金属腐蚀与防护实验
金属腐蚀与防护实验
目录
实验部分
实验1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备 (2)
实验2 恒电位法测定阳极极化曲线 (3)
实验3 塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度 (5)
实验4 失重法测定金属的腐蚀速度 (7)
实验5 线性极化法测定金属的腐蚀速度 (10)
实验6 电位-pH图的应用 (12)
实验7 动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线 (14)
实验8 电偶腐蚀速度的测定 (15)
实验9 闭塞电池腐蚀模拟实验 (17)
演示实验部分
实验1 腐蚀原电池 (18)
实验2 原电池的极化 (19)
实验3 钢在硝酸中的钝化 (20)
实验4 缓蚀剂的缓蚀效果 (21)
实验5 阴极保护——牺牲阳极法 (22)
附录1 CR-3型多功能腐蚀测量仪的使用方法 (23)
附录2 PS-1型恒电位/恒电流仪的使用方法 (26)
综合实验部分
锈蚀碳钢磷化及磷化膜性能检验试验 (30)
附录一 (34)
附录二 (42)
附录三 (45)
附录四 (46)
实验部分
实验1腐蚀试样的制备电化学试样的制备
一、目的
学会一种用树脂镶制电化学实验用的金属试样的简易方法和焊接金属样品的方法。
二、材料和药品
金属试样
具有塑料绝缘外套的铜管
塑料套圈
金属砂纸
电烙铁
焊油
焊锡丝
玻璃板
玻璃棒
烧杯
托盘天平
乙二胺
环氧树脂
三、实验步骤
1．焊接金属样品
将金属试样的所有面金属都用砂纸打磨光亮，用水冲洗干净后待用。
2．给电烙铁通电加热，待电烙铁尖端呈红色时，蘸少许焊油且接触焊锡丝待焊锡丝熔化后，将带塑料套圈的铜杆焊在金属试样上。
3．将锯好的5mm厚的塑料套圈打磨平整待用。
4．称取100g环氧树脂于烧杯中，再称取5～8g固化剂乙二胺也倒入该烧杯中，用玻璃棒搅拌10min，然后把塑料圈放在光滑的玻璃板上，将金属试样放在塑料圈内中央部分。5．把配制好的环氧树脂倒入摆好金属试样的塑料圈内。
6．24h固化好金属试样可以进行磨制、抛光。
四、注意事项
1．焊接金属试样时，因电烙铁尖端部位的温度最高，要用尖端部位进行焊接。焊接时，要先在金属试样上焊上点焊锡丝，再将铜杆尖端也焊上些锡丝，然后把2个锡点进行焊接，这样，即容易焊上又容易焊牢。
2．不要触摸电烙铁及金属部分，以免烫伤。
实验2恒电位法测定阳极极化曲线
一、目的
1．了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。
2．熟悉恒电位测定极化曲线的方法。
3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。
二、基本原理
测定金属腐蚀速度、判断添加剂的作用机理、评选缓蚀剂、研究金属的钝态和钝态破坏及电化学保护，都需测量极化曲线。
测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度（以下简称电密）之间的关系。
阳极电位和电流的关系曲线称为阳极极化曲线。为了判断金属在电解质溶液中采用阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数–––致钝电密、维钝电密和钝化电位（钝化区电位范围）。必须测定阳极极化曲线。
测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法，以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。
一般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。但是如果某种金属在阳极极化过程中，电极表面壮态发生变化，具有活化/钝化变化，那么
该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来，这时若采用恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，而得不到完整的阳极极化曲线。
在许多情况下，一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。例如，对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。由阳极极化曲线可知，在一定的电位范围内，金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知金属的自腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。
用恒电流法测量时，由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时金属开始钝化，由于人为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。因此，用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况，而是从活化区跃入过钝化区。
碳钢在NH4HCO3-NH4OH中就是在阳极极化过程中由活化态转入钝态的。用恒电位法测定其阳极极化曲线，正是基于碳钢在NH4HCO3-NH4OH体系中有活化/钝化转变这一现象，并可对设备进行阳极保护。
三、仪器及用品
恒电位仪
极化池
饱和甘汞电极
铂金电极
A3 钢电极
粗天平
量筒1000mL；100 mL
烧杯1000 mL
温度计
电炉
NH4HCO3及NH3?H2O, 无水乙醇棉，水砂纸。
四、实验步骤
1．溶液的配制
（1）烧杯内放入700 mL去离子水，在电炉上加热到40℃左右，放入160g NH4HCO3 ，搅拌均匀，然后加入65 mL浓NH3?H2O 。
（2）将配制好的溶液注入极化池中。
2．操作步骤
（1）用水砂纸打磨工作电极表面，并用无水乙醇棉擦试干净待用。
（2）将辅助电极和研究电极放入极化池中，甘汞电极浸入饱和KCl溶液中，用盐桥连接二者，盐桥鲁金毛细管尖端距离研究电极1～2mm左右。按图1连接好线路并进行测量。
（3）测A3 钢在NH4HCO3-NH4OH体系中的自腐蚀电位约为-0.85V,稳定15min，若电位偏正，可先用很小的阴极电流（50μA/cm2左右）活化1～2min再测定。
图1 恒电位极化曲线测量装置
1盐桥；2辅助电极；3研究电极；4参比电极；极化池
（4）调节恒电位（从自腐蚀电位开始）进行阳极极化，每隔2min增加50mV，并分别读取不同电位下相应的电流值，当电极电位达到+1.2V左右时即可停止试验。
五、结果及数据处理
1．求出各点的电密，添入自己设计的表格。
2．在半对数坐标纸上用所得数据作E—lgi曲线。
3．指出碳钢在NH4HCO3-NH4OH中进行阳极保护的三个基本参数。
六、思考题
1．阳极极化曲线对实施阳极保护有何指导意义？
2．极化曲线测量对研究电极、辅助电极、参比电极和盐桥的要求是什么？
实验3塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度
一、目的
1．掌握塔菲尔直线外推法测定金属腐蚀速度的原理和方法。
2．测定低碳钢在1MHAc+1MNaCl混合溶液中腐蚀电密ic 、阳极塔菲尔斜率ba和阴极塔菲尔斜率bc 。
3．对活化极化控制的电化学腐蚀体系在强极化区的塔菲尔关系加深理解。
4. 学习用恒电流法绘制极化曲线。
二、实验原理
金属在电解质溶液中腐蚀时，金属上同时进行着两个或多个电化学反应。例如铁在酸性介质中腐蚀时，Fe上同时发生反应：
Fe → Fe2+ +2e
2H+ +2e → H2
在无外加电流通过时，电极上无净电荷积累，即氧化反应速度ia等于还原反应速度ic ,并且等于自腐蚀电流Icorr ,与此对应的电位是自腐蚀电位Ecorrr 。
如果有外加电流通过时，例如在阳极极化时，电极电位向正向移动，其结果加速了氧化反应速度ia 而拟制了还原反应速度ic ,此时，金属上通过的阳极性电流应是：Ia = ia -|ic| = ia + ic
同理，阴极极化时，金属上通过的阴极性电流Ic也有类似关系。
Ic = -|ic| + ia = ic + ia
从电化学反应速度理论可知，当局部阴、阳极反应均受活化极化控制时，过电位（极化电位）η与电密的关系为：
ia =icorrepx(2.3η/ba)
ic = - icorrexp(-2.3η/bc)
所以Ia =icorr[exp(2.3η/ba)- exp(-2.3η/bc)]
Ic = -icorr[exp(-2.3η/bc)- exp(2.3η/ba)
当金属的极化处于强极化区时，阳极性电流中的ic和阴极性电流中的ic 都可忽略，于是得到：
Ia =icorrexp(2.3η/ba)
Ic =-icorrexp(-2.3η/bc)
或写成：η =-balgicoor+balgia
η = -bclgicorr+bclgic
