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金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象十分普遍7.2.1,金属的腐蚀与防护,金属腐蚀的分类,化学腐蚀,电化学腐蚀,生物腐蚀,金属管线被腐蚀产生许多小洞,金属腐蚀的普遍性与危害 金属和周围介质发生化学或电化学,一、化学腐蚀,单纯由化学作用而引起的腐蚀称为,化学腐蚀,它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中,不产生电流,属于,一般的,氧化还原反应化学腐蚀的实质,-ne,-,被氧化,金属原子,金属阳离子,一、化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀二、电化学腐蚀,引起腐蚀的原电池称为,腐蚀电池,由于形成了原电池而引起的腐蚀称为,电化学腐蚀,习惯上把腐蚀电池中发生氧化,(,即失电子,),反应的电极称为,阳极,，阳极是电极电势较小的电对，其还原态易失电子；把发生还原（即得电子）反应的电极称为,阴极,，阴极是电极电势较大的电对，其氧化态易得电子1.,腐蚀电池,二、电化学腐蚀引起腐蚀的原电池称为腐蚀电池由于形成了,2.,析氢腐蚀,电化学腐蚀，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀阳极（,Fe,）,Fe,2e,Fe,2+,阴极（杂质）,2 H+2e+,H,2,总反应,Fe +2 H,+,Fe,2+,+H,2,这种腐蚀过程中有氢气析出，所以称为,析氢腐蚀。
条件：水膜酸性较强2.析氢腐蚀 电化学腐蚀，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀3,.,吸氧腐蚀,阳极,(Fe)2 Fe,4e,2 Fe,2+,阴极,(,杂质,)O,2,+2 H,2,O+4 e,4 OH,总反应,2 Fe+O,2,+2 H,2,O,2 Fe(OH),2,条件：水膜酸性很弱或中性,这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为,吸氧腐蚀一般条件下，,E(O,2,/OH-)E(H+/H,2,),大多数金属电极电势低于,E(O,2,/OH-),，所以大多数金属都可能发生吸氧腐蚀，甚至在酸性介质中，金属发生析氢腐蚀的同时，有氧存在时也会发生吸氧腐蚀3.吸氧腐蚀 阳极(Fe)2 Fe,差异充气腐蚀,差异充气腐蚀是由于金属表面,氧气分布不均匀,而引起的腐蚀，是金属吸氧腐蚀的一种形式根据能斯特方程，氧浓度大的一端电势高，氧得电子为阴极；氧浓度小一端电势低，,Fe,失电子为阳极腐蚀过程的电极反应如下：,阴极,(O,2,浓度较大的部位,),：,1/2 O,2,+2e,=2OH,阳极,(O,2,浓度较小的部位,),：,Fe+2e,=Fe,2+,差异充气腐蚀 差异充气腐蚀是由于金属表面氧气,三、生物腐蚀,生物腐蚀主要有下述三种情况：,破坏防腐物,有机防腐层被细菌分解；,代谢产物的影响,pH,降低，促进金属腐蚀；,形成氧浓差电池,活性细菌耗氧引起氧浓度不均,藻类、贝壳类等,生物,，特别是,微生物,在土壤、天然水、自来水、石油及其产品等各种环境中都存在，它们在,新陈代谢,过程中，对金属材料所产生的腐蚀破坏作用都是,生物腐蚀,。
