金属的腐蚀和防护(教案)

金属的腐蚀和防护(教案)（精选12篇）

篇1：金属的腐蚀和防护(教案)

第二节 金属的腐蚀和防护（第１课时）

榆中七中

孙志彪

【教学目标】：

1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响．

2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因

3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施，【教学重点】：金属电化腐蚀

【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀

【教学方法】：启发式、讨论式、实验法

【教具】：实验投影仪

教学过程：

【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。

三个小组代表分别发言

【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。

【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明：

【板书】金属的腐蚀与防护

【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：

【板书】金属腐蚀的实质：M → Mn++ ne-金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀 【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀?

【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。

【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。

【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。

【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。

【课件演示】铜-锌原电池实验

做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。

【投影、复习】原电池反应：Zn(-)： Zn→ Zn2+ +2e-(氧化反应)

Cu(+)： 2H++ 2e-→ H2↑(还原反应)

总的反应方程式： Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑

【启发】铜-锌原电池实验可看作锌被腐蚀的过程，属于哪类金属腐蚀？

【回答】电化学腐蚀，【讨论】（全班分小组讨论,小组代表小结.）问题：

1、电化学腐蚀的形成条件和特征。

2、化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系。

【结论】

1．电化学腐蚀形成条件：不纯金属或合金、电解质溶液环境。

特征：原电池反应，并伴有电流的产生。

2．化学腐蚀：金属直接跟物质接触发生化学反应。

电化学腐蚀：原电池反应。

在一般情况下，这两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多。

【提问】通过对实验的研究，大家是否对电化学腐蚀有了进一步的了解。请问：电化学腐蚀的实质是什么？

【学生回答】原电池反应，较活泼的金属失去电子被腐蚀发生氧化反应，并伴有电流的产生。

【展示】铁钉（预先做好实验：一个浸没在水里、一个一半浸没在自来水中）的腐蚀

【师生共同讨论】运用原电池原理分析钢铁腐蚀的成因。教师随着学生的认知需要不断改变决策。

【课件演示】钢铁的电化学腐蚀，创设情景，引出析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

【归纳分析】铁锈的生成不可缺少的是空气和水。钢铁是铁碳合金，在干燥的空气里不易腐蚀，但在潮湿的空气里，在钢铁的表面形成了一层电解质溶液的薄膜，它跟钢铁里的铁和少量的碳在钢铁制品表面形成了无数微小的原电池，加快了钢铁的腐蚀。

【板书】钢铁腐蚀： Fe(-)2Fe → 2Fe2++4e-

C(+)2H2O + O2 + 4e-→ 4OH-

【过渡】我们学习了有关金属腐蚀的知识，并了解了金属腐蚀主要是由原电池反应而引起的电化学腐蚀。金属腐蚀虽然有害，有时却可以利用。例如，工业上通过控制一定条件，利用Fe3+腐蚀铜板来制备电子线路板就是利用金属腐蚀的一个很好例子。但是，金属腐蚀大多数是有害的，是须防止的。

【小结】电化学腐蚀分类： 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强（pH＜5.6）水膜酸性很弱或中性 电 极 负 正 总反应方程式 联系 吸氧腐蚀更加普遍，危害更大。

【提问】大多数金属腐蚀我们是要防止的。那么，怎么样来进行金属的防护呢？

【启发】从中你收到了什么启发？

【课堂总结】

【随堂练习】1、2、3

篇2：金属的腐蚀和防护(教案)

一、教学设计

在高中课程标准必修教科书化学2中，已经介绍了化学能与电能的转换，即原电池的相关知识。本节是在此基础上，引导学生了解金属的腐蚀原理和防护方法等。

本节包括两部分内容：金属的腐蚀和金属的防护。

金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀两部分内容。在化学腐蚀中，以家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而食品罐头放在南极已差不多90年了，却很少生锈为例（图3-14），强调温度（反应条件）对化学腐蚀的影响比较明显。在电化学腐蚀中，通过“科学探究”，让学生设计实验探究铁钉锈蚀需要哪些条件，以及在什么条件下锈蚀速率较快，引出电化学腐蚀。为了降低难度，教科书中没有出现“吸氧腐蚀”和“析氢腐蚀”这两个名词，只是介绍了钢铁发生电化学腐蚀时在正极上发生的这两类原电池反应。最后强调指出化学腐蚀和电化学腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。

由于对金属防护常用的方法，学生已经有许多生活经验。因此，教科书通过图示（图3-16和图3-18）和活动（2个“思考与交流”）的方式，由学生自己总结，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的。最后介绍了牺牲更活泼金属的防护方法。同样，为了降低难度，未出现“牺牲阳极的阴极保护法”这个名词，而是简单介绍这种保护方法的原理及其应用。

本节教学重点：金属的电化学腐蚀原理，金属防护的常用方法和意义。

本节教学难点：金属的电化学腐蚀原理。教学建议如下： 1准确把握教学要求。

金属的腐蚀和防护属于化学学科的基础知识。对于选修《化学与生活》模块的学生来说，课程标准对这部分内容的要求是比较低的：能够“描述金属腐蚀的化学原理，知道金属防护的常用方法，认识防止金属腐蚀的重要意义”。因此，教学过程中要准确把握教学要求，不宜加深和拓宽，以免加重学生的学习负担。

例如，对于钢铁发生电化学腐蚀的原理，只要求学生知道在负极上铁失去电子而被氧化成Fe2+，在正极上发生的反应有O2得电子和H+得电子两种情况，而发生哪种反应是和钢铁表面吸附的水膜酸性有关。不要把电化学腐蚀分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀来加以对比和强化。

2充分发挥图画的直观教育效果。本节中图画较多，图画和图注中包含了丰富的信息，这些信息都和正文内容有密切的联系。教学过程中应当挖掘这些图画的教育内涵，充分发挥其直观教育效果。需要注意的是，有的图注提出了一些问题，这些问题有的是强化某些观念，如图3－14是强调温度对化学腐蚀的影响，图3-17则是说明介质对金属腐蚀的影响；有的则属于开放性问题，如图3-18中的问题等，教学过程中对这些问题要引导学生积极思考。

3密切联系学生的生活实际，激发学生的学习兴趣。

金属的腐蚀和防护与学生的生活实际联系较为密切，教学过程中要充分利用这一点，调动学生学习的积极性。教科书中已经给出了一些例子，教师还可以作一些补充。例如，做饭用的铁锅日久天长越用越薄，炼钢倾倒钢水时钢花四溅，轧钢时火红的钢锭被氧化后层层脱落等都是发生的化学腐蚀。即在高温下，铁与空气中的氧气发生反应生成四氧化三铁。教学设计参考：

【教学设计1】

问题引入：列举生活实例→提出问题：金属腐蚀有哪些危害？金属为什么会被腐蚀？→探究金属腐蚀发生的条件→金属腐蚀的分类→多媒体展示：化学腐蚀和电化学腐蚀→电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的本质→讨论：金属腐蚀的防护思路和方法→思考与交流。

【教学设计2】 实验引入（提前做好实验，课上分析结果）：不同条件下铁钉的锈蚀→分组设计、操作→分析不同的实验结果→归纳：金属腐蚀的原因→金属腐蚀的分类→电化学腐蚀的原理：电极反应→金属腐蚀的本质→思考：金属腐蚀的防护思路和方法→多媒体展示：生活中防止金属腐蚀的常用方法。

