武汉大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第十二章 不可逆电极过程 §3 金属的电化学腐蚀和保护

§3金属的电化学腐蚀和保护 金属腐蚀的分类： (1)化学腐蚀 金属表面与介 质如气体或非电解质溶液等因发 生化学作用而引起的腐蚀，称作 化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时 没有电流产生。 如将铁块放入稀硫酸中， HCI Zn+H2S04=ZnS04+H2

§3 金属的电化学腐蚀和保护 金属腐蚀的分类： （1）化学腐蚀 金属表面与介 质如气体或非电解质溶液等因发 生化学作用而引起的腐蚀，称作 化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时 没有电流产生。 如将铁块放入稀硫酸中， Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。 Zn HCl

(2)电化学腐蚀金属表面在介质如潮湿空气、电解 质溶液等中，因形成微电池而发生电化学作用而引起 的腐蚀称作电化学腐蚀。 electrons ● HCI

（2）电化学腐蚀 金属表面在介质如潮湿空气、电解 质溶液等中，因形成微电池而发生电化学作用而引起 的腐蚀称作电化学腐蚀。 Zn Pt HCl electrons

析氢腐蚀与吸氧腐蚀 如右图所示，空气中的C02 SO2等可溶解在水中形成电 H20 解质溶液，从而形成了原电 池。其中铁是阳极，发生氧 Fe 化反应；铜是阴极，发生还 原反应。 负极：Fe→Fe2+2e (Fe被腐蚀) 正极：（析氢腐蚀)2H++2e→H2 (吸氧腐蚀)1/202+2H++2e→H20

析氢腐蚀与吸氧腐蚀 如右图所示，空气中的CO2， SO2 等可溶解在水中形成电 解质溶液，从而形成了原电 池。其中铁是阳极，发生氧 化反应；铜是阴极，发生还 原反应。 负极：Fe→Fe2++2e （Fe被腐蚀） 正极：（析氢腐蚀）2H＋＋2e→H2 （吸氧腐蚀）1/2O2＋2H＋＋2e-→H2O Fe Cu H2O

析氢腐蚀 RT In ZF 吸氧腐蚀 RT 02=002H,0r In- 2F 1/2 因为000，r=1229V>0H,=0,易知0>01。 说明吸氧腐蚀比析氢腐烛严重得多

2 + H 1 2 H  =- ln RT a ZF a 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 + 2 2 + 2 o 2 O ,H O,H 2 1/2 H O 1 = - ln 2    RT F a a + + 2 2 2 o o H O,O ,H H ,H 因为   =1.229V> =0 ，易知 。 说明吸氧腐蚀比析氢腐蚀严重得多。   2 1 >

影响金属表面腐烛的主要因素 φ 1.金属的可逆电极电势： 阴 2.氢、氧在金属表面的 超电势： 腐蚀 3.金属的极化性能 4.电解质溶液的组成 小腐蚀 Inj

1. 金属的可逆电极电势; 2. 氢、氧在金属表面的 超电势； 3. 金属的极化性能 4. 电解质溶液的组成 影响金属表面腐蚀的主要因素

金属的防腐 (1)在金属表面涂敷各种保护层 (a)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。 ()金属保护层在金属表面用电镀或化学镀的方 法镀上Au,Ag,Ni,Cr,Zn,Sn等金属，保护内层 不被腐蚀。保护层可分为阳极保护层和阴极保护层

金属的防腐 （1）在金属表面涂敷各种保护层 (a)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。 (b)金属保护层 在金属表面用电镀或化学镀的方 法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层 不被腐蚀。保护层可分为阳极保护层和阴极保护层

(2)加缓烛剂 在原电池的体系中加缓烛剂， 改变介质的性质，降低腐蚀速度。 (a)钝化促进型：铬酸盐，亚硝酸盐等； (b)形成沉淀膜：聚磷酸盐，聚硅酸盐等； (©)形成吸附膜：有机物分子，含有能吸附于金属表 面，电负性大的N,O,P,S的阴性基， 和阻碍腐烛性介质与金属表面接触 的非极性基（烷基）

（2）加缓蚀剂 在原电池的体系中 加缓蚀剂， 改变介质的性质，降低腐蚀速度。 (a) 钝化促进型：铬酸盐，亚硝酸盐等； (b) 形成沉淀膜：聚磷酸盐，聚硅酸盐等； (c) 形成吸附膜：有机物分子，含有能吸附于金属表 面，电负性大的N,O,P,S的阴性基， 和阻碍腐蚀性介质与金属表面接触 的非极性基(烷基)

(3)电化学保护 1.保护器保护 将电极电势较低的金属和被保护的金 属连接在一起，构成原电池。电极电势较低的金属作为 阳极而溶解，被保护的金属作为阴极而避免腐蚀。又称 牺牲阳极保护法。 2.阴极电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。 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

（3）电化学保护 1．保护器保护 将电极电势较低的金属和被保护的金 属连接在一起，构成原电池。电极电势较低的金属作为 阳极而溶解，被保护的金属作为阴极而避免腐蚀。又称 牺牲阳极保护法。 2．阴极电保护 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。 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

金属的钝化 活性溶解区 过渡钝化区 过钝化区 B 稳定钝化区 D φ 临界钝化电位

金属的钝化 活性溶解区 过渡钝化区 稳定钝化区 过钝化区 临界钝化电位