生物腐蚀引发和加速电化学腐蚀三、生物腐蚀 生物腐蚀主要有下述三种情况：,代谢产物的影响,硫酸盐还原菌的作用过程：,主要是参与自然界硫、铁元素循环的细菌，即厌氧的硫酸盐还原菌和好氧的铁细菌及硫杆菌硫酸盐还原菌作用产生的硫化氢造成局部微酸环境，会发生金属的析氢腐蚀和氢脆一般厌氧菌的腐蚀只能在裸露的钢管和铸铁管上发生这类细菌需要元素硫或化合态硫以维持生存，因此它们常在硫矿、油田以及处理含硫有机废物的排污管内及其附近出现，引起地下钢管的严重腐蚀好氧菌作用过程：,代谢产物的影响硫酸盐还原菌的作用过程：主要是参与,金属腐蚀的防护与利用,金属材料的腐蚀是,普遍存在,的，是,不可避免,的为了工程建设、日常生活的安全性和经济性，我们有必要对金属材料及其制品进行必要的保护根据造成金属材料腐蚀的原因和影响腐蚀速度的因素，我们不难得出这样的结论：即防止金属腐蚀,(,或减缓金属腐蚀,),可以从,金属本性,和,环境介质,两个方面着手金属腐蚀的防护与利用 金属材料的腐蚀是普遍存在的，是,由含铬,11.5%30%,，含镍低于,22%,，加上其他少量合金元素所组成的，包括,30,种以上不同合金系列的通称不锈钢不是万能材料,不锈钢并不是在所有情况下都不生锈，只是耐蚀性较高而价格相对较低的一大类材料。
在含氯化物的介质或被用作受应力的结构时，不锈钢还不及普通结构钢耐腐蚀由含铬 11.5%30%，含镍低于22%，加上其他少,在耐腐蚀性上下列五类非金属材料可代替金属材料：,金属材料的替代品,强度、硬度低，对氯离子和盐酸的耐蚀性好，对浓硫酸、硝酸等氧化性酸及有机溶剂的耐蚀性较差，服役温度低（,8090,）,天然橡胶和合成橡胶,塑料,陶瓷：,耐蚀和耐热性好，脆性大、抗拉强度低,碳素材料,(,石墨,),：耐蚀性、导电性、导热性能好，,脆性大,木材：强腐蚀性环境中一般不耐蚀,在耐腐蚀性上下列五类非金属材料可代替金属材料：金属材料的替代,二、防止介质对材料的腐蚀,1.,隔绝介质与材料的接触,2.,改善环境气体介质,3.,控制和改善环境液体介质,钝化膜,氧化膜,磷化膜,镀金属保护层,二、防止介质对材料的腐蚀 1.隔绝介质与材料的接触钝化膜氧,也称发黑，形成致密的四氧化三铁,(Fe,3,O,4,),薄膜常用的碱性发蓝工艺：高浓度的碱,(NaOH),和氧化剂,(NaNO,2,NaNO,3,),溶液，,140 150,反应主要是氧化还原反应和水解反应：,钢铁发蓝,3 Fe+NaNO,2,+5 NaOH,3 Na,2,FeO,2,+NH,3,+H,2,O,6 Na,2,FeO,2,+NaNO,2,+5 H,2,O,3 Na,2,Fe,2,O,4,+NH,3,+7 NaOH,Na,2,FeO,2,+Na,2,Fe,2,O,4,+2 H,2,O,Fe,3,O,4,+4 NaOH,(,亚铁酸钠,),(,铁酸钠,),1.,在金属材料表面覆盖各种保护层,也称发黑，形成致密的四氧化三铁(Fe3O4),钢铁磷化,是把钢铁制件放入磷酸盐溶液中，使其表面获得一层灰黑色不溶于水的磷酸盐薄膜（磷化膜）。