二、活动建议 【科学探究】

这个探究包括两个方面： 1铁钉锈蚀需要哪些条件？ 2在什么条件下铁钉锈蚀速率较快？

关于铁钉锈蚀需要哪些条件的探究，初中已经做过，学生有知识基础，此处起一个回忆、复习的作用。本探究的第二个目的是让学生观察、比较铁钉和电解质溶液接触时与没有和电解质溶液接触时锈蚀的快慢，从而引出电化学腐蚀的原理。

该探究活动可以采取先共同讨论、后分组实验的方法。另外，由于铁钉的锈蚀实验需要的时间较长（大约一周左右），所以教师应合理安排时间，使学生充分做好预习和讨论工作。

可参考以下思路进行实验方案设计，也可以设计别的方案。将五根洁净无锈的铁钉分别放入五支试管中。

1在第一支试管中加入经煮沸后迅速冷却的蒸馏水，使蒸馏水浸没铁钉，然后加入适量植物油以隔绝空气，使铁钉只与水接触，不与空气接触；

2在第二支试管中放入棉花和干燥剂CaCl2，并塞上塞子，使铁钉只与空气接触，不与水接触；

3在第三支试管中加入蒸馏水至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与水接触，又与空气接触；

4在第四支试管中加入NaCl溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与NaCl溶液接触，又与空气接触；

5在第五支试管中加入CH3COOH溶液至浸没1/2的铁钉，使铁钉既与CH3COOH溶液接触，又与空气接触。

观察以上试管的反应现象，可以得出铁钉与空气、水同时接触才会发生锈蚀；与NaCl溶液、CH3COOH溶液等电解质溶液接触会加速铁钉的锈蚀等结论。

三、问题交流 【思考与交流1】 为了防止自行车的金属构件生锈，主要采取在金属构件的表面上加防护层的方法。例如，在链条和齿轮上涂机油；在车架和挡泥板上烤一层漆；将车座弹簧用一层“烤蓝”(四氧化三铁保护层)保护；将车把、钢圈和车辐条进行电镀(车把、钢圈一般釆用三层电镀：底层镀铜、中间镀镍、表层镀铬，车辐条表面一般镀锌)，等等。此外，用不锈钢制作车辐条，用铝合金代替钢铁制作一些构件等也是防止自行车的金属构件生锈的常用方法。

【思考与交流2】

金属防护的方法很多，主要从金属的本性和介质两个方面考虑，如改变金属的内部组织结构、在金属表面覆盖保护层和电化学保护等。

1改变金属的内部组织结构

例如，把铬、镍等合金元素加入普通钢中制成不锈钢，就大大增强了钢铁的抗腐蚀能力。

2在金属表面覆盖保护层

在金属表面覆盖致密的保护层，从而使金属制品跟周围介质隔离开来，这是一种普遍采用的防护方法。

以钢铁的防护为例，根据保护层成分的不同，可分为如下几种：（1）在钢铁表面涂油漆或油脂、喷漆或喷塑、覆盖搪瓷或塑料等物质，使钢铁制品不与空气或水接触，能有效地防止钢铁被腐蚀。

（2）在钢铁表面镀上一层其他金属，如Zn、Sn、Cr和Ni等。这些金属能氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。

3电化学保护法

电化学保护法就是利用原电池的反应原理，把引起金属发生电化学腐蚀的原电池反应消除，从而达到防止金属腐蚀的目的。此处只要求学生了解教科书中介绍的牺牲更活泼金属的保护法。

此外，减少腐蚀介质的浓度，控制环境的温度和湿度，在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（称为缓蚀剂）等都能减少和防止金属腐蚀。

【思考与交流3】

这个活动具有开放性。三种防锈方法都有优缺点，不管学生选择哪种方法，只要能说出理由即可，答案不强求一致。本活动主要培养学生综合考虑问题的能力和发表自己见解的能力等。

活动参考： 方法a(涂油漆)的优点是成本较低，缺点是油漆层容易脱落，保护作用一般，不太适合大桥要使用多年的要求，而且也不适合在风景区使用。

方法b(使用镀铬的钢)的优点是保护作用优良，外表美观，适合在风景区使用。

方法c(使用不锈钢)的优点是保护作用优良，外表美观，但成本较高，应酌情考虑。

四、习题参考

1（1）铁制品与氧气（或空气）和水（或水蒸气）同时接触才会发生锈蚀。与电解质溶液接触、温度升高等都会加速铁制品锈蚀。

（2）由于月球上没有空气（目前人类尚不能确定月球上是否有水存在），所以铁在月球上不会生锈。

（3）因为新疆吐鲁番空气干燥，所以与海南省相比，在吐鲁番铁生锈相对慢一些。

2金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程，即金属在腐蚀过程中发生了氧化还原反应。3（1）铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，能覆盖在铝表面，从而保护里层的铝不再与氧气反应。因此，铝不需要特别处理就具有抗腐蚀能力。

（2）从钢和铁的物理性质如强度、硬度以及价格等角度考虑。（3）和（4）主要从防止钢铁生锈的成本角度考虑。

5本题是开放式习题。每种钢铁制品可以有多种防锈方法，如有的水龙头是不锈钢的，有的是镀铬的；有的电冰箱和洗衣机表面是喷漆的，有的是喷塑的，等等。

参考：

(2)邮筒、(7)钢制窗框、(8)健身器材、(10)农用机械、农具和(11)城市道路护栏等钢铁制品常采用喷漆的方法来防锈；

(1)炊具、餐具和(12)汽车尾气管等常用不锈钢制造以防锈；(5)罐头盒常采用马口铁制造以防锈(马口铁是在钢上镀上一层无毒而又耐腐蚀的Sn)；

篇3：金属材料的腐蚀与防护

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, 因为铁的电极电位总比氧的电极电位低, 所以铁是阳极。遭到的腐蚀不管是化学腐蚀还是电化学腐蚀, 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

海洋腐蚀是金属与周围海洋环境发生化学或者电化学反应而产生的一种破坏性腐蚀。很多金属元素如铜、铁、镁等在自然界都是以化合物的形式存在, 也就是它们的最稳定态———氧化态存在。人们通过冶炼时使这些元素吸收并储存一定能量后变为中性金属态, 相对于氧化态而言, 这是种能量较高的不稳定态, 在合适的条件下便自发的便会为稳定的氧化态。中性金属态到氧化态的转变的吉布斯自由能小于零, 可自发进行;从热力学上来讲, 海洋腐蚀上由于金属与其周围介质构成一个热力学不稳定的体系, 此体系具有自发的从这种不稳定状态趋向稳定状态的倾向。

2 金属材料海洋腐蚀的防护

整个腐蚀反应过程, 包括四大步骤:一是去极化剂到达金属表面的传质过程。二是阳极反应过程。三是与阳极反应过程同时进行的去极化剂还原的阴极反应过程。四是腐蚀产物离开金属表面或转化为其他化合物的过程。

2.1 电化学保护

电化学保护分为阴极保护和阳极保护。阴极保护的原理如下:利用电化学原理, 将被保护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀;将被保护金属进行外加阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法叫做阴极保护法。

阴极保护有包括外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。外加电流法是将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两极, 被保护金属为阴极, 这样就使被保护金属免受腐蚀。牺牲阳极保护法是将活泼金属或其合金连在被保护的金属上, 形成一个原电池, 这时活泼金属作为电池的阳极而被腐蚀, 基体金属作为电池的阴极而受到保护。外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源 (如蓄电池、直流发电机、整流器等) 提供的;而牺牲阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。为了有效地发挥保护作用, 牺牲阳极的电位要足够负, 阳极极化率要小, 特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜, 阳极溶解要均匀。