可以看出，在强极化区内若将η对lgi作图，则可以得到直线关系[见《热力设备腐蚀与腐蚀》p257Fig.14—12（a）]。该直线称为塔菲尔直线。将两条塔菲尔直线外延后相交，交点表明金属阳极溶解速度ia与阴极反应（析H2）速度ic相等，金属腐蚀速度达到相对稳定，所对应的电密就是金属的腐蚀电密。
实验时，对腐蚀体系进行强极化（极化电位一般在100～250mV之间），则可得到E–lgi 的关系曲线。把塔菲尔直线外延至腐蚀电位。lgi坐标上与交点对应的值为lgic ,由此可算出腐蚀电密icorr 。由塔菲尔直线分别求出ba和bc 。
影响测量结果的因素如下：
（1）体系中由于浓差极化的干扰或其他外来干扰；
（2）体系中存在一个以上的氧化还原过程（塔菲尔直线通常会变形）。故在测量为了能获得较为准确的结果，塔菲尔直线段必须延伸至少一个数量级以上的电流范围。
三、仪器和用品
恒电位仪
数字电压表
磁力搅拌器
极化池
铂金电极（辅助电极）
饱和甘汞电极
A3钢电极（研究电极），工作面积1cm2
Zn电极（研究电极）
粗天平
秒表
量筒1000mL, 50mL
烧杯2000mL，1000mL
HAc ，NaCl，无水乙醇棉，水砂纸
介质为1MHAc+1MNaCl混合溶液
四、实验步骤
1．配制1MHAc+1MNaCl溶液
2．将工作电极用水砂纸打磨，用无水乙醇棉擦洗表面去油待用。
3．将研究电极、参比电极、辅助电极、盐桥装入盛有电解质的极化池，盐桥毛细管尖端距研究电极表面距离可控制为毛细管尖端直径的两倍。
4．按附录2“PS-1型恒电位/恒电流仪使用方法”连接好线路进行测量。
5．测量时，先测量阴极极化曲线，然后测量阳极极化曲线。
6．开动磁力搅拌器，旋转速度为中速，进行极化测量。
7．先记下i = 0时的电极电位值，这是曲线上的第一个点，先进行阴极极化。分别以相隔10s的间隔调节极化电流为-0.5、-1、-2、-3、-4、-5、-10、-20、-30、-40、-50、-60mA，并记录对应的电极电位值，迅速将极化电流调为零，待电位稳定后进行阳极极化。此时应分别调节极化电流为0.5、1、2、3、4、5、10、20、30、40mA，并记录对应的电极电位值。应注意，极化电流改变时，调节时间应快，一般在5秒之内完成，实验结束后将仪器复原。
五、结果处理
1．将实验数据绘在半对数坐标纸上。
2．根据阴极极化曲线的塔菲尔线性段外延求出锌和碳钢的腐蚀电流，并比较它们的腐
蚀速度。
3．分别求出腐蚀电密ic、阴极塔菲尔斜率bc和阳极塔菲尔斜率ba。
六．思考题
1．从理论上讲，阴极和阳极的塔菲尔线延伸至腐蚀电位应交于一点，实际测量的结果如何？为什么？
3．如果两条曲线的延伸线不交于一点，应如何确定腐蚀电密？
实验4失质法测定金属的腐蚀速度
一、目的
1．掌握某些因素如介质及其浓度、缓蚀剂等对金属腐蚀速度的影响。
2．掌握质量法测定金属腐蚀速度的方法。
二．原理
使金属材料在一定条件下（温度、压力、介质浓度等）经腐蚀介质作用一定时间后，比较腐蚀前后该材料的质量变化从而确定腐蚀速度。
对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物易除去与否可分别采用失质指标和增质指标来表示腐蚀速度。
失质指标V-为：
增质指标V+为：
式中：S 试样面积，m2；
t 试验时间, h；
m0 腐蚀前试样的质量, g ；
m?1 腐蚀后试样的质量（清除腐蚀产物后），g ；
m2 腐蚀后试样的质量（清除腐蚀产物前）, g ；
对于均匀腐蚀，很易将以上腐蚀速度指标换算成以深度指标Vt表示的腐蚀速度：
式中：ρ金属的密度，g/cm3
质量法适于室内外多种腐蚀实验，可用于材料的耐蚀性能评定、选择缓蚀剂、改变工艺条件时检查防腐效果等。本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸实验，用质量法测定其腐蚀速度。
金属在酸中的腐蚀一般是电化学腐蚀。酸类对金属的腐蚀规律主要取决于酸的氧化性。非氧化性酸，如盐酸，其阴极过程是氢去极化过程；氧化性酸，其阴极过程则主要是氧化剂的还原过程。但我们不可能把酸类截然分成氧化性酸和非氧化性酸，例如，当HNO3 比较稀时，碳钢的腐蚀速度随酸浓度的增加而增加，是氢去极化腐蚀，当HNO3 浓度超过30%时，碳钢的腐蚀速度迅速下降，HNO3 浓度达到50%时，碳钢的腐蚀速度最小，此时碳钢在HNO3 中腐蚀的阴极过程是：
NO3- + 2H+ + 2e →NO2- +H2O
酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度。
三、仪器与药品
钢印、锒头、游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、搪瓷盘、温度计、电炉、玻璃棒、镊子、滤纸、尼龙丝。
丙酮、去离子水、20%H2SO4 、20%H2SO4 +硫脲10g/L、20%NHO3 、60%NHO3 、
12%HCl+1%～2%六次甲基四胺。
四、实验步骤与内容
1．试样的准备
（1） A3 碳钢试样，其尺寸为50×25×（2～3）mm 。且打磨试样。
（2）用钢印给试样编号，以示区别。
（3）用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，记录数据。
（4）试样表面除油，先用毛刷、软布在流水中清除其表面残屑、油污，再用丙酮清洗后用滤纸吸干。如此处理的试样避免再用手摸，应用干净纸包好，于干燥器中干燥24h 。
（5）将干燥后的试样放在分析天平上称重，精确到0.1mg，称重结果记录在表1内。
2．腐蚀实验
（1）分别量取800mL下列溶液；
20%H2SO4
20%H2SO4 +硫脲10g/L
20%NHO3
60%NHO3
将其分别放在4个1000 mL干净烧杯中。
（2）将试样按编号分成四组（每组2片），用尼龙丝悬挂，分别浸入以上4个烧杯中。试样要全部浸入溶液，每个试样浸泡深度要求一致，上端应在液面以下20mm 。
（3）自试样进入溶液时开始记录腐蚀时间，半小时后，把试样取出，用水清洗。
3．腐蚀产物的去除
腐蚀产物的清洗原则是应除去试样上所有的腐蚀产物，而只能去掉最小量的基本金属。去除腐蚀产物的方法有机械法、化学法及电化学法。该实验采用机械法和化学法。
（1）机械法去除腐蚀产物。若腐蚀产物较厚可先用竹签、毛刷、橡皮擦净表面，以加速除锈过程。
（2）化学法除锈。化学法除锈常用的试剂很多，对于铁和钢来说主要有以下几种配方：
a. 20% NaOH + 200g/L锌粉，沸腾5min ,直至干净。
b. HCl + 50g/L SnCl2 + 20g/L SnCl3 。
c. 12% HCl + 0.2% As2O3 + 0.5% SnCl2 + 0.4%甲醛，50℃，15～40min 。
d. 10% H2SO4 + 0.4% 甲醛,40～50℃，10min 。
e. 12% HCl + 1%～2% 乌洛托品，50℃或常温。
f. 饱和NH4Cl + NH3H2O，常温，直至干净。
本实验采用试剂为配方e ，该法空白小，除锈快，经除锈后样品表面稍发黑。
（3）除净腐蚀产物后，用水清洗试样（先用自来水后用去离子水），再用丙酮擦洗、滤纸吸干表面，用纸包好，于干燥器内干燥24h。将干燥后的试样称重，结果记录在表2中。
五、实验结果的评定
1．定性评定方法
（1）观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是否均匀，观察腐蚀产物的颜色、分布情况及其与金属表面结合是否牢固。
（2）观察溶液颜色是否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。
2．定量评定方法
若腐蚀是均匀的，可依上述公式计算V- ，并可换算成腐蚀深度。根据下式计算20% H2SO4 加硫脲后的缓蚀率G ：
式中：V 未加缓蚀剂时的腐蚀速度；
V’’加缓蚀剂时的腐蚀速度
六、思考题
1．为什么试样浸泡前表面要经过打磨？
2．试样浸泡深度对实验结果有何影响？
表1试样称重结果记录
编号长（mm）宽（mm）厚（mm）孔径（mm）面积（mm2）
1
2
3
4
5
6
7
8
表2 试样测试结果记录
组别腐蚀介质编号腐蚀时间（h）试样原重(g) 腐蚀后重(g) 失重(g) 腐蚀速度(g/m2h) 腐蚀深度(mm) 缓蚀率(%)
一 1
2
二 3
4
三 5
6
四 7
8
实验5 线性极化法测定金属的腐蚀速度
一、目的
1．掌握线性极化仪的使用方法。
2．掌握几种求塔菲尔常数的方法。
3．了解线性极化技术测定金属腐蚀速度的原理。
二、实验原理
对于活化极化控制的腐蚀体系，当自腐蚀电位Ecorr相距两个局部反应的平衡电位甚远时，极化电流ic外与电极电位E关系方程为：
对上式微分并经数学处理，可得到：
式中：Rp 极化阻力(Ω)；
icorr 金属的腐蚀电密（A/cm2)；
ic外极化电密(A/cm2)；
Ecorr 金属的腐蚀电位（V）；
dη极化电位（V）；
ba 、bc 阳、阴极塔菲尔常数（V）
则
此式为线性极化方程式。由此可知，腐蚀速度icorr与极化电阻Rp成反比，只要测得Rp 和bc、ba后，就可求出金属的腐蚀速度。
三、仪器和药品
线性极化仪、碳钢电极、烧杯、电极架、砂纸等，
若丁（二邻甲苯基硫脲）、乌洛托品、丙酮、酒精棉、硫酸
四、实验步骤
1．三电极体系准备
（1）焊接
（2）打磨
（3）计算面积
（4）清洗
2．CR-3型多功能腐蚀测量仪使用方法见附录1。
