金沙威尼斯(wns)欢乐娱人城-中国官方网站金属大气腐蚀防锈金属防锈知识 金属的大气腐化 罗永秀 （武汉资料保护研究所430030） 1.1金属的腐化 金属腐化是一门专门的学科。金属资料与周围介质接触发生化学或电化学作用而产生的 破坏现象叫金属的腐化。腐化产物因金属种类和接触介质的不同样而异，关于钢铁的腐化产物， 人们习惯称其为锈，锈蚀的过程叫生锈。 金属的腐化是其在热力学上不牢固这一固有特点所决定的，是不需外力作用的自觉过 程。以铁为例：铁从复原态到氧化态，其自由能是减小的，变化过程是自觉的，即金属铁在 大气条件下成为氧化铁（锈）的过程是一种自然过程。 F127.2kJ 除了金、铂等贵金属在自然界中以原子态存在外，大部分工业上常用的金属如铁、铝、镁、钠等均以离子态存在，它们的原子态不牢固，在自然条件下会发生锈蚀。 1.2金属的化学腐化 金属与周围介质直接的化学作用，不陪伴电流发生的腐化叫化学腐化。金属制品在干燥的大气中与空气中的O2金沙威尼斯(wns)欢乐娱人城-中国官方网站、H2S等起化学作用，在金属表面形成一层金属氧化物：如 Fe→Fe2O3 Al→Al2O3 Cu→CuS 平常情况下，这是一层极薄的不可以见的膜，若这层膜紧紧地吸附在金属表面，并且是完满致密的，则它将减缓或阻拦氧等的侵入，使腐化速度快速降低，如铝在空气中的氧化就属于这一类。若空气中有硫化物，由于金属硫化物的导电性比其氧化物好，因此，形成的膜会较厚，但随着膜层的变厚，腐化也很快就减慢，因此，化学腐化关于金属在大气中的腐化而 1 言其实不是主要的。 1.3金属的电化学腐化 金属与周围介质作用，同时陪伴有电流发生的腐化叫金属的电化学腐化。金属的电化学 腐化过程与原电池的作用相像。 在原电池模型中金沙威尼斯(wns)欢乐娱人城-中国官方网站，由两种不同样的纯金属组成电极对，两种金属的电位差为电子的流动提 供了动力，而在现实中，金属在大气条件下的腐化大多是单金属的，它的腐化是怎样进行的？ 下面仍以铁为例加以分析： ⑴钢铁其实不是纯铁，其中有渗碳体和石墨，不同样的成分其电极电位不同样，金属资料晶格弊端和应力散布不均等都会带来电位的差别，这就为电子流动供应了动力。 ⑵嵌在钢铁中的石墨、渗碳体、晶格弊端等与本体亲密相连，为电子运动供应了通路。 ⑶在大气条件下，雨水、凝露和雾霜及空气中的水分等均会在钢铁制品表面形成一层 水膜，空气中的氧、二氧化碳及其余物质会溶入或混入其中，这就组成了电解质。 分析表示：钢铁在大气条件下，其表面具备组成电池的条件，由于所含的渗碳体和石 墨等作为阴极的地区均很小，也称为微阴极，组成的腐化电池也叫微电池，因此，金属在大 气条件下的腐化也叫金属的微电池腐化，它是在大气条件下，金属腐化破坏的主要原因。 阻拦或减缓金属腐化的微电池过程即可阻拦或减缓金属的大气腐化。 1.4金属大气腐化的特点 在润湿的大气中，金属表面会形成一层水膜，空气中的CO2、O2、SO2等气体的溶入， 使之成为电解液，为金属的腐化供应了条件，平常这层水膜极薄，因此金属在大气条件下的腐化是在极薄液膜下的电化学腐化。 由于这层液膜平常是凑近中性的，氢离子浓度很低，在微电池的阴极平常是氧的复原过程。 阳极：Fe-2eFe2 阴极： 1O2 H2O 2e 2OH 2 阴极和阳极产物联合： Fe2 2HO Fe(OH)2 产物进一步与氧作用： 4Fe(OH)2O2 2H2O 4Fe(OH)3 我们实质看到的铁锈是铁的各样氧化物和氢氧化物的混淆物，呈褐色松懈状态。 