2.2 金属的磷化处理

钢铁制品去油、除锈后, 放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡, 即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜, 这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色, 厚度一般为5~20μm, 在大气中有较好的耐腐蚀性。膜是微孔结构, 对油漆等的吸附能力强蚀。

2.3 覆盖层保护

基底材料和覆层材料组成复合材料, 可以充分发挥基底材料和覆层材料的优点, 满足耐蚀性, 物理、机械和加工性能, 以及经济指标多方面的需要。覆盖层的保护效果和使用寿命取决于三个方面的因素:覆层材料在使用环境中的耐蚀性、强度、塑性和耐磨性。覆层的均匀性、孔隙和缺陷。覆层与基体金属的结合力。覆盖层保护又分为金属保护层、化学转化膜、非金属保护层。金属保护层包括金属镀层、金属衬里、双金属复合板;化学转化膜包括阳极氧化、化学氧化、磷酸盐处理、草酸盐处理、铬酸盐处理;非金属保护层包括油漆涂料、塑料涂覆、搪瓷、钢衬玻璃、非金属材料衬里、暂时性防锈层。

聚氨脂涂料、乙烯基涂料等。防护涂层应有尽可能低的透水性、透氧性、透离子性, 以及良好的工艺性如附着力、固化收缩率等。

3 金属腐蚀防护的发展方向

腐蚀破坏遍及国民经济和国防建设的各个部门。随着工业的发展, 广泛地采用在高参数条件下的强化生产工艺。在这些生产工艺中, 普遍涉及高温、高压、强腐蚀性介质、高负荷应力或高热流、高质流等高参数条件下的强化操作, 从而对材料保护提出愈来愈高的要求。如果不能切实可靠地解决腐蚀问题, 它往往会引起突发的恶性事故, 造成巨大的经济损失, 严重的社会后果和影响战备。因此, 腐蚀科学与保护技术的研究与发展, 将直接影响到国民经济与国防建设所有部门的安全保障、经济效益和发展水平。

摘要：金属材料的海洋腐蚀机理, 包括电化学腐蚀、微生物腐蚀, 重点讲述金属材料的各种防腐蚀方法, 包括电化学保护法、加缓蚀剂保护法、覆盖层防腐蚀、微生物防腐方法;并且分析了金属材料的海洋腐蚀与防护材料的发展方向。金属的腐蚀现象和机理比较复杂, 但可以通过合理地选用材料、有效地采取防腐蚀措施来减缓金属材料的腐蚀速度, 这对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率都具有十分重要的意义。

关键词：防护金属材料,腐蚀,防护

参考文献

[1]于静敏, 陈学青, 付占达.海水及模拟海水介质中铜缓蚀剂缓蚀机理的研究进展[J].清洗世界, 2007,

[2]曹楚南.金属电化学腐蚀基本原理 (下) [J].冶金建筑, 1981, (6) .

篇4：金属腐蚀与防护概述

一、无铬钝化处理技术

1.钼酸盐、磷／钼酸盐钝化处理

钼与铬同属ⅥA族，是一种有希望替代铬酸盐的物质。钼酸盐早已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂和钝化剂。英国Loughborough大学的Bijimi等研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性和锌表面的化学浸泡处理。在腐蚀试验中，钼酸盐转化膜的耐蚀性不如铬酸盐转化膜。近年来的研究表明在磷/钼酸盐钝化液中掺杂有机/无机缓蚀剂，能更进一步提高转化膜的耐蚀性。宫丽等采用在钼酸盐钝化液中加入适量H3PO4、SiO2、Ti(Ⅳ)盐等添加剂，对钼酸盐钝化膜改性的Mo-P-Si-Ti复合钝化膜，并讨论了钝化膜的成膜机理和防蚀机理。

2.硅酸盐钝化处理

硅酸盐处理具有成本低、钝化液稳定性好、使用方便、无毒、无污染等优点，但耐腐蚀性能较差。为了增强膜层耐蚀性，钝化液中常加入一些有机促进剂，如水溶性阴离子型丙烯酸胺、硫脲等化合物。

3.稀土盐钝化处理

金属的稀土钝化处理方法通常比较简单，一般只要将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间（化学浸泡法）或将金属作为阴极通电极化（阴极极化法），便可使金属钝化，即在金属表面形成稀土钝化膜，钝化过程的工艺条件对稀土转化膜的形成及其性能有很大影响。

（1）化学浸泡法。化学浸泡法即将金属置于含稀土离子的溶液中，浸泡一段时间完成钝化的方法。钝化时所用的钝化处理溶液有两类：一类是单一的稀土盐溶液(有时含有NaCl)；另一类是溶液中除含有稀土盐外，还含有强氧化剂和成膜促进剂或辅助成膜剂等添加物。

（2）阴极极化法。阴极极化法是将置于稀土盐溶液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理的方法。该方法能在较短时间内使金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有氢气析出，使转化膜出现较多微孔，且与金属层的结合强度低，进而导致稀土转化膜的耐蚀性下降。阴极极化法处理后得到的稀土转化膜耐蚀性低于化学浸泡法，因此阴极极化法应用很少。

4.钨酸盐、钛、锆、铪系钝化处理

含锆溶液代替铬酸盐用于铝基表面的预处理已被确认，锆基无铬钝化液也可处理锌基表面，作为涂漆的前处理，而一般不作为最终处理。锆基无铬钝化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。锆系处理铝合金的耐腐蚀能力同铬酸盐接近。

5.硅烷钝化处理

硅烷特殊的结构特征决定了它可以与金属形成Si-O-Me(Me表示金属)化学结合键，从而可以提高涂层与金属基体的化学结合力。

以硅烷为主的金属表面防锈技术具有以下优点：工艺过程简单，无毒、无污染，适用范围广，成本低，防腐效果优于传统的磷化、钝化工艺，经硅烷处理过的金属表面对有机涂层的胶粘性能优异。如能实现工业化生产，必将对金属材料表面处理行业带来深远的影响。

二、硅烷偶联剂简述

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂，主要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂的种类繁多，主要有硅烷偶联剂、钦酸酯偶联剂、铝酸酷偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂等。其中，硅烷偶联剂(Silane coupling agents，简称“SCA”或“硅烷”)是应用最早、最广泛的偶联剂，它发展至今已有近70年的历史。现在，硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的连接表面，己经被广泛应用在汽车、航空、电子和建筑等行业中。

三、金属表面硅烷化的研究进展

硅烷偶联剂并非一种新材料，但其用于金属防腐和金属材料表面预处理中却是一个新兴的领域。以硅烷偶联剂为主的金属表面防锈技术能满足以下几个要求：

化学药品和处理步骤经济合理；

无环境污染；

在干湿条件下为涂层与金属基体提供优异的结合力；

能使金属表面钝化。

篇5：金属的腐蚀和防护(教案)

公开课教案

第四节 金属的电化学腐蚀与防护

一、教学目标 1．知识与技能目标

（1）知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。（2）能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。（3）知道防护金属腐蚀的方法。2．过程与方法目标

（1）学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。（2）从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。3．情感态度与价值观目标

（1）通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣.（2）通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作,共同研究，探讨科学问题。（3）通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。

二、教学重难点

教学重点 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。教学难点 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理。