3．实验溶液配制
（1）0.5MH2SO4 800mL
0.5MH2SO4分别加0.2, 0.5, 0.6, 0.8,1 .0, 1.2g乌洛托品溶液。
（2）0.5M H2SO4
0.5MH2SO4+1mg (NH2)2CS (硫脲)
0.5MH2SO4+若丁
0.5MH2SO4+0.5%乌洛托品溶液。
4. 分别测定各电极电位，选择电位差小于2mV的二个电极为工作电极和参比电极，另一电极为辅助电极。
5．加极化电位±5mV，记录Δi5 或Rp
加极化电位±10mV，记录Δi10 或Rp
五、结果处理
1．计算或作图求出Rp
2．选用以下ba 、bc数据计算icorr
塔菲尔常数（20℃，mV）ba bc
0.5M H2SO4 54.4 112.1
0.5MH2SO4+1mg(NH2)2CS 91.1 121.2
0.5MH2SO4+若丁76.3 157.4
0.5MH2SO4+0.5%乌洛托品溶液96.0 132.0
3. 比较几种缓蚀剂的缓蚀率。
六、思考题
1．在什么条件下才能应用线性极化方程式计算金属腐蚀速度？
2．确定塔菲尔常数的方法有那些？
实验6电位— pH图的应用
一、目的
1．学会应用电位— pH图。
2．了解铁在0.1MNaHCO3溶液中的腐蚀情况，并对铁在此条件下进行阳极保护和阴极保护。
二、原理
利用电位—pH图可直接判断在给定条件下氧化反应进行的可能性或进行反应所必须的电位—pH范围。
铁水体系的电位—pH图给出了铁及其氧化物稳定存在的平衡区域，也可用以估计铁在不同pH水溶液中进行阳极保护和阴极保护的条件。
如果对铁进行阳极极化，使其电位提高到钝化区，该区处在Fe2O3的稳定区，此种条件下铁表面生成一层Fe2O3 膜，铁由腐蚀状态进入钝化态，使铁的腐蚀速度大大减小而受到保护。如果对铁进行阴极极化，即将电位降到免蚀区，金属铁由腐蚀态转变为热力学稳定状态，使铁的腐蚀停止而得到保护。
三、仪器和试剂
直流稳压电源1台
数字稳压表1台
毫安表1个
极化池2个
铂金电极2个
饱和甘汞电极2个
铁丝电极（φ=1.6mm,L=300mm）8根
N2 ,O2
烧杯250～300mL(细长的) 1个
NaHCO3(0.1M, pH=8.4) 2L
H2SO4(1M)
无水乙醇棉，乳胶管，弹簧夹，吹风机
四、实验步骤
1．制作电极
将L=40cm, φ=1.6mm的铁丝绕在φ=10mm金属棒上，尾部留出4mm用于与外线路连接，抽出金属棒后将铁丝圈拉成14cm长的弹簧形状。
2．处理铁丝电极
将铁丝电极放入盛有1MH2SO4的细长烧杯中，待铁丝表面镀锌层全部溶解后（气泡析出
量骤减）取出，用去离子水冲洗2次，再用酒精棉擦净待用。
3．阳极腐蚀与保护
（1）在两个极化池中分别注入500mL0.1MNaHCO3(pH=8.4),将4根处理好的铁丝电极编号并放入两个极化池中，按图2连接线路。向溶液中通N215min后即可测定自腐蚀电位。
图2 实验线路连接图
（2）合上开关K、C，将电源电压缓慢调至2.5V左右，观察电流下降的情况和各电极的反应现象（腐蚀产物颜色、气体析出量等），并作记录。待电流稳定后（降至5mA）测定各电极的电位。
（3）用玻璃棒轻敲电极4，使其表面附着物脱落，然后断开开关C，观察各电极的反应现象。15min后记下电流值并测定各电极的电极电位。
（4）断开开关K,停止通N2 ,取出电极，观察并记录各电极表面状态。
（5）将测得各电极的电位值与电位—pH图比较，确定出各电极处于什么区域（免蚀区、腐蚀区、钝化区）。
（6）解释各电极的反应现象，指出各电极的产物是什么？
4．阴极腐蚀与保护
（1）如前述，连接好实验线路。向极化池1中通O2 ，极化池2处于自然状态，15min 后测定4个电极的自腐蚀电位。
（2）关闭开关K，开关C断开，调节电源电压（4.5V）,使极化池1中阴极的电极电位为-600mV(SCE), 观察并记录电流的变化情况和反应现象，测定各电极的电极电位。
（3）弹掉电极1上的反应产物，观察并记录各电极的反应现象（注意腐蚀产物的颜色、溶液的颜色、气体析出情况等）。
（4）将测得各电极的电位值与电位—pH图比较，确定各电极处于什么区域。
（5）解释实验现象，指出各电极上的产物是什么？
五、思考题
1．根据电位—pH图，讨论在实验电位范围内有哪些电化学平衡反应。
2. 讨论各电极表面腐蚀产物及析出气体是什么？
3. 讨论如何对NaHCO3(pH=8.4)中的铁进行阳极保护和阴极保护。
实验7动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线
一、目的
了解动电位扫描法测定阳极极化曲线的方法。
二、原理
在测量阳极极化曲线时，动电位扫描法是准稳态方法，利用线性扫描电压信号控制恒电位仪的给定自变量，使其按照预定的程序以规定的速度连续线性变化，记录相应的信号，自动绘制极化曲线，即电位-电流关系曲线。
三、仪器与用品
环氧树脂、铜丝、塑料管、砂纸、430不锈钢、试样、铂电极、甘汞电极、电解池、N2 、恒温水浴锅、恒电位仪、电位扫描仪、对数转换仪、x-y函数记录仪
四、实验步骤
１．样品制备
(1) 将10m2的试样四周用300#～600#砂纸打磨光滑。
(2) 将铜丝剪成适当长度，一端砸平，焊在试样上，用酒精棉、丙酮擦洗净并套上塑料管。
(3) 向环氧树脂中加入7%乙二胺（W/W），调匀后镶在试样上。24h凝固后可用。
2．作标准极化曲线
（1）将上述制备的样品工作面用300#～600#砂纸打磨光滑。
（2）配置1000mL0.5MH2SO4溶液。
（3）将配置好的溶液倒入极化池中，通N2除氧30min，温度为30℃左右。
（4）将工作电极、辅助电极、参比电极安装好放入电解池，稳定20min。
（5）按图３连线，检查无误后，打开各仪器电源，将恒电位仪置“参比”测量试样的自腐蚀电位Ecorr ,由电位扫描仪将电位预置到-0.5V,以10mV/min速度进行阳极极化，直到1.6V 为止。将所测得的曲线与标准曲线相对照。
五、思考题 1.影响测量阳极极化曲线的因素有哪些？
图3极化曲线自动测量连线图
实验8电偶腐蚀速度的测定
一、目的
1．掌握电偶腐蚀测试原理，了解不同金属或合金接触时组成的电偶对在介质中的电位序。
2．了解在电偶腐蚀中阴、阳极面积比、溶液状态、pH值对腐蚀电流的影响。
3．学会使用零阻电流表测定电偶电流的方法。
二、原理
电偶法是快速测定金属腐蚀的方法。当两种不同金属在电解质中相接触时，由于其腐蚀电位差异，形成电偶对，原腐蚀电位较负的金属成为电偶对的阳极而腐蚀速度增大，导致异金属接触处阳极金属侧局部腐蚀。
利用零电阻电流表，可测量浸入电解质中异金属电极之间流过的电流，此即该电偶对的电偶电流。根据电偶电流数值，可判断金属耐接触腐蚀性能。在此简介电偶电流与电偶对中阳极金属溶解电流及与阴/阳极面积比之间的关系。
１．活化极化控制体系：电偶电流Ig可表示为电偶电位Eg处电偶对阳极金属上局部阳极电流Ia与局部阴极电流Ic之差：
Ig = Ia(Eg) -Ic(Eg)
通过推导可写成：
式中：Ia 电偶对中阳极金属的真实溶解电流；
Ecorr 、Icorr 分别为该金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流；
bc 该金属的阴极塔菲尔常数。
对上式可考虑两种情况：
（1）Eg >>Ecorr ,即形成电偶对后阳极极化很大，Ig≈Ia ,此时电偶电流等于电偶对中阳极金属的溶解电流。
（2）Eg ≈Ec orr , 即形成电偶对后阳极极化很小，则Ig=Ia-Icorr ,此时电偶电流等于电偶对中阳极金属的溶解电流的增加量。
2．扩散控制体系：若电偶对中阳极金属的腐蚀速度受氧化剂向金属表面的扩散速度所控制，且阴极金属仅起阳电极作用，此时电偶对中阳极金属的腐蚀电密等于阴极扩散电密，ia =iL
由此可得电偶对中阳极金属的溶解电密ia 相对于阳极的电偶电流密度IgA与阴/阳极面积比的关系为：
式中：Sa 电偶对中阳极金属的面积；
Sc 电偶对中阴极金属的面积。
测量电偶电流不能用普通的安培表，要采用零电阻安培表的测试技术。目前已用晶体管运算放大器制作零阻安培表，也可利用零阻安培表的结构原理，将恒电位仪改接成测量电偶电流的仪器。
三、仪器及用品
电偶腐蚀计
磁力搅拌器
铁（A3钢）电极
Cu电极、Zn电极、Al电极、Pt电极
烧杯1000mL
量筒1000mL 、5mL
有机玻璃支架
NaCl, HCl, NaOH, pH试纸，砂纸，无水乙醇棉，封蜡，毛笔等
四、实验步骤
1．将各电极用水砂纸打磨，无水乙醇去油，用封蜡涂封留下所需面积放入干燥器中待用。
2．配制3%NaCl溶液，连接仪器线路。
3．测各电极在3%NaCl溶液中自腐蚀电位，相对Pt甘汞电极，各电极面积相等。
4．测定在3%NaCl溶液中下列电偶对的电位差及电偶电流：
Fe-Cu, Fe-Zn, Fe-Al, Al-Cu ,Al-Zn, Zn-Cu
5. 待电极的自腐蚀电位趋于稳定后测定各电偶对的电偶电流Ig随时间的变化情况直到电流比较稳定时为止。记录偶合电极相对于Pt电极的电位（最初几分钟，Ig 随时间变化较快，每0.5min或1min记录一次Ig 值，以后可以增大时间间隔）。
6．改变Fe-Pt电偶对的阴/阳极面积比，测电偶电流：
（1）阴、阳极面积相等
（2）阴/阳极面积比为10:1（减小阳极面积）