钢铁磷化,常用的磷酸盐是磷酸二氢锰铁盐，俗名,马日夫盐,分子式为：,n,Fe(H,2,PO,4,),2,m,Mn(H,2,PO,4,),2,，简写为,M(H,2,PO,4,),2,，其中,M,表示二价的锰、铁、锌等金属元素钢铁在该酸性溶液中反应生成,Fe,2+,，,Zn,2+,，,Mn,2+,等离子的,HPO,4,2,与,PO,4,3,的复合盐，结晶沉积于金属表面，形成磷化保护膜其主要反应可用下列通式表示：,M,2+,+HPO,4,2,MHPO,4,3M,2+,+2 PO,4,3,M,3,(PO,4,),2,钢铁磷化是把钢铁制件放入磷酸盐溶液中，使其表,覆盖层也可以用,金属保护层，,是以另一种金属镀在被保护的金属制品表面上形成保护层制备金属保护层有,电镀、电刷镀、渗镀、化学镀,等方法图,6-3,电镀装置示意图,需要镀层的零件作为阴极（连接电源负极）电镀,溶解后作镀层用,溶解后作镀层用,V,A,+,工件,镀层的金属（如,Cu,，,Zn,，,Ni,，,Sn,等）作为阳极（连接电源正极）覆盖层也可以用金属保护层，是以另一种金属镀在被保护的,电镀液（电解液）的选择直接影响着电镀质量电解液：氰化物（主要由,CuCN,和,NaCN,组成），,CuCN,和过量的,NaCN,反应将生成配合物：,NaCu(CN),2,是强电解质，在溶液中全部电离：,由于氰化物剧毒，污染环境严重，正逐步被无氰铜液所取代。
电镀液（电解液）的选择直接影响着电镀质量电解液：氰化物（主,用焦磷酸镀铜工艺，也能获得厚度均匀、结晶细致、抛光性能良好的镀铜层，而且具有操作简便、成本低廉、利于大量生产的特点总反应为：,其他类型覆盖层：搪瓷层、喷塑和喷漆,用焦磷酸镀铜工艺，也能获得厚度均匀、结晶细致,CoCl,2,6H,2,O,CoCl,2,2H,2,O,CoCl,2,H,2,O,CoCl,2,52.5,120,90,(,粉红,),(,紫红,),(,蓝紫,),(,蓝,),2.,改善环境气体介质,使用干燥剂,：含,CoCl,2,硅胶干燥剂,干燥空气封存法（控制相对湿度法）和去氧,(,充氮,),封存法,相对湿度控制在,35%,以下，,金属就不易生锈，非金属也不易发霉CoCl26H2OCoCl22H2OCoCl2H2OC,缓蚀剂,是指添加到腐蚀性介质中能阻止金属腐蚀或降低腐蚀速率的物质根据缓蚀剂的化学组成，分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂3.,缓蚀剂法,非氧化性的，如,NaOH,，,Na,2,CO,3,，,Na,2,SiO,3,，,Na,3,PO,4,，,Ca(HCO,3,),2,等，在金属表面形成难溶保护膜,无机缓蚀剂,氧化性的，如,K,2,CrO,4,，,K,2,Cr,2,O,7,，,NaNO,3,，,NaNO,2,等，,使钢铁钝化,有机缓蚀剂：琼脂、糊精、动物胶、胺类以及含,N,和,S,的有机物质等。
缓蚀剂是指添加到腐蚀性介质中能阻止金属腐蚀或降低腐蚀,生成的难溶碳酸钙覆盖于阳极表面，增强了电极的极化作用，阻滞了阳极反应，从而降低了金属的腐蚀速率例如：,Fe,2+,+2 OH,Fe(OH),2,3 Fe,2+,+2 PO,4,3,Fe,3,(PO,4,),2,又如,Ca(HCO,3,),2,能与阴极附近所形成的,OH,进行如下反应：,Ca,2+,+HCO,3,+OH,CaCO,3,+H,2,O,生成的难溶碳酸钙覆盖于阳极表面，增强了电极的,4,、电化学保护法,电化学保护法是将被保护的金属作为腐蚀电池或电解池的阴极它一般分为,牺牲阳极保护法,和,外加电流保护法,牺牲阳极保护法,图,6-4,牺牲阳极保护法示意图,e,船体,(,铁,),阴极,阳极,Zn,一般常用的材料有铝、锌及它们的合金可用于锅炉、海轮外壳等的防腐将较活泼的金属或其合金连接在被保护的金属上形成腐蚀电池4、电化学保护法 电化学保护法是将被保护的金属作为腐蚀,图,6-5,外加电流保护法示意图,Fe,Pb,+,阴极,阳极,这种方法主要用于防止土壤、海水和河水中金属。