三、教学内容安排

（一）本节内容在教材中的地位

“金属的腐蚀与防护”始终是一个世界性的异常棘手的科技难题。本节开篇提供的统计资料——“发达国家每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占全年国民生产总值的2%～4%”，远远超过各种自然灾害造成损失的总和，这无疑会给人们一个重要的警示：金属腐蚀，不可等闲视之！金属曾是人类文明发展的历史标志，如铜器时代、铁器时代。在现代社会中，钢铁等金属材料的产量和质量仍是反映国民经济发展水平的重要指标。然而人们对随处可见的金属腐蚀现象早已习以为常，不以为怪。因此，本节教学一方面是让学生了解金属发生腐蚀的原因及现代防腐措施，同时还要让学生知道：防止金属腐蚀，任重道远。

本节处于该章的最后一节，在学习了原电池原理及电解池原理的基础上展开，介绍了金属腐蚀造成的严重危害、电化学腐蚀的原理及防止金属腐蚀的几种方法，重点是掌握金属电化学腐蚀（析氢腐蚀和吸氧腐蚀）的本质（金属表面形成了微型原电池），同时指出，人们根据对金属电化学腐蚀本质的认识，发现了防护金属电化学腐蚀的方法，并具体地介绍了牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法,不但运用原电池原理(牺牲阳极的阴极保

选修4

公开课教案

护法)，也再次运用了电解原理(外加电流的阴极保护法),加深了学生对化学能与电能相互转化的认识。

本节内容是本章理论知识的实际应用，有利于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

为了拓展学生的知识面与培养他们的合作精神，教科书还安排了一项【实践活动】，要求学生查阅有关防治钢铁腐蚀方法的资料并交流。

（二）学时安排 1课时

附图

教

学

流

程

四、教学资源

1、发挥计算机辅助教学功能，加强教学的直观性

充分利用视频和图片，使抽象问题具体化，降低了学习难度。

2、注意理论在实际中的应用，体现化学知识的社会价值

通过认识实践，再认识，再实践，激发学生学习兴趣。使学生对理论知识不断深化，并应用于生产，生活实际中，认识化学知识的社会价值。

3、充分发挥实验功能,体现学科特色（1）组织学生进行家庭小实验（2）演示实验（3）实验探究

选修4

公开课教案

五、教学方法、学习指导策略 本节内容可大致分为三部分：

揭示金属腐蚀的严重性和危害性→ 分析发生金属腐蚀的原因→探讨防止金属腐蚀的思路和方法。

鉴于金属的电化腐蚀比化学腐蚀更为普遍，也更为严重，教科书中又重点以最常见的钢铁锈蚀为例，剖析了金属的两种电化腐蚀过程——析氢腐蚀和吸氧腐蚀，并重点介绍了金属的电化学防护方法——牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。

（一）实验探究：从生活中的实例入手，引导学生探究金属腐蚀的原因及原理，在此基础上分析教科书中演示实验的实验现象，进一步认识金属的吸氧腐蚀原理。利用师生互动、生生互动的方式，得出金属腐蚀的防护方法。

（二）实际应用：展示学生提供的有关金属腐蚀与金属防护的资料，归纳整理出相关问题并引发讨论→进入电化学腐蚀原理的教学→使学生认识到电化腐蚀的本质→解决实际问题→进入理论应用教学。

（三）充分发挥学生的积极性与主动性：将化学知识与社会生存、发展密切联系起来，激发学生探究化学反应原理的积极性与主动性，提高创造性地解决实际问题能力，体现“从生活中来，到生活中去”的学习理念。

（四）充分利用信息资源，提高学生社会责任感：通过播放视频展示图片，帮助学生对电化学腐蚀与防护形成一些感性认识。利用实验加深对原理本质的理解。通过学生之间的讨论、交流、互动，培养学生自主学习、合作学习的能力。

六、课堂评价建议

1.为了保护地下钢管不受腐蚀，可使它与（）。

A．直流电源负极相连 B．铜板相连

C．锌板相连 D．直流电源正极相连 2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是  。

选修4

公开课教案

篇6：5.3 金属的防护和回收 教案

第五章

第三节

金属的防护和回收

【教学目标】

（一）知识与技能

1．复习和巩固工业上冶炼生铁和钢的原理和方法。2．掌握铁生锈的原因和防止铁生锈的办法。3．掌握废金属的回收利用。

（二）过程和方法

过程：

复习工业炼铁和钢的原理→探究铁生锈的原因→防止铁生锈的办法→废金属的回收利用 方法：

实验探究法、问题探究法

（三）情感态度与价值观

1.认识到金属生锈给国家带来的损失。

2.让学生知道学习化学的重要性，树立学生的爱国热情。【教学重点及难点】

重点：铁生锈的原因及防止铁生锈的办法。难点：铁生锈的原因。【教学过程】

[复习]：上节课我们学习了工业炼铁和炼钢的原理，请同学们回忆一下有关的知识。[回答]：学生回答

[习题评讲]教材第124页作业。[展示]：“炼铁和钢”的电影和原理

[过渡]：讲述钢铁的用途，然后发问：面临钢铁的最大问题是什么呢？ [回答]：学生齐生回答是钢铁的腐蚀。[展示]：钢铁生锈的图片

[引入]：本节课研究的主要内容就是铁生锈的原因和防治方法。首先，大家请拿出小组在一周前准备的“铁生锈”实验。

[实验]：分别把铁钉放入干燥空气的试管、装有水的试管、装有上层有煤油的水的试管、装有食盐水的试管中，一周后，观察发生生锈的情况。[展示]：展示铁生锈的图片

[交流]：学生结合自己的实验和图片，交流铁生锈的原因。

生甲：铁钉放在水中，浸没部分生锈不严重，在空气、水界处的铁钉生锈较严重。

生乙：比较铁钉放在水中和食盐水中的生锈情况，在空气、食盐水界处的铁钉生锈较严重。

生丙：铁钉在干燥的空气中没有生锈。

生丁：浸没在上层有煤油的水中的铁钉生锈也不严重。[展示]：同学回答的结果，使其能更好地为探究铁生锈的原因做好准备。

[讲述]：同学们回答得很好，观察非常仔细。那么根据上述现象，请同学们思考铁生锈与哪些因 新教材实验区化学教案（第五章）

素有关？

[交流]：学生交流并回答。

生甲：铁钉生锈与水有关，因为放在潮湿空气中的铁易生锈，但放在干燥空气中的铁不易生锈。

生乙：铁钉生锈与氧气有关，有一半浸没在水中和食盐水中的铁钉，生锈严重的都是空气、水的界处。

生丙：在干燥的空气中也有氧气，但它不易生锈。所以，我认为铁生锈应该与水、氧气同时存在有关。

生戊：通过比较水中和食盐水中铁钉的生锈情况，我认为铁钉生锈还与水的性质有关，如果在水中加入食盐，则可能会加速铁的生锈速度。[展示]：同学们回答的都很正确。展示铁生锈的原因。[问题]：1.铁锈的颜色是？其主要成分是？它是纯净物吗？