（3）阴/阳极面积比为1:10（减小阴极面积）
7．测Fe-Pt电偶对不同搅拌速度的电偶电流。静态、慢速、中速、快速。
8．不同pH值时测电偶电流：
（1）加1mLHCl使溶液pH降至3。
（2）加0.5gNaOH使pH升至10。
五、结果处理
1．将所有测量数据记录成表。
2．在同一张直角坐标纸上绘制出各组电偶电流Ig 对时间的关系曲线。
3．根据所测数据计算Fe-Pt电偶对中不同面积比、不同pH值、不同搅拌速度时Fe的腐蚀速度（阴极过程为扩散控制）。
六、思考题
1．在扩散控制情况下，阴、阳极面积变化对电偶电流有何影响？
2．在什么条件下电偶电流等于自腐蚀电流？
实验9闭塞电池腐蚀模拟实验
一、目的
加深对孔蚀、缝隙腐蚀及SCC等局部腐蚀发展过程机理的理解。
二、原理
对于孔蚀，孔内金属表面处于活化态，电位较负，孔外金属表面处于钝化态，电位较正。于是孔内、外构成一个活态-钝态的微电偶腐蚀电池。
孔内反应为：M → M n++ ne
孔外反应为：O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
二次腐蚀产物M(OH)n在孔口生成，无多大保护作用。孔内介质相对于孔外介质呈滞留状态，M n+不易向外扩散，O2也不易扩散进去。由于孔内M n+浓度增加，Cl-迁入以维持电中性，孔内形成了MCln的浓溶液，又由于MCln的水解，使孔内H+浓度增加，pH值降低，加快金属阳极溶解速度。这就是自催化过程。基于上述原理，采用外加极化的方法，在一带有小空的管壮玻璃筒内插入金属铝片，铝片与外电路阳极相接，小孔用瓷质隔膜或半透膜与筒外溶液隔离，筒外插入大面积铝片，铝片与外电路阴极相接，通过强制极化来模拟闭塞腐蚀电池的腐蚀过程。
三、实验步骤
1．配制5%（W/W）的NaCl溶液，将铝试片用金相砂纸打磨后用乙醇、丙酮擦洗干净备用。
2．实验装置及与恒电位仪的连接见附录２“PS—1型恒电位/恒电流仪的使用方法”。
3．测定极化前孔内外pH值及铝片的自腐蚀电位（甘汞电极插入玻璃筒后应去掉其上部的橡皮塞）。
4．采用恒电流法以电流密度为1mA/cm2阳极电极极化2h，每隔20min记录一次电极电位值以及测定一次孔内外的pH值，同时观察筒内外溶液状态的变化。具体步骤为：（1）测量出研究电极面积，以此计算出极化时所需电流强度。
（2）检查实验装置及线路连接无误后，将恒电位仪的“工作选择”开关置于“恒电流”挡，“电流量程”开关置于“最小”挡，即100μA挡，将“电源开关”先置于“自然”，待测定自腐蚀电位后，再置于“极化位置”。调节恒电流粗、细旋钮，使电流表指针指在零点。再根据实验所需
电流强度值将“电流量程”开关置于相应数值挡。调节恒电流粗、细旋钮，使电流表指针指在所需值位置上（电流表零点右边为阳极电流，左边为阴极电流）。
5. 停止极化，15min后测定实验后铝片的自腐蚀电位，然后取出铝片，分别观察阴、阳极的表面状况。
四、结果处理
1．将极化后孔内、外的pH值变化及研究电极电位随时间的变化列表。
2．比较上述实验结果并讨论之。
五、思考题
1．实验中，研究电极电位发生变化，且极化前后自腐蚀电位不同，为什么？
2．实验中，筒内pH值开始迅速下降，一定时间后几乎不再发生变化，为什么？
演示实验部分
实验1 腐蚀原电池
一、目的
1．了解腐蚀原电池的结构和作用及原电池工作过程中的电极反应。
2．观察析H2腐蚀现象，观察微电池腐蚀与宏电池腐蚀的异同。
3．不同金属相接触，由于构成电偶对，使阳极金属加速腐蚀，阴极金属得到保护。
二、实验物品
工业锌片、铜片或铂片，0.2MHCl, 玻璃皿，丙酮棉，镊子，砂纸等。
三、实验步骤及现象
1．用砂纸打磨试样，丙酮棉擦净去油。
2．将锌片和铜片或铂片分别放入盛有HCl的玻璃皿中，互不接触，观察到在锌片上有不少气泡从表面逸出。而铜片或铂片上无气泡逸出。
3．将锌片与铜片或铂片相接触，观察到有大量H2气泡从铜片或铂片表面逸出，而锌片表面的气泡相对减少，并有黑色物质从锌片表面析出。
四、现象分析与结论
1．锌片在HCl中受腐蚀，构成腐蚀电池，阳极是工业锌片中大量的金属锌，在锌上发生氧化反应：
Zn → Zn2+ + 2e
Zn溶于HCl中。而阴极是工业锌片上的杂质如Cu、Fe、Fe7Zn等，阴极反应为：2H+ + 2e → H2↑
由于锌片上的阴极性杂质的分布是随机的，且颗粒很小，肉眼无法辨别阴、阳极位置，它们可能瞬时发生变化，表现出整个锌片上都有H2气泡逸出。结果导致锌片全面腐蚀。又称之为微电池腐蚀。
2．锌片和铂片相接触时，由锌片和铂片共同组成腐蚀宏电池。整个锌片为阳极，铂片为阴极，锌片上发生阳极反应：
Zn → Zn2+ + 2e
铂片上发生阴极反应：
2H+ + 2e → H2↑
同时，锌片上的微电池腐蚀反应仍继续发生。故锌片既受自身的微电池腐蚀，又加上锌-铂组成的宏电池的腐蚀，所以锌片的腐蚀加剧。
从以上现象看不仅在锌片上有少量H2气泡逸出，铂片上也有大量H2气泡逸出。生成H2
气泡的量增多说明锌片腐蚀的量增加。结论是与电位较高的金属相接触，电位较低的金属腐蚀加剧。
3．组成腐蚀原电池需要以下几个要素：
（1）阳极和阳极反应；
（2）阴极和阴极反应；
（3）电解质溶液中存在能够吸收电子的氧化剂；
（4）存在电子通道，使阳极反应生成的电子能够流畅流向阴极。
以上几个要素缺一不可。某一环节受阻就会使腐蚀原电池停止工作。
4．酸性溶液中，金属主要遭受析氢腐蚀。
五、思考题
1．原电池与电解池的区别是什么？
2．微电池与宏电池的区别是什么？
实验2 原电池的极化
一、目的
了解有电流通过电池时，电极电位发生变化，阳极电位变正，阴极电位变负。结果使电池的电位差减小。在电池的电阻不变时，使通过电池的电流减小，这种现象叫电池的极化。腐蚀原电池发生极化时，使腐蚀电流减小。人们利用电池的极化特性，尽量加大极化，达到降低腐蚀电流的目的。
若极化前后电池的电阻不变，则有极化后腐蚀电流减小。即
二、实验物品
Cu片试样，Zn片试样，3.5%NaCl溶液。
导线，开关，指针式万用表
烧杯等
三、实验步骤及现象
1．用砂纸打磨好Zn电极和Cu电极。
2．将Zn电极和Cu电极分别插入溶液中，用导线接通电流表。同时观察电流表指针的变化。接通电路的瞬间，回路中电流有一最大值，很快电流变小并稳定在一个定值。最大值与稳定值的电流之差可以是几倍乃至几十倍。
四、现象分析与结论
1．刚接通回路的瞬间，即电极还未极化时，通过电池的电流为：
电流表指针偏离较大。由于电流Ii=0流过电池使阴阳极分别产生极化，阳极电位升高，阴极电位降低。结果使电池电动势减小为ΔEi=i ,此时通过电池的电流降为：
小于原来的Ii=0 。
2．电池极化后电流减小到一个稳定值。该电流就是该腐蚀电池的腐蚀速度的度量，它是以溶解金属锌放出电子，供给阴极进行还原反应来实现的。在中性NaCl溶液中，阴极反应为吸氧反应：
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
3．由于电池的极化可以减小腐蚀速度应想办法增加电池的极化，以减轻腐蚀。
五、思考题
1．分析电池是怎样极化的，原因何在？
2. 所有电池的极化都是有益的吗？
实验3 钢在硝酸中的钝化
一、目的
1．观察钢在稀HNO3中的活性溶解，了解阳极和阴极反应式。
2．观察钢在浓HNO3中的钝化，使腐蚀速度降低几个数量级。
3．了解钝化现象在一定程度上，一定条件下可以保持。
二、实验物品
钢铁试样若干片，20%、40%、60%的HNO3溶液，塑料绳，烧杯，1MHCl溶液等
三、实验步骤及现象
1．用塑料绳系好四片试样。二片分别放入20%、40%的HNO3溶液中，另二片分别放入60%的HNO3溶液中，在20%、40%的HNO3溶液中试样反应剧烈，有黑色沉淀溶入溶液和棕黄色浓烟冒出，在60%的HNO3溶液中的二片试片无任何反应发生。
2．将60%HNO3溶液中的一片试片取出，再放到20%HNO3溶液中，看到该试片也不与溶液反应，而放入另一片钝化过的试样在1MHCl溶液中，该试样表面发生腐蚀反应，有气泡冒出。
四、现象分析及结论
1．在20%的HNO3溶液中试样发生剧烈活性溶解反应
阳极反应：Fe →Fe2+ + 2e
阴极反应：2H+ + NO3- + e →NO2↑+ H2O
此时阴极反应不是析H2反应，其原因是由于析H2反应的电极电位低于N5+还原成N4+的电极电位。
2．在60%的HNO3溶液中试样被钝化，生成一层表面膜（氧化膜或钝化膜）可能是发生如下反应的结果：
3Me +3H2O →Me2 O3 +6H+ +6e
这层氧化膜很薄且致密，有效地隔离了金属与介质的接触，使阳极反应受到阻滞。表面膜在介质中难溶，金属获得很好的耐蚀性。腐蚀速度可降低105-6倍。试样在浓HNO3中获得钝性的原因，是由于浓HNO3的强氧化性，使NO3-去极化反应的平衡电位很高，有Ec > Epp 。见图4。由于强烈的阴极去极化反应，阴极还原电流在E = Epp时大于金属阳极的致钝电流，即：
ic > ipp ,金属的腐蚀电位Ecorr 落在钝化区，金属获得钝性，这称为自钝化。
3．经钝化的金属试样，能够保持钝性，再放到稀HNO3溶液中不会发生活性溶解，但如果将钝化膜破坏，则不能保持钝态，金属又会遭受强烈的腐蚀。如放在HCl溶液中，钝化膜受到Cl-的破坏，钝化膜出现孔洞，未能自行修补的话，金属就会失去钝性。
五、思考题
金属自钝化的条件是什么？
