金属的冶炼、腐蚀与防护

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1、①金属高温气体腐蚀。钢铁在常温和干燥的空气中，一般认为并不腐蚀，但在高温(500～1000℃)下，就容易被氧化破坏，在表面生成氧化皮。如金属在冶炼与轧制过程中的氧化...&金属的腐蚀与防护我国在金属冶炼和应用方面都有着悠久的历史，远在上古时代，我国就已经在该领域远近闻名，堪称巨擘。早在秦汉时期出版的史部地理类图书《山海经》对各地的物质资源分布情况介绍的十分具体，对于矿产的记载尤为详细，提及矿物产地300余处，有用矿物达百余种，多以金类为主。如“出铁之山三千六百九十”。甚至还有两个朝代分别以铜和铁来命名：

2、商代——青铜器时代、春秋战国——铁器时代。然而随着现代文明的发展，工业化进程的加快和矿产资源的日渐缺乏，和自然环境的急剧恶化，人们逐渐认识到传统能源利用方式的弊端：金属腐蚀。金属腐蚀金属腐蚀是指金属损失或金属在与液体（气体）接触是在表面层上转化成另一种不溶的化合物。腐蚀作用中以电化学腐蚀情况最为严重。近年来随着人们对保护自然资源、能源和环境的认识不断提高，对金属腐蚀的严重危害的关注也渐在加深。工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。首先，金属腐蚀造成了巨大的经济损失。根

3、据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。其次，金属腐蚀也经常对人类安

4、全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。金属腐蚀的产生金属腐蚀按照腐蚀作用的机理可以分成三类：①金属高温气体腐蚀。钢铁在常温和干燥的空气中，一般认为并不腐蚀，但在高温(500～1000℃)下，就容易被氧化破坏，在表面生成氧化皮。如金属在冶炼与轧

5、制过程中的氧化剥落；化学工业中硫铁矿焙炉的腐蚀；石油工艺中高温炉管及核工业设备的高温氧化等，都属于这类腐蚀，人们把这种现象称之为金属的高温气体腐蚀。②化学腐蚀，即干腐蚀。所谓干腐蚀是指环境中没有液相或凝露现象存在情况下产生的腐蚀，这种腐蚀是金属原子与介质分子两相的介面上直接交换电子，发生直接的化学反应，其特征是腐蚀时没有电流产生。化学腐蚀的介质是不电离不导电的干气体和非电解质溶液。所谓非电解质溶液是指不含有水、不电离的有机化合物，如石油、苯、醇等，这类腐蚀往往比较轻微，所以人们研究得比较少。③电化学腐蚀

6、，即湿腐蚀。所谓湿腐蚀是指有液体（水）存在即电解质溶液接触的腐蚀过程。其特征是金属原子在阳极区失去电子，腐蚀介质的分子在阴极得到电子，并且伴有电流产生。金属在潮湿空气中的大气腐蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中的腐蚀，在地下土壤中的腐蚀，在不同金属接触处的腐蚀等都是电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更严重、更普遍。右图即是简单的铜-锌腐蚀微电池示意图。阳极：锌失去电子而被氧化，发生如下反应：Zn→Zn+十2e阴极：酸中的氢离子接受电子而还原，成为氢气逸出：2H+十2e→H2↑在上述反应中，锌不断的溶解而遭到破坏

7、，即被腐蚀。金属发生电化学腐蚀的实质就是原电池作用。下图是生活中常见的腐蚀微电池示意图：形成微电池腐蚀的原因(1)内部因素这是指钢铁本身的成分、组织、结晶方向、残余应力、表面转化膜等导致的不均一性，这种不均一性使金属内部有不同电位的区域存在，进而形成微电池。(2)外部因素。是指与钢铁表面接触的介质溶液，也就是说钢铁腐蚀受到环境的支配，如果环境改变，腐蚀的状态、速度就会发生变化。例如，把潮湿环境中的金属转移到干燥的环境中，腐蚀速度也会减慢；把海边的金属移到离海岸较远的普通环境之中，腐蚀也会减慢。下表是环境

8、与钢的腐蚀速度的关系腐蚀环境种类大气工业地域乡村地域纯水中盐水地下普通钢的腐蚀速度(mm/α)0.150.030.0750.110.05在大气中除了基本的空气成分以外，还含有水分、二氧化硫等气体，以及盐类、烟尘等物质。这些物质的含量因地域不同而呈现较大的差异，并且，这些腐蚀物质含量的差异也会导致金属腐蚀的速度不一样。(3)主要外部因素的影响a.温度湿度的影响在相对湿度大，温差变化剧烈的环境中，容易形成水膜，而钢铁在水膜下的腐蚀速度极快。钢铁