2.氧化铁能像铝壶表面的氧化铝膜一样阻止铁继续生锈吗？ [回答]：学生交流并回答。

[问题]：前面在讲述灭火的原理就是要阻止可燃物满足燃烧的三个条件。那么，如果要防止铁生锈，则原理是什么呢？

[回答]：学生回答是要阻止铁同时与氧气、水接触。

[讲述]：那么，同学们想想日常生活中，我们是如何来防止铁生锈的呢？ [回答]：学生交流后回答。

生甲：在铁表面镀上一层搪瓷，目的是为了不与氧气或水接触。

生乙：在油轮的表面经常要涂油漆，目的是为了阻止铁和水接触，防止生锈。

生丙：家用的菜刀，用完后通常要擦干或在刀表面涂一层油，目的是为了防止刀与水和氧气接触。

[展示]：防止金属生锈的办法。（视频）[讲述]：一旦发现金属生锈了，该如何处理呢？

A方案：把铁锈留在铁的表面利用铁锈作为保护膜； B方案：尽快去掉铁锈，涂上其他保护膜。哪种方案是科学的呢？ [讨论]学生讨论并回答 [设问]如何去掉表面铁锈呢？

[讲述]在学生回答的基础上讲述：铁锈和酸的反应。

[讲述]万一铁制品的锈蚀程度太深，已经不能使用，也不能乱扔。要对废金属进行回收利用，原因是废金属会对人类的环境造成极大的污染。[展示]：废金属的回收利用。[指导阅读]书本第128页内容。[习题]：

1、某同学想弄清楚生锈是否必须同时有空气和水，他将干净的铁钉放入A、B、C三支试管中，进行研究。

新教材实验区化学教案（第五章）

1、如果提供：水、植物油、酒精灯、无锈铁钉等物品，如何设计一个实验来验证铁生锈的原因呢？在上图的每支试管中画出并标明所需的物质和用品。一周后，编号为____的试管中铁钉最易生锈。

2、比较吐鲁番盆地和海南岛两地，铁生锈相对较慢的地区是__________，理由是：________________________。

篇7：金属的腐蚀和防护(教案)

(建议用时：40分钟)

[基础达标练] 1．以下现象与电化学腐蚀无关的是()A．镀锡铁器比镀锌铁器表面破损时更易被腐蚀 B．纯铁不容易生锈

C．镶有相邻的银牙和金牙容易引起头痛 D．输送氯气的钢管易被氯气腐蚀

D [A项中镀锡铁器表面破损时形成原电池，Fe作负极，易被腐蚀，而镀锌铁器表面破损时形成原电池，Fe作正极，被保护。B项中纯铁不能形成原电池，所以不容易被腐蚀。C项中相邻的银牙和金牙容易形成原电池产生电流，使人头痛恶心。D项中铁和Cl2直接发生反应，为化学腐蚀，与电化学腐蚀无关。] 2．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是()A．2H＋2e===H2↑ B．Fe＋2e===Fe C．2H2O＋O2＋4e===4OH D．Fe＋e===Fe

C [钢铁发生吸氧腐蚀，正极反应为2H2O＋O2＋4e===4OH。] 3．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是()

【导学号：73702071】

A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C．在海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阴极的阳极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀

A [A项，Ag在空气中会被氧化而渐渐变暗；B项，铁制品镀锡，当镀层破损时，由于铁比锡活泼，故形成原电池时铁作负极，优先被腐蚀；C项，为牺牲阳极的阴极保护法；D项，输油钢管应与外加直流电源的负极相连。故正确答案为A。] 4．下列说法正确的是()A．钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀

C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起的负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

D [有些合金耐腐蚀性较好，如不锈钢等，A项错误；牺牲阳极的阴极保护法就是利用原电池反应原理，B项错误；钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引

－

－3＋－2＋－

－2＋－＋－

起的正极反应不同，C项错误；金属腐蚀的实质就是金属被氧化，D项正确。] 5．下列关于钢铁吸氧腐蚀的说法中不正确的是()

【导学号：73702072】

A．铁为负极

B．在正极上O2被还原 C．溶液中氢氧根离子浓度不变 D．与析氢腐蚀相比都是铁被氧化

C [牺牲阳极的阴极保护法就是原电池的负极(阳极)的金属发生氧化反应被腐蚀，作为正极(阴极)的金属不被腐蚀。] 6．关于牺牲阳极的阴极保护法的叙述正确的是()A．正极就是阳极

C．阳极上发生氧化反应

B．负极就是阴极 D．正极上发生氧化反应

C [在电化学中，阳极是失电子发生氧化反应的电极，牺牲阳极的阴极保护法中，阳极指的是负极，阴极指的是正极，故A、B错误，C正确；正极上发生得电子的还原反应，故D错误。] 7．下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是()A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块

A [抓住题干中的关键字“使用外加电流”便可快速解答。A.水中的钢闸门连接电源的负极，即使用了外加电流，正确。B.金属护栏表面涂漆，是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。C.汽车底盘喷涂高分子膜，也是一种使用外加涂层而使金属隔绝空气和水分的保护方法。D.地下钢管连接镁块，是牺牲阳极的阴极保护法。] 8．下图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程，以下有关说法正确的是()

【导学号：73702073】

A．该金属腐蚀过程为析氢腐蚀 B．正极为C，发生的反应为氧化反应 C．在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀 D．正极反应为：O2＋2H2O＋4e===4OH

－

－

D [钢铁中含有铁和碳，在潮湿的环境中构成原电池，铁作负极，碳作正极。从图中可看出，空气中的氧气参加反应，产生了OH，所以发生了吸氧腐蚀，A错误；碳作正极，发生的反应为还原反应，B错误；在酸性环境下，原电池的正极发生氢离子得电子的还原反应，析出氢气，即在酸性条件下发生的是析氢腐蚀，C错误；吸氧腐蚀时，氧气在正极发生得电子的还原反应：O2＋2H2O＋4e===4OH，D正确。] 9．如图，拴上金属条的铁钉插在含有酚酞的NaCl溶液中，可以看到贴近金属条位置的溶液出现粉红色，该金属条可能是()

－

－

－

A．Cu

C．Zn

B．Al D．Mg

－A [溶液出现粉红色是铁发生吸氧腐蚀生成OH导致的，金属条作正极，没有铁活泼，只能是Cu。] 10．如右图所示，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天后观察：

【导学号：73702074】

(1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于________腐蚀(填“化学”或“电化学”)。(2)若试管内液面上升，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极：______________________；正极：______________________。

(3)若试管内液面下降，则原溶液呈________性，发生________腐蚀，电极反应式：负极：______________________________________；

正极：________________________。

【解析】 根据原电池的构成条件：有两种不同的材料(Fe为负极，碳为正极)，有电解质溶液，形成闭合回路，可知铁钉的腐蚀属于电化学腐蚀。根据金属腐蚀的条件原理及结果可知：试管内液面上升，说明是试管内压强减小，试管内气体被吸收所致，是铁钉吸氧腐蚀的结果，据此写出电极反应式；试管内液面下降，说明是试管内气体压强变大，试管内产生了新气体所致，是铁钉析氢腐蚀的结果，据此写出电极反应式。

【答案】(1)电化学

(2)弱酸性或中 吸氧 2Fe－4e===2Fe

－

2＋

O2＋4e＋2H2O===4OH

(3)较强的酸 析氢 Fe－2e===Fe 2H＋2e===H2↑

11．下图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。

－

2＋

＋

－－－

(1)该电化腐蚀称为________。

(2)图中A、B、C、D四个区域，生成铁锈最多的是______(填字母)。【解析】(1)在弱酸性或中性条件下，金属所发生的腐蚀是吸氧腐蚀。

(2)铁闸发生吸氧腐蚀时，正极反应必须有氧气、水参与，因此与空气、水接触较多的B处生成铁锈最多。

【答案】(1)吸氧腐蚀(2)B 12．钢铁很容易生锈而被腐蚀，每年因腐蚀而损失的钢材占世界钢铁年产量的四分之一。

【导学号：73702075】

甲

乙

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的电极反应式为：负极： ____________________________________________________________； 正极：______________________________________________________。