图4阳极钝化曲线示意图
实验4 缓蚀剂的缓蚀效果
一、目的
观察和了解在腐蚀介质中加入一定量缓蚀剂对抑制金属腐蚀的效果。
二、实验物品
低碳钢试样，烧杯，镊子，塑料绳，玻璃棒，丙酮棉，砂纸，
2%六次甲基四胺，12%HCl溶液
三、实验步骤及现象
1．将试样用砂纸打磨，用丙酮脱脂、干燥。
2．将配好的HCl溶液倒入玻璃皿内，用镊子放入试样并观察现象。
3．5min后滴入缓蚀剂，观察现象。
四、现象分析及结论
1．在HCl中低碳钢试样发生析H2腐蚀，放出H2 。
2．在HCl中加入缓蚀剂，抑制了碳钢的腐蚀。
3．六次甲基四胺是一种缓蚀剂，加入腐蚀介质中可以抑制和降低金属的腐蚀速度。
4．该缓蚀剂的缓蚀作用是由于在金属表面生成一层吸附性保护膜，防止了介质的侵蚀。
5．在HCl溶液中，六次甲基四胺是一种阴极性缓蚀剂，抑制了阴极反应。减轻了腐蚀，其反应如下：
(CN2)6N4 + 6H2O + 4HCl = 6HCHO + 4NH4Cl
五、思考题
在什么条件下采用缓蚀剂比较好？使用缓蚀剂需注意什么问题？
实验5 阴极保护—牺牲阳极法
一、目的
了解牺牲阳极法阴极保护的原理。
二、实验物品
0.1MHCl溶液，烧杯，碳钢片，Zn片，高阻电子mV计（或数字电压表如PZ26）,甘汞电极，导线，夹子等。
三、实验步骤及现象
1．砂纸打磨试样、洗净、去脂、干燥。
2．在盛有0.1MHCl溶液的二个烧杯中，分别放入碳钢片和Zn与碳钢相连的碳钢片，可看到碳钢片上面有气泡逸出，与Zn相连的碳钢片上也有气泡逸出。
3．分别在放入后的20min和1h后，直接测量试样相对于甘汞电极的电极电位。
四、现象分析与结论
1．在HCl中碳钢试样发生析H2腐蚀，碳钢表面逸出H2气泡,碳钢本身既是阳极又是阴极，发生全面腐蚀。与Zn相连的碳钢片与Zn组成宏电池，Zn为阳极发生活性溶解，碳钢为阴极发生析H2反应，表面不被腐蚀。
2．在电位测量中可知，碳钢的电位为其腐蚀电位。Zn与碳钢连接后，Zn电极为阳极，电位极化升高，碳钢电极为阴极，电位极化降低，最后的腐蚀电位落在碳钢电极与锌电极之间的一个数值上。
该腐蚀电位低于单个碳钢的腐蚀电位，若此腐蚀电位低于碳钢的阳极溶解反应的标准电
位-0.44V,则认为碳钢被完全保护。腐蚀电位稍高于-0.44V时认为碳钢被部分保护。起保护作用都是以锌的腐蚀溶解为代价。
五、思考题
金属怎样才能得到阴极保护？
附录1. CR-3型多功能腐蚀测量仪的使用方法
CR-3型多功能腐蚀测量仪是一台基于线性极化技术原理和电偶腐蚀原理的新型腐蚀测量仪，它可用于：
①腐蚀速度测量（线性极化法和弱极化法）；②电偶电流测量；
③电偶电位测量；④自腐蚀电位测量；
⑤各种恒电位条件下的极化测量；⑥数字电表测量直流电流和直流电压
该仪器可用于评定金属耐蚀性、评价缓蚀剂、检验环境腐蚀性、测定牺牲阳极输出电流，用于工业设备腐蚀监测和装备阴极保护监测车，用于腐蚀研究、腐蚀失效分析及防腐设计等。
CR-3型多功能腐蚀测量仪可自动跟随自腐蚀电位。具有极化电位范围宽和电流测量范围大、控制精度高、工作性能稳定、使用简便以及体积小、重量轻等特点。该仪器采用三位半数字表显示测量值，并备有模拟量和数字量输出接口，可供连接记录仪、打印机和计算机使用，进行自动记录和数据处理，还备有直流电源插孔，可在野外或无交流电源供电的条件下使用。
1．前面板元件功能说明
CR-3型多功能腐蚀测量仪的前面板元件结构如图5所示。
（1）电极输入：线性极化测量和电偶测量时分别按表３接测量电极。
表３电极接线说明
电极输入导线线性极化测量电偶测量
黄色工作电极(W) 电极Ⅰ
红色辅助电极(A) 电极Ⅱ
兰色参比电极(R) 参比电极
（2）极化值：线性极化测量时，给定极化电位ΔE选择。
（3）量程：用于线性极化测量和电偶测量时切换电流量程或电位量程选择。
图5. CR-3型多功能腐蚀测量仪前面板元件结构图
（4）数字显示屏：最大显示值为1999。电流测量时，“-”为阴极化数据，无符号（即“+”）为阳极化数据；电位测量时，显示值为参比电极相对于工作电极的电位（注意：其符号与电化学理论中习用的“研究电极相对于参比电极的电位”的符号相反）。测量值超出显示范围时，数字全暗，改换量程即可重新显示。
（5）指示灯：指示线性极化测量时仪器逻辑工作的极化时间（红灯）和采样时间（绿灯），电偶测量和自腐蚀电位测量时指示灯不变。
（6）工作选择：可供选择线性极化测量时的阳极化(A)、阴极化(C)和阳/阴极交替极化(A/C)以及自腐蚀电位（Ek=Ecorr）测量；电偶测量时的电极Ⅰ或电极Ⅱ的自腐蚀电位(Ek)、电偶电位(Eg)和电偶电流(Ig)。
（7）校准/测量：按下此键为校准状态，内部输入端与测量电极断开，接入一1KΩ标准电阻，可进行模拟极化状态下的校准，此键弹出时为测量状态。
2．后面板元件功能说明
CR-3型多功能腐蚀测量仪的后面板元件结构如图6所示。
图6. CR-3型多功能腐蚀测量仪后面板元件结构图
（8）电源插孔：交流220V输入
（9）电源开关
（10）调零Ⅱ：电压调零
（11）调零Ⅰ：电流调零
（12）数据输出：BCD代码数字打印输出，可接中腐防蚀科技发展公司产品CR-5
型数字打印机及其他型号打印机，可用于线性极化测量时极化电流和电偶腐蚀测量时电偶电流、电偶电位及自腐蚀电位测量的自动打印记录。本仪器数据输出为串行输出，接线图如图7所示。
图7. 打印输出接线说明
（13）直流输出：即模拟信号输出，接记录仪。E输出为电偶电位的输出端，I输出为极化电流或电偶电流Ig的输出端。
（14）6V插孔：直流6V输入
（15）0.5A电源保险丝
3．线性极化测量
（1）把电极插头插入“电极输入”插孔（1），按表3连接待测的三电极系统。
（2）接通电源，数码管亮，预热15min 。
（3）置“量程”（3）于2V挡，按下“Ek”键，数字显示值即为参比电极相对于工作电极的自腐蚀电位。负值表示工作电极电位高于参比电极电位，正值反之（注意：其符号与电化学理论中习用的“研究电极相对于参比电极的电位”的符号相反）。
化学小论文-金属腐蚀与防护
金属腐蚀与防腐 柯昌鑫 1303230011 新能源材料与器件 摘要：金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的本质和危害，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。 关键词：金属腐蚀本质危害防腐 引言：金属腐蚀研究的发展早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀。金属腐蚀问题有很多解决方法，随着科技进步，越来越多的金属防护方法面世，这些方法各有千秋，也有不足。 1.金属腐蚀的本质：金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。 2.金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 3.金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。 4金属腐蚀研究的发展：早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀，在这些箭镞表面上有一层致密的黑色氧化层，其中含铬2％左右,而青铜基体本身并不含铬。这一现象尚待研究。1830～1840年间英国法拉第确立了阳极溶解的金属量与所通过电量的关系，提出了关于铁的钝化膜生长和金属溶解过程的电化学本质的假设。后来又有人在锌溶解于硫酸的研究中，明确地提出了微电池理论。这些研究对电化学腐蚀理论的发展都极为重要。 5.金属腐蚀防护的方法： 5.1 改变金属的组成：这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。
金属腐蚀与防护
第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀
2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)
金属腐蚀与防护
