形成氧化膜或钝化膜,使腐蚀受到抑制。通常在中性介质中使用的无机缓蚀剂有NaNO2、K2Cr2O7、Na3P04等。在碱性介质中使用的NaNO2、NaOH、Na2CO3、Ca(HCO3)2等。生成的难溶盐层覆盖于阳极表面,成为具有保护性的薄膜,阻滞了阳极反应,降低了金
6、属的腐蚀速率。 2.1.2有机缓蚀剂 通常在酸性介质中使用,常用的有机缓蚀剂包括琼脂、糊精、动物胶、六次甲基四胺以及含氮、硫的有机物等。有机缓蚀剂在金属表面以形成吸附膜为主,即金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上,形成一层难溶而腐蚀性介质又很难透过的保护膜,阻碍了H+得电子的阴极反应,因而减慢了腐蚀。 2.2电化学保护法 2.2.1牺牲阳极保护法—阴极电保护 使待保护金属与金属性更强的金属构成原电池,则待保护金属作为阴极,通过牺牲阳极金属的方法来保护待保护金属不被腐蚀。 2.2.2外加电流保护法—保护器
7、保护 利用外加直流电,将负极接到被保护金属上,作为阴极。正极接到一些废金属作阳极,使其受到腐蚀而保护了阴极。 2.2.3阳极电保护 利用外加直流电,将被保护金属接到正极上,电极电势向正的方向移动,使金属“钝化”而得到保护。钝化能使金属变得稳定,从本质上讲这是由于金属表面上覆盖了一层氧化膜,因而提高了金属的抗腐蚀性能。一般来说,钝化后的金属在改变钝化的条件后,仍然在相当程度上保持钝化状态。金属钝化时由于金属和介质作用,生成一层极薄的肉眼所看不见的由金属和氧的化合物构成的保护膜。 2.3在金属表面涂保护层 2
8、.3.1非金属保护层 在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青、高分子材料等,使金属与腐蚀介质隔开,可达到防蚀的目的。用塑料(如聚乙烯,聚氯乙烯,聚氨脂等)喷涂金属表面,比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁,色泽鲜艳,兼具防蚀与装饰的双重功能。 2.3.2金属保护层 常用的形成金属保护层的方法包括电镀、热镀、热喷渡、化学镀、渗渡等。电镀是用直流电从电解液
