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电化学金属腐蚀原理与防护
高材1205班
穆仕敏 20120221165
摘要：
1.金属腐蚀：金属和金属制品在一定环境中使用或者放置，会自发的发生氧化反应，逐渐的变成氧化物，氢氧化物或各种金属盐，而金属本身则早饭到破坏。例如：钢铁在潮湿的空气中生锈、铝锅盛食盐而穿孔等。这类现象称为金属的腐蚀。
2.腐蚀电池：金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化，所释放的电子完全为氧化剂消耗，构成一个自发的短路电池，这类电池被称之为腐蚀电池。
关键词：电化学腐蚀，腐蚀电池，金属的保护，电化学腐蚀的应用。
一、电化学腐蚀现象：
1，黄铜制作的的铜锣不易产生铜绿
2，.生铁比软铁芯容易生锈
3，锈质铁器附有铜质配件，在接触处容易生铁锈 4，钢铁在潮湿的空气中生锈。5，铝锅盛食盐而穿孔
二、电化学腐蚀的原理：当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池，阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。也就是说金属腐蚀就是腐蚀电池的形成和发生反应的过程。
三、.电化学腐蚀的原因：腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中，等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体()以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。
四、.化学反应方程举例：
（1)析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时)负极(Fe)：
正极(杂质)： 电池反应：
由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。(2)吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时)(3)负极(Fe)：正极：总反应：由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。，生成铁锈。
钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。，析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的被氧所氧化，生成脱水
五、化学腐蚀的危害：
1。由于金属表面与铁垢之间的电位差异，从而引起金属的局部腐蚀，而且这种腐蚀一般是坑蚀，主要发生在水冷壁管有沉积物的下面，热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处，所以非常容易造成金属穿孔或超温爆管。尽管铜铁的高价氧化物对钢铁会产生腐蚀，但腐蚀作用是有限的，但有氧补充时，该腐蚀将会继续进行并加重。危害性是非常大的，一方面，它会在短期内使停用设备金属表面遭到大面积腐蚀。另一方面，由于停用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态，使机组启动和运行时，给水铁含量增大。不但加剧了炉管内铁垢的形成，也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
2.电化学腐蚀往往伴随着电化学腐蚀和化学腐蚀同时发生。而且电化学腐蚀中常常伴有重金属。
3.浪费金属材料，毁坏金属设施，对金属制品有着严重的威胁，全球大约有五分之一的金属被腐蚀掉了。
4.减少许多金属材料的制品的寿命，使金属设备更新周期加快，浪费大量的财力、人力、物力。
5.金属电化学腐蚀阻碍了科学在材料方面的发展，影响科学的进步。
六、电化学腐蚀的防护及应用
1．阳极保护（适用有钝化曲线的金属）
凡是在某些化学介质中，通过一定的阳极电流，能够引起钝化的金属，原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。
例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法，取得了良好效果，有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。
使用此法注意点：钝化区的电势范围不能过窄，否则容易由于控制不当，使阳极电势处于活化区，则不但不能保护金属，反将促使金属溶解，加速金属的腐蚀。
2．阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极，这样构件本身就成为阴极而受到保护，发生还原反应。阴极保护又可用两种方法来实现。
1）称为牺牲阳极保护法：它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属，即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极，称为保护器。这时，保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解，从而保护了原有的金属。此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。
（2）外加电流的阴极保护法：目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法，它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。该法是将被保护金属与外电源的负极相连，并在系统中引入另一辅助阳极，与外电源的正极相连。电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区，再回到直流电源B。当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势，则所有金属表面处于同一电势，腐蚀电流消失。因此，只要维持一定的外电流，金属就可不再被腐蚀。
（3）气相中阴极保护。电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。1988年，中国研究出了气相环境中的阴极保护技术，用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护，并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果，使材料的寿命延长了20多倍，为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。气相阴极保护原理与溶液中的阴极保护原理相同，只是用固体电介质代替溶液，成为阴极保护电流从阳极层流向阴极层的主要离子迁移通道。外加阴极电流从辅助阳极流入，经过固体电介质至阴极(即被保护的结构材料)，从而使处于气相环境中的结构得到保护。
3.缓蚀剂的防腐作用
把少量的缓蚀剂(如万分之几)加到腐蚀性介质中，就可使金属腐蚀的速率显著的减慢。这种用缓蚀剂来防止金属腐蚀的方法是防腐蚀中应用得最广泛的方法之一。电化学腐蚀的速率是由阳极过程和阴极过程的极化特征所决定的。只要加入的缓蚀剂能够抑制上述过程中的一种或二种，腐蚀速率就会降低。根据缓、蚀剂所能抑制的过程，我们可以把缓蚀剂分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。加入缓蚀剂，加快极化程度，降低腐蚀电流。作用的机理主要是在电极表面形成钝化膜或者吸附膜。缓蚀剂的种类繁多，属于无机类的缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐，磷酸盐等等；属于有机类的缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类等等。
参考文献：
1.《物理化学简明教程》第四版7.13节金属的腐蚀与防护 2:电化学现象
http://zhidao.baidu.com/link?url=2RNFkZMF2vK3laQcUNuyJwaxUNq1xDjn0OXKb888VL5syI-1Jk4JvN0KrURCk99z7tDE0-2S3fuXZujZRVidB_ 3电化学在金属防护的应用
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5.金属电化学腐蚀和防护教案1 http://wenku.baidu.com/link?url=kAapi51VKJpftVIPzf2h24bkeR-SznxLzEi7uGqQdRLkf0NJCSCrHkSndtY0TMIaPKwEi5FlubvataVvyyfDs3NqMfwrAZRiTo3bF6R7F53
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