摘要：本文论述了腐蚀的产生机理，从而探讨了防腐蚀的办法。文章介绍了金属腐蚀与腐蚀机理,详细综述了形成保护层、电化学保护法、缓蚀剂法等几种常见腐蚀防护方法的原理以及在金属腐蚀与防腐中的应用和研究进展。 关键词：金属腐蚀防护 金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。 腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国GNP的1%到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4.9%；1995年为3000亿美元，占国民经济总产值的4.21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属腐蚀的保护工作与发达的工业国家相比还有一段距离。据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中分析，中国石油工业的金属腐蚀损失每年约100亿人民币，汽车工业的金属腐蚀损失约为300亿人民币，化学工业的金属腐蚀损失也约为300亿人民币，这些数字都属于直接损失。如该报告中调查某火电厂锅炉酸腐蚀脆爆的实例，累计损失约15亿千瓦·时的电量，折合人民币3亿元，而由于缺少供电量所带来的间接损失还没有计算在内。所以说，金属腐蚀的损失是很严重的，必须予以高度的重视。金属腐蚀在造成经济损失的同时，也造成了资源和能源的浪费，由于所报废的设备或构件有少部分是不能再生的，可以重新也冶炼再生的部分在冶炼过程中也会耗费大量的能源。目前世界上的资源和能源日益紧张，因此由腐蚀所带来的问题不仅仅只是一个经济损失的问题了。腐蚀对金属的破坏，有时也会引发灾难性的后果，此方面的例子太多了，所以对金属腐蚀的研究是利国利民的选择。由于世界各国对于腐蚀的危害有了深刻的认识，因此利用各种技术开展了金属腐蚀学的研究，经过几十年代努力已经取得了显著的成绩。 金属防护的方法： 改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐腐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。 在金属表面形成保护层在金属表面覆盖各种保护，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法[3]。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法、物理方法和电化学方法实现的。该法就是使金属表面形成转化层和加上一层坚固的保护层，达到隔离大气保护金属的目的.如对金属表面实施电镀、化学镀以及氧化、磷化处理等，可使金属表面覆盖一层耐腐蚀的保护层;也可以对金属表面氮化。
材料腐蚀与防护
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 题目材料腐蚀与防护论文 学院环境与市政工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 完成时间2016年10月20日 华北水利水电大学
前言 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。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。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、缓蚀剂和电化学保护 关键词：金属腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀 Abstract:The serious damage to the national economy and the social life caused by the corrosion of engineering materials has been more and more recognized by people. The loss of metal corrosion is far more than the flood, fire, typhoon and earthquake disaster (average) the total loss, here does not include indirect losses due to corrosion caused by production downtime, and explosion caused by. Corrosion of metals in aqueous solutions is an electrochemical reaction. The formation of a corrosion cell isolation of anode and cathode area on the metal surface, the metal loses electrons in solution, a positively charged ion, this is a process that the anodic process of oxidation. With the development of the corrosion process, in most cases, cathode or anode process will be blocked by ionic corrosion products, leading to the proliferation resistance and corrosion speed is slow, this phenomenon is called polarization, the corrosion of metal decreases with increasing polarization. Factors affecting metal corrosion include internal factors Keyword :Metal corrosion Electrochemical corrosion
金属腐蚀与防护考试试卷(附实验)及答案
金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分） 钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀 二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。 三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /
四、计算：（共24分， 每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀 五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1
金属腐蚀与防护课后答案
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
化工设备的腐蚀与防护论文
化工设备的腐蚀与防护论文 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 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。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。
金属腐蚀与防护课后习题答案
腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关
防腐蚀论文
随着对经济效益的追求，必然趋动整个涂装工业的迅速发展，涂 装安全和清洁生产得到了政府和企业的重视，但目前涂装伤亡事故、 中毒事故、火灾爆炸事故频繁发生；从业人员的急、慢性苯中毒和粉 尘侵害等职业安全卫生问题比较突出，职业病人数居高不下；在涂装 过程中产生的废气、废水、废渣等三废问题也给环境造成了不同程度 的污染，影响生态平衡或直接危害了人类的健康，给国家财产和人民 生命财产造成了不同程度的损失。为了帮助企业加强作业安全防护措施，搞好车间设计，减少环境污染，构建和谐美丽环境，我中心决定 近期举办“涂装作业安全防护与清洁生产技术指导会”，此次会议将由 刘小刚主任、涂装安全作业泰斗宋世德副理事长和涂装泰斗林鸣玉副 理事长强强携手，结合实际案例对涂装安全防护清洁生产进行指导。 请各单位根据实际情况派员参加。具体事宜如下： 一、会议内容： Ⅰ涂装作业安全 1．涂装作业安全概述 2．涂装作业场所的燃烧爆炸的防护重点 2.1涂装作业场所燃烧的多发、常发、一触即发的决定因素 2.1.1 涂料及其辅料的主要物化特性 2.1.2 降服涂料燃烧爆炸的基本手段 3．涂装作业防护重点 3.1材料防毒重点 3.2安全卫生管理 3.3标准的实施与监管 3.4急救和应急措施 3.5安全培训教育 4．燃气的毒性，危险性及其一般防护知识 5．涂装安全标准查漏补缺 6．推荐常用的几个涂装安全设计参数 7．涂装作业外的几个常用重要安全‘标准’和‘手册’ Ⅱ涂装清洁生产 1．涂装过程的环保要求 1.1 世界各国对涂装过程的环保要求 1.2我国对涂装过程的环保要求2．涂装过程中三废治理的措施 2.1减少涂装材料中有害物质的含量 2.1.1 前处理材料的减少有害物质措施 2.1.2 涂料中减少有害物质措施 2.2减少废水、废气、废渣排放量的措施 2.2.1 减少废水排放措施 2.2.2 减少废渣排放措施 2.2.3 减少废气排放措施 2.3对排放出的三废中的有害物质进行处理技术 3．HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》3.1 HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》的内容3.2关于HJ/T293－2006实施的建议Ⅲ涂装车间的安全和环保设
金属腐蚀与防护论文