(2)为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用()A．铜 C．锌

B．钠 D．石墨

(3)图乙所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的________极。

【解析】(1)发生吸氧腐蚀时，负极上Fe失去电子，正极上O2得到电子。(2)铁闸门上连接一块比铁活泼的金属(但不可与水直接反应)如锌，就可由锌失去电子，锌被溶解，而铁被保护，属于牺牲阳极的阴极保护法。(3)图乙属于外加电流的阴极保护法，需把被保护的铁闸门连接在电源的负极上。

【答案】(1)2Fe－4e===2Fe O2＋2H2O＋4e===4OH(2)C(3)负

[能力提升练] 13．铜板上铁铆钉处的吸氧腐蚀原理如图所示，下列有关说法不正确的是()

【导学号：73702076】

－

2＋

－

－

A．正极的电极反应为：2H＋2e===H2↑

B．此过程中还涉及反应：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 C．此过程中铜并不被腐蚀 D．此过程中电子从Fe移向Cu A [题图表示吸氧腐蚀，其中铁铆钉为负极，电极反应为2Fe－4e===2Fe，铜板作正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e===4OH，当形成Fe(OH)2后，还发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A项错误。] 14．为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩内保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是()

【导学号：73702077】

－

－

－

2＋

＋

－

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀

B [Ⅰ中铁钉发生吸氧腐蚀，左侧液面上升；Ⅱ中盐酸挥发，和铁钉反应生成H2，腐蚀最严重，Ⅱ中左侧液面下降；Ⅲ中浓硫酸吸水，而铁钉在干燥空气中几乎不被腐蚀。] 15．用图示的方法可以保护钢闸门。下列说法正确的是()

A．当a、b间用导线连接时，则X应发生氧化反应 B．当a、b间用导线连接时，则X可以是锌或石墨 C．当a、b与外接电源相连时，a应连接电源的正极

D．当a、b与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl－2e===Cl2↑

A [牺牲阳极的阴极保护法中，被保护的金属作原电池正极，当a、b间用导线连接时，形成原电池，则X作负极发生氧化反应，其活泼性大于铁，故A正确，B错误；外加电流的阴极保护法中，被保护的金属作阴极应与电源负极相连，所以当a、b与外接电源相连时形成电解池，钢闸门应与电源负极相连作阴极，所以a应连接电源的负极，故C错误；外加电流的阴极保护法中，被保护的金属作阴极，在阴极上发生还原反应，所以当a、b与外接电源相连时，阴极上的电极反应式为2H＋2e===H2↑，故D错误。] 16．如图所示，A、F为石墨电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题：

【导学号：73702078】

＋

－

－

－

(1)打开K2，闭合K1，B为________极，A的电极反应式为________________。(2)打开K1，闭合K2，E为________极，此时铁________(填“被”或“未被”)腐蚀。(3)若往U形管中滴加酚酞，进行(1)、(2)操作时，________极周围能变红(填A、B、E或F)。

【解析】(1)打开K2，闭合K1，此时构成原电池，铁是负极，发生吸氧腐蚀，正极反应是O2＋2H2O＋4e===4OH，若滴加酚酞，该极变红；若使铁被保护，可把A电极换为比铁活泼的金属锌。

(2)打开K1，闭合K2，此时构成电解池，E为阴极，电极反应式是2H＋

2e===H2↑，消耗氢离子生成OH，若滴加酚酞，该极变红；阳极是石墨，故铁被保护，未被腐蚀。

【答案】(1)负 O2＋2H2O＋4e===4OH(2)阴 未被(3)A、E

－

－－

－

＋－

篇8：浅谈金属的腐蚀与防护

金属腐蚀不但会影响设备的使用寿命, 更会造成一定的经济损失。据统计, 在发达国家, 由于金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总之的3.5%-4.2%, 因此, 研究金属的腐蚀机理, 并有针对性的采取防腐措施, 不仅能够有效的延长设备的使用寿命, 还能降低由此造成的经济损失。

1 金属腐蚀简介

金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的最根本原因是金属的热力学不稳定性造成的, 即金属原子的自由能处于较高的状态, 在一定条件下, 金属单质就会向化合物进行转化, 从而发生腐蚀。

导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用, 有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏 (如合金在液态金属中的物理溶解) 仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。

2 金属腐蚀的分类

腐蚀的分类方法有很多, 包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类。

2.1 按环境分:

(1) 湿蚀:如:大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。

(2) 干蚀:如:高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。

(3) 微生物腐蚀:如:真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。

2.2 按形态分:

(1) 全面腐蚀即均匀腐蚀:腐蚀分布在整个金属表面, 包括较均匀的腐蚀和不均匀的腐蚀。在全面腐蚀过程中, 金属阳极溶解反应和物质还原反应的区域都特小, 并且阳极区域位置在腐蚀过程中随机发生变化, 使得腐蚀的分布非常均匀, 并且危害较小。

(2) 局部腐蚀即非均匀腐蚀:腐蚀仅仅发生在金属的某一个部位。局部腐蚀的过程中, 阴阳极区域是分开的, 并且阴极区域的面积相对阳极要大。因此, 局部腐蚀高度集中的位置腐蚀强度也比较大。在化工设备的腐蚀损害中, 70%是由局部腐蚀造成的, 因此, 相对于均匀腐蚀而言, 局部腐蚀的危害性更大。

局部腐蚀包括:

第一, 点蚀:虽然它是一种点或空穴类小面积的腐蚀, 但是却是一种高度局部的腐蚀形态。这类腐蚀的孔有大有小, 但是小而深的孔有可能造成金属板穿孔。这类腐蚀通常发生在表面存在钝化膜或者有保护膜的金属上, 如:不锈钢等。

第二, 缝隙腐蚀:由于金属表面存在缝隙, 因此, 与腐蚀相关的物质在缝隙内不容易迁移, 从而造成缝隙内金属的腐蚀。

第三, 晶间腐蚀:即沿着合金晶界区发展的腐蚀。这种腐蚀只能借助金相显微镜才能看出晶界呈现网状, 但是从表面是看不出任何迹象的, 但是这种腐蚀会造成设备以及构件的严重破坏。镍合金以及不锈钢等容易发生此类腐蚀。

第四, 冲刷腐蚀即磨损腐蚀:溶液中包含的具有研磨作用的固体颗粒随着溶液的流动从而使得金属表面的保护膜受到破坏, 而发生腐蚀。其破坏形式可以是局部的也可以是均匀的。

第五, 应力腐蚀开裂:即金属与合金在腐蚀和拉应力的同时作用下产生的破裂。虽然只在具有一定拉应力的情况下才发生, 但是这是一种最危险的腐蚀形态, 金属本身对应力腐蚀敏感以及有引起该金属发生应力腐蚀的介质。

第六, 氢脆:金属由于吸收了原子氢而使其性质变脆的现象叫氢脆。如钢中的Bi﹑Pb﹑S﹑As都能促进氢脆。

第七, 丝状腐蚀:在潮湿的大气中, 涂有透明清漆或油漆膜的金属表面会发展腐蚀, 腐蚀产物呈丝状纤维网样。潮湿大气是其主要原因, 其机理是氧的浓差电池作用。

第八, 腐蚀疲劳:金属的疲劳强度以及疲劳寿命在高变应力和腐蚀介质的同时作用下有所下降的现象即为腐蚀疲劳。这种腐蚀不要求特定的材料和介质组合, 任何金属在任何介质中都可能发生腐蚀疲劳。