2 1.5金属大气腐化的速度 我们以图1的铜锌原电池为例，分析腐化速度与哪些因素有关。 K1 V K2 × e e H2 Zn2+ H + 2 H+ Zn Zn H + Cu 阳 阴 H+ — Zn 2 H + + 稀H2SO4 图1.铜-锌原电池简图 当合上K1时，可测得电位差约0.7V。 当合上K2时，小灯炮会亮，即有电流经过。 锌为阳极（负极）失去电子： Zn-2eZn2锌离子进入溶液中。 铜为阴极（正极），电极周边的H+获得电子： 2H2eH2氢气析出金沙威尼斯(wns)欢乐娱人城-中国官方网站。 组成上述电池的条件： ⑴不同样的金属（产生电位差）； ⑵导线（供电子流动）； ⑶电解质（供离子搬动）。 3 原电池导通的结果：锌电极渐渐溶入溶液中，即被腐化掉。 不同样的金属组成原电池时，其得失电子的难易程度是不同样的，平常用金属的电极电位来 权衡之。电极电位愈小的金属愈易失去电子。金属的标准电极电位可在有关资料上查到，在 特定条件下的电极电位也可经过相应的公式求得。 进一的试验表示：当将K2合上时，小灯泡点亮，但很快就变暗，若断开K2片晌再合 上，又会出现上述现象。小灯泡变暗，即电子流量减少，也即推动电子前进的电位差减小， 或阻抗变大。下面从电池的组成来分析哪些因素影响电池电化学过程的进行： 表1.电池阻抗分解 序号阻抗根源原电池腐化微电池对总阻抗的影响 1 导线 外电路中的导线,不受时间影 响,随温度变化也不大 2 电解质 在电解质中离子导电 ,阻力不 大 3 阳极 随电化学过程的进行 ,由于双 电层中的正离子累积 ,使电极 电位高升(变正)  阴极和阳极亲密相连取可不考虑 代了外面电路中的导线 在液膜中,离子导电阻力在大气条件下,平常液膜的阻 不大抗不大。 微阳极，电极电位正移阳极电位高升,也叫阳极极化 致使电池两极间电位差下降 4 阴极 由于双电层中的离子扩散受 微阴极，电极电位负移 阴极电位下降,也叫阴极极化 阻,使电极中电子累积 ,致使电 致使电池两极间电位差下降 位降低(变负) 在大气条件下，平常空气中的水分足以在金属表面形成完满的液膜，为金属表面的微电 池供应条件，因此，在大气条件下的金属腐化主要与微电池的阳极和阴极过程有关。电极的 极化致使两极间的电位差下降，使腐化速度减慢，甚至停止。若这种极化是以阳极过程为主，则腐化速度就由阳极控制，反之则由阴极控制，当阳极和阴极极化程度周边时，金属的腐化速度属混淆控制。任何能惹起阳极或阴极极化的方法，都能使金属的腐化速度变慢或停止，这就是人们可以采用各样方法防锈的理论基础。 1.6防备金属大气腐化的常用方法 防备金属锈蚀的方法好多，常用的几种方法以下： 4 ⑴暂时性防锈资料防锈 水基防锈剂防锈、气相防锈资料防锈、防锈油脂防锈、可剥性塑料防锈。 ⑵干燥空气封存防锈 ⑶包装空间充氮气防锈 ⑷提高金属资料的耐蚀性 ⑸形成永远性保护膜 磷化、发黑、电镀、喷涂、物理聚积、涂料等。 5 内容总结 （1）金属防锈知识 金属的大气腐化 罗永秀 （武汉资料保护研究所430030） 1.1金属的腐化 金属腐化是一门专门的学科 （2）金属资料与周围介质接触发生化学或电化学作用而产生的 破坏现象叫金属的腐化 （3）若空气中有硫化物，由于金属硫化物的导电性比其氧化物好，因此，形成的膜会较厚，但随着膜层的变厚，腐化也很快就减慢，因此，化学腐化关于金属在大气中的腐化而

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