XXXXX 大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 毕业论文(设计) 论文题目金属腐蚀与防护 学生姓名 指导老师 学院XXXXXXXXXXXXXXXX学院 专业班级 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 完成时间 2014年3月20日
摘要 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。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。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀、缓蚀剂和电化学保护。 关键词：金属腐蚀防护电化学
目录 1前言................................................................... - 1 -2金属腐蚀综述........................................................... - 1 -2.1金属在水环境中的腐蚀原理........................................... - 1 - 2.2影响腐蚀的因素..................................................... - 1 -3腐蚀的防护............................................................. - 1 -3.1涂料............................................................... - 2 -3.1.1富锌防锈漆....................................................... - 2 -3.1.2氯化橡胶涂料..................................................... - 2 -3.1.3冷固化环氧树脂涂料............................................... - 2 -3.1.4环氧酯防锈涂料................................................... - 2 -3.2电镀............................................................... - 2 -3.2.1防蚀镀层......................................................... - 2 -3.2.2耐磨镀层......................................................... - 2 -3.2.3装饰性镀层....................................................... - 2 -3.3缓蚀剂............................................................. - 3 -3.4电化学防护......................................................... - 3 -3.4.1阴极保护......................................................... - 3 -3.4.2阳极保护......................................................... - 4 - 3.5合理的结构设计..................................................... - 4 - 4 结论 .................................................................. - 4 -
金属腐蚀与防护的理论和方法
金属腐蚀与防护的理论和方法 作者：张文谦， 蔡邦宏 作者单位：张文谦(广东五华二建工程有限公司)， 蔡邦宏(嘉应大学) 刊名： 内江科技 英文刊名：NEIJIANG KEJI 年，卷(期)：2011,32(3) 被引用次数：2次 参考文献(8条) 1.印永嘉;奚正楷;李大珍物理化学简明教程 1992 2.《表面处理工艺手册》编审委员会表面处理工艺手册 1991 3.建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 2002 4.建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 2002 5.建筑防雷设计规范 2000 6.邓海金;陈秀云重新架构一切一新材料 1998 7.傅献彩;沈文霞;姚天扬物理化学 1990 8.姚大均化学世界 2000 本文读者也读过(5条) 1.龙玉琴解读金属腐蚀与防护[期刊论文]-试题与研究(教学论坛)2010(22) 2.李润生金属腐蚀与防护[期刊论文]-表面工程资讯2010,10(4) 3.中国金属腐蚀与防护领域的开拓者,两院院士师昌绪获2010年度国家最高科学技术奖[期刊论文]-全面腐蚀控制2011,25(2) 4.王道前金属腐蚀的危害及其防范措施[期刊论文]-小氮肥2011,39(8) 5.陈墨关于CO2对常用管道金属腐蚀的研究[期刊论文]-石油和化工设备2006,9(3) 引证文献(2条) 1.熊惠萍金属腐蚀与防护技术探微[期刊论文]-新材料新装饰 2013(12) 2.鲜福灰关联因子分析法在金属腐蚀主因素辨识中的应用[期刊论文]-上海涂料 2013(4) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/d56287620.html,/Periodical_neijkj201103096.aspx
金属的腐蚀与防护知识点总结
第三单元金属的腐蚀与防护 知能定位 1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。 情景切入 铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中容易生锈？采取什么措施可以防止铁生锈呢？ 自主研习 一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀 （1）定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）实质 金属失去电子被氧化。 （3）类型 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2.电化学腐蚀 （1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 负极： 2Fe==4e-+2Fe2+； 正极： 2H2O+O2+4e-==4OH-； 总反应： 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。 最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O），反应如下： 4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3； 2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。 (2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。 负极： Fe==Fe2++2e-； 正极： 2H++2e-==H2↑; 总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑。 二、金属的电化学防护 1.金属的防护 （1）本质：阻止金属发生氧化反应。 （2）方法 ①改变金属内部结构，如制成合金等。 ②加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 ③电化学防护 2.电化学防护
金属腐蚀与防护实验指导书
金属腐蚀与防护实验指导书 课程编号：03030101 适用专业：金属材料工程专业 课程类别：专业教育课程 郝小军徐宏妍编