第九, 湍流腐蚀 (冲击腐蚀) :流速较快的溶液由于金属器件或管道的几何形状突然变化而冲击金属表面产生湍流, 使金属发生破坏。

3 金属腐蚀的防护

3.1 改善金属的本质

根据金属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以提高金属的耐腐蚀性, 起到防止和减缓金属腐蚀的作用。

3.2 形成保护层

防止金属腐蚀最有效的方法就是隔离被保护金属与腐蚀性介质, 即在金属表面覆盖各种保护层, 常用的包括以下几类:

第一, 金属的氧化处理:将钢铁制品加入到Na OH和Na NO的混合液中, 经过加热处理后会在金属表面形成一层蓝色的约有0.5~1.5um厚的氧化膜, 从而达到钢铁防腐的目的。由于形成的氧化膜具有较大的弹性以及润滑性, 不影响零件的精度, 因此, 在处理精密以及光学仪器中得到广泛应用。

第二, 金属的磷化处理:磷化处理即将钢铁制品去油除锈后, 放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡后, 在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜, 这种膜作为一种微孔结构, 对油漆等具有很强的吸附力, 为了进一步提高其耐腐蚀性, 可以将其作为油漆的底层。

第三, 金属保护层:将一种金属镀在被保护金属上形成的保护镀层。金属镀层除包括电镀和化学镀外, 还包括热浸镀、热喷镀以及真空镀等。

第四, 非金属涂层:用油漆、塑料以及矿物性油脂等非金属物质涂覆在金属表面而形成的保护层。用塑料喷涂金属表面, 比喷漆效果更佳。这种方法广泛用于石油化工、医药仪器等工业部门。

3.3 改善环境

为了有效的减少和防止金属腐蚀, 必须改善环境, 如:减少腐蚀介质浓度、除去介质中的氧以及控制环境的温度湿度等。此外, 添加降低腐蚀速率的物质也是有效减少和防止金属腐蚀的方法。

3.4 电化学保护法

第一, 牺牲阳极保护法:采用电极电势比保护金属更低的金属或合金做阳极并固定在被保护金属上而形成腐蚀电极, 从而达到了保护金属的目的。此方法常用于保护海水中的金属设备以及防止石油管路的腐蚀方面。

第二, 外加电流法:将被保护的金属与另一附加电极作为电池两极, 阴极是被保护的金属, 在外加直流电的作用下阴极得到保护。此方法主要用于防止土壤、海水以及河水中金属设备的腐蚀。

4 结语

随着现代腐蚀科学的迅速发展不断的涌现出新的防腐技术, 在各个领域应用防腐技术不仅有助于我国现代化建设发展, 并且还能节约大量的能源从而提高经济效益。

参考文献

[1]周静好.腐蚀与防护全书一防锈技术[M].北京:化学工业出版社, 1988.

[2]吴贤官.材料防腐蚀概论[J].腐蚀与防护, 1998 (1) :44-48.

[3]张承忠.金属的腐蚀与保护[M].北京:冶金工业出版社, 1988.

篇9：热力设备的腐蚀和防护

【摘要】热力设备在运转过程中会受到来自各个方面的腐蚀。腐蚀的种类较多，主要的产生机理是外力和化学性腐蚀。本文通过对热力设备腐蚀的成因和特点进行了分析，进而总结和提出了一些防腐蚀的措施，以确保热力设备的安全运行。

【关键词】腐蚀成因;防腐措施

篇10：石油炼厂设备的腐蚀与防护

这些杂质包括水蒸气、石油、空气、酸气、烟以及芳香烃、环烷烃、以及其他烷烃，其在生产过程中本身不存在腐蚀特性，但是在生产反应中产生的硫化物、氮化物、无机盐、有机酸、水分则会对石油炼厂设备造成不同程度的腐蚀，严重者会影响生产的正常进行，因此必须明确腐蚀石油炼厂设备的相关介质，并从根本上加以隔离与防护。

硫化物、氯化物、氮化物以及环烷烃均是腐蚀设备的相关介质。

1.1 硫化物

硫化物是造成设备腐蚀的主要杂质，其中二硫化物、多硫醚、硫醚、硫醇、硫化氢均属于硫化物的不同形态，从理论上来讲，其浓度高低与设备被腐蚀的程度成正相关。从实际情况看，设备被腐蚀的程度与硫化物所处的温度也有一定的关系。

因此在生产过程中，应当对温度进行控制，当温度≥340℃时，硫化物便会分解，从而产生对设备具有腐蚀性的物质，当温度处于120℃～240℃之间，虽然也会出现分解，但是基本上没有产生对设备具有腐蚀性的物质，因此必须将温度控制在120℃之下，从而控制硫化物的腐蚀范围，从外部环境对设备进行防护。

1.2 氯化物

氯化钙、氯化镁以及氯化钠均是原油中的杂质，其属于无机盐，因此在高温作用下与水相遇便会发生反应从而生成盐酸，对设备产生腐蚀性破坏。

1.3 氮化物

石油在石油炼厂设备中发生化学反应，产生吡啶、吡咯等氮化物，其在催化剂与高温作用下发生分解反应，即产生氰化物以及氨，氰化物作为一种催化剂与H2S-H2O发生反应，便会腐蚀设备表面，因此设备会因此种化学反应出现开裂、起泡的情形。

氨本身不会对设备造成腐蚀作用，但是其与氢反应以及在焦化过程中会生成氯化铵，从而对设备造成腐蚀性损坏，严重时会堵塞管路，影响生产正常运转乃至发生安全性事故。

1.4 环烷烃

篇11：化工机械设备的腐蚀与防护

本文主要阐述了化工机械设备发生腐蚀的原因、机理，以及如何对化工设备的腐蚀进行防治和护理。

关键词：化工机械 腐蚀 防腐措施

任何材料在一定的环境中都会产生氧化还原反应而发生变化，腐蚀是指物质和周围介质接触过程中，发生物理、化学或电化学反应等而使材料遭受破坏或性能变化的一个过程。

相对于化工行业，机械设备种类多，数目庞大，而且化工生产中这些机械设备多处于高温、高压、酸碱、交流电场、低温、粉尘、酸、碱、盐、腐蚀性气体等环境中，这就给化工机械设备的腐蚀提供了一个相当有利的环境，而正是因为腐蚀的存在，给化工机械设备带来了许多严重的破坏，使设备的使用寿命大大缩短;另外化工机械设备的腐蚀造成了设备及连接管道的跑、冒、滴、漏，设备长时间的腐蚀没有得到及时保养和维护，会造成严重的设备事故，小则引起系统生产的不稳、设备的损坏，大则引起设备的报废、爆炸甚至引起人员的伤亡、环境的污染。

不仅给化工企业造成较大的损失，也给环境、生态等造成不良影响。

然而化工设备的腐蚀是不可避免的，只能采取有效的措施进行减缓，因此研究化工机械设备腐蚀的原因和机理，在一定程度上控制和减小化工机械设备的腐蚀，对于化工企业的生产是十分积极的，也对化工行业的安全稳定运行有非常深远的意义。