实验一 金属极化曲线测试 一、目的要求 1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。 2、绘制并比较一般金属（镁合金）和有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属的阳极极化曲线的异同，初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。 3、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数，了解击穿电位和保护电位的意义。 4、掌握恒电位仪的使用方法，了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。 二、基本原理 阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。图1是一条较典型的阳极极化曲线。 一般金属（镁合金）的阳极极化曲线为ax 曲线。对有钝化性能的金属（铝合金、不锈钢），曲线abcdef 是恒电位法（即维持电位恒定， 测定相应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从a 逐渐向正移动到到b 点时，电流也随之增加到b 点，当电位过b 点以后，电流反而急剧减小，这是因为在金属表面上生成了 一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到c 。在c 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进 入了钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。当使电位增高到d 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从 a 点到 b 点的范围叫活性溶解区，从b 点到c 点叫钝化过渡区，从c 点到d 点叫钝化稳定区， 过d 点以后叫过钝化区。对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度，对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。 若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钠化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护的原理。 用恒电流法测不出上述曲线的bcde 段。在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到b 点时，电位即由b 点跃增到很正的e 点，金届进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。 本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标上绘成E-i 曲线，即为恒电位阳极极化曲线。 E ,m V i ,mA/cm 2 图1 阳极极化曲线 有钝化性能的金属： abcdef ——恒电位法测定；abef ——恒电流法测定 一般金属：ax 曲线
论文-金属材料的腐蚀与防护
金属材料的腐蚀和防护 罗--（学号：1230060054） （-----大学物理与材料科学学院物理学1202班） 专题授课老师：---- 摘要：自从人类发现并使用金属到如今已有5000年的历史，然而人类在享受金属材料的使用带来便利的同时，也在苦恼着金属腐蚀带来的烦恼。人类在使用金属的同时，也在尽最大的努力对金属进行防护。金属的有效防护，一方面可以降低成本，提高劳动生产率，赢得最大的经济效应；另一方面对加强国防建设也有重要的意义。 关键词：金属材料腐蚀防护 引言：当金属和周围气态或液态介质接触时常常由于发生化学作用或电化学作用而逐渐损坏的过程成为金属腐蚀，每年金属腐蚀给国家带来巨大的经济损失，所以金属的有效防护对于一个企业和国家是至关重要的。 1.金属材料的腐蚀机理 1.1金属腐蚀的分类 按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池。金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。 1.2金属腐蚀的发生
自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。 1.3金属腐蚀的危害 金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的10% 。间接损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 2.金属腐蚀防护的方法 2.1 改变金属的组成 这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。2.2 形成保护层 在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护： （1）磷化处理: 钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸
2019年金属的腐蚀与防护
2019年金属的腐蚀与防护 篇一：金属的电化学腐蚀与防护知识点 【知识梳理归纳】 一、金属的电化学腐蚀1．金属的腐蚀(1)概念 金属或合金与周围的物质发生反应而引起损耗的现象．(2)实质 金属原子电子变成阳离子的过程．即金属发生了反应．(3)类型 根据与金属不同，可分为腐蚀和腐蚀． 2．化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体如(O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生而引起的腐蚀． 3．电化学腐蚀(1)概念 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化．（2）分类
以钢铁的腐蚀为例 【问题探究】将纯铁放入稀H2SO4中，发生的是析氢腐蚀吗？ 提示：不是．析氢腐蚀是指不纯的金属(或合金)接触到酸性较强的电解质溶液所发生的原电池反应而引起的腐蚀，纯铁与稀H2SO4发生的是化学腐蚀． 二、金属的防护 1．改变金属内部组织结构如制成等． 2．金属表面加保护层 如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化等方法．3．电化学保护 (1)牺牲阳极的阴极保护法——原理 被保护的金属上连接一种更的金属，被保护的金属作原电池的极．(2)外加电流的阴极保护法——原理
被保护的金属与电源的极相连，作电解池的极． 【自我诊断训练】 1．(20XX·福建高三质检)打开右图所示装置中的止水夹，一段时间后，可能观察到的现象是() A．烧杯中有气泡产生B．试管内有黄绿色气体产生C．铁丝网的表面产生锈迹D．烧杯内溶液变红色 2．下列关于金属腐蚀的叙述中，正确的是() A．金属被腐蚀的本质是M＋nH2O===M(OH)n＋n/2H2↑B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，首先是镀层被氧化C．金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D．常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀 3．如图所示，在水槽中装入蒸馏水后，铁块腐蚀速率的大小顺序正确的是() A．Ⅰ＞Ⅱ＞ⅢB．Ⅰ＞Ⅲ＞ⅡC．Ⅱ＞Ⅰ＞ⅢD．Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ
金属材料的电化学腐蚀与防护
金属材料的电化学腐蚀与防护 一、实验目的 1.了解金属电化学腐蚀的基本原理。 2.了解防止金属腐蚀的基本原理和常用方法。 二、实验原理 1．金属的电化学腐蚀类型 (1)微电池腐蚀 在 由于?O(Fe2＋/Fe)< ?O（Cu2＋/Cu），两者构成了宏电池，铁作为阳极，失去电子受到腐蚀（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下： 阳极反应式： Fe = Fe2＋＋2e－ 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Fe3[Fe(CN)6]2 (蓝色沉淀) 阴极(铜表面)反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 在阴极由于有OH－生成，使c(OH－)增大，所以酚酞变红。
②金属铁和锌直接接触，环境同上，则由于?O(Zn2＋/Zn)< ?O(Fe2＋/Fe)， 锌作为阳极受到腐蚀，而铁作为阴极，铁表面的氧气得电子后不断生成氢氧根离子，导致酚酞变红（属于吸氧腐蚀）。两极的电极反应式分别如下：阳极反应式： Zn = Zn2＋＋2e－ 3Zn2＋＋2[Fe(CN)6]3－= Zn3[Fe(CN)6]2 (黄色沉淀) 阴极（铁表面）反应式： O2＋2H2O ＋4e－= 4OH－ 三、实验用品 仪器：0mL小烧杯，小试管（3支），10mL小量筒（1只）铁片，铜丝，锌 丝，滤纸片（若干），塑料镊子，洗瓶，细砂纸（约3×3cm2）。 药品：NaCl（0.1 mo1·L－1），K3[Fe(CN)6]（0.1 mo1·L－1），乌洛托品(CH2)6N4（20％），CuSO4（0.1 mo1·L－1），HCl（0.1 mo1·L－1、6 mo1·L－1，浓），酚酞（0.5％），洗洁精，检验液（3％的CuSO4），磷化液（配方：H3PO4（85％）：45g·L－1，ZnO：28 g·L－1，Zn(NO3)2：28 g·L－1，NaF：2 g·L－1 ，HNO3（浓）：29 g·L－1）。 四、实验内容 1．金属的电化学腐蚀