一、腐蚀的特性

1.腐蚀具有普遍性和广泛性

腐蚀具有广泛性和普遍性，任何物质如金属、木材、皮毛等都会发生氧化还原反应。

只不过在特定的环境中如潮湿、导电、酸碱等环境下腐蚀速率进行的快，在干燥、无氧的环境下腐蚀发生的慢。

因此腐蚀在于任何物质身上都是会发生的，其具有普遍性和广泛性。

2.腐蚀具有持续性

腐蚀属于一种材料的变形或损毁，或快或慢腐蚀无时无刻不在发生。

腐蚀的过程的发生是一个持续、累积过程。

有些物质相对稳定，腐蚀过程比较缓慢几十年几百年才能用肉眼观察到，可有些物质的腐蚀发生的非常快，如活泼金属的生锈数分钟就能明显观察到变化。

3.腐蚀的非线性发生：

物质腐蚀的速度受到很多因素影响，在有利条件下腐蚀发生的快，在稳定的环境中腐蚀速率较慢，因而物质腐蚀的过程并非是一个线性过程，而是随着外界环境的变化而发生变化。

4.腐蚀的自发性和必然性

物质腐蚀的发生完全是一个自发过程，发生是必然的，就像水向低处流一样。

我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。

从化学的角度来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。

金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程，腐蚀的过程是自发性的具有必然性。

二、化工机械设备腐蚀的分类

1.电化学腐蚀

电化学腐蚀是所有金属材料腐蚀的最主要的一种方式，当金属材料与电解质溶液接触，就会发生原电池反应，相对比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

化工机械设备的电化学腐蚀大多发生在比较潮湿或装有电解质盐溶液介质设备的环境之中;电化学腐蚀就是是氧化还原反应的一种，而大多数化工机械的金属部件都会接触到类似电解质溶液的环境，并因此而原电池反应而产生电化学腐蚀。

化工企业发生电化学腐蚀的设备有罐体、管道、泵体、阀门、反应釜等只要能接近电解质溶液的设备。

2.化学腐蚀

金属材料与接触到的强氧化性物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程就是化学腐蚀的最常见的一种。

化工企业在生产过程中所涉及到的腐蚀性物质种类非常多如盐酸、硫酸、硝酸、烧碱、等酸碱类物质，这些物质直接可以和化工机械设备发生化学反应生成金属盐和氢气，而造成腐蚀的部位多为直接与酸碱接触的管道、阀门、泵体等。

3.其他腐蚀

由于所处的环境非常复杂，因而化工机械腐蚀的形式非常多，根据腐蚀的形态可以将腐蚀分为整体腐蚀和局部腐蚀，局部腐蚀可以分为电耦腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、焊接应力腐蚀、磨损腐蚀、点状腐蚀、疲劳腐蚀等。

对化工行业来说，机械设备的腐蚀以电化学腐蚀、焊接应力腐蚀、缝隙腐蚀及疲劳腐蚀为主，特别是电化学腐蚀最为严重，多种腐蚀的结果最终均导致电化学腐蚀。

三、化工设备的防腐措施

1.选用新型抗腐蚀材料设备

目前大量化工机械设备都是用普通的碳素钢材料制成，这种材料在干燥、无腐蚀介质的环境中抗腐蚀性能较强，如果用在酸碱、潮湿、电场等环境下其抗腐蚀性能就会大大下降，很容易很容易被腐蚀。

因而化工企业选用化工设备必须用抗腐蚀性能较强的合金材料。

目前耐蚀材料的开发有了很大的进步，如高耐抗的金属材料、负荷高分子材料诸如耐蚀塑料、玻璃钢、工程塑料、工程陶瓷等的研发都有了长足的发展，因此在选用化工机械设备的时候必须考虑清楚使用环境而选用合适材质的设备，抗腐蚀材料的设备可以大大提高化工机械设备的抗腐蚀性能。

1.1外表涂料

外表增加抗氧化性能的涂料可以增强化工机械设备和腐蚀环境介质的隔绝，从而起到抗腐蚀效果。

如抗酸碱涂料、耐高温涂料、氟树脂涂料等等，都可以对化工机械设备表面漆刷一层涂料保护膜来隔绝酸碱、腐蚀性气体、高温、电场等环境，以此增强化工机械设备的抗腐蚀性能。

1.2衬胶垫层

作为化工容器、储罐、反应釜、管道等设备都可以选用适当的防腐衬胶作为内里，保护这些设备材料直接与所承载的介质的接触，减少这些设备的腐蚀，通常选用的衬胶材质必须是高强度的材料。

选用耐蚀性能优异的衬胶材料可以有效的防止化工和减缓容器、管道等的腐蚀。

1.3增设电镀层

对于一些处于高腐蚀环境中的零部件，通常采用电镀层抗腐蚀，通常在这些零件表面电镀一层高抗腐蚀的材质或可以钝化的材质形成一层细致的保护膜，以此降低化工机械设备零部件与腐蚀介质或腐蚀环境直接接触而造成的腐蚀，从而增强化工机械设备的抗腐蚀性能。

2.增设电化学保护装置

增设电化学保护装置就是利用电化学腐蚀的逆向原理对化工机械设备采取的一种保护方法，通常在被保护的化工设备上设立阴极保护装置，该装置主要是在被保护的机械设备上接入阴极电流，使被保护的机械设备的金属材料的电位变负，从而减小金属电子流失而产生的电化学腐蚀，这种保护往往用在形体比较简单的化工机械设备上。

3.在化工设备介质中添加腐蚀缓冲剂

篇12：金属腐蚀防护有机涂料的研究进展

金属材料是人类进步发展证据, 它从各方面为人来带来了巨大的贡献。但是由于金属腐蚀问题同样也给社会带来了巨大的经济损失。一般控制金属腐蚀的主要方法有: (1) 在利用金属材料时根据具体的环境情况来选择金属的材质, 不断的研发耐腐蚀的金属合金; (2) 可以在金属材料的表面加保护层, 与腐蚀环境隔离, 或者对金属表面改变性质; (3) 在环境中加入缓蚀剂, 减缓腐蚀的速度; (4) 运用电化学方法来保护金属材料。

在金属腐蚀防护的方法中最常用的就是在金属表面加保护层和改变表面性质, 加保护层一般就是加有机涂层和镀合金层, 而对金属表面改性就是对金属表面进行处理, 形成一层转化膜。有机涂层的防护的有效性很大程度上取决于有机涂料本身的性能, 近年来我国也对新型的有机涂料进行研究, 力求研究出具有屏蔽、缓蚀作用强大的有机涂料。

2 有机防腐涂料的研究进展

作为绿色无害的工业涂料, 有机防腐涂料应该具备以下基本特质, 其一具有较高的耐腐蚀性, 也就是说有机涂层不管是在物理环境还是化学环境的腐蚀介质中都具有稳定的性能, 不容易被溶解、破坏或分解;其二, 有机涂层本身的透气性、渗水性要极小, 这样才能够有效的使金属材料隔离水和氧气, 避免金属快速腐蚀;其三, 有机涂层的附着能力要强, 坚固有力的附着在金属材料上;其四, 涂层具备一定的机械承受力, 因为金属材料在外界环境中避免不了会受到外界压力或应力, 有较好的机械强度能够避免涂层受到破坏。

在现阶段, 常用的有机防腐涂料在低温和腐蚀介质中都具有很好的防腐保护作用, 常用的有机防腐材料包括酚醛树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料和乙烯树脂防腐涂料, 然而在高温、强腐蚀介质的条件下就需要更加高性能的有机涂料, 具有较高热稳定性、耐酸耐碱、耐腐蚀的新型有机涂料。

2.1 新型氟树脂防腐涂料

氟树脂的分子结构中含有非常稳定的C-F键, 其键能高、极化率小。一般氟树脂的有机涂料在化学方面具有很高的惰性, 具有耐酸性、碱性, 耐高温的稳定性质, 而且在物理方面也具有良好的绝缘性, 表面张力较小, 憎水憎油等特性。

最早被发现的氟树脂类涂料是聚四氟乙烯, 它具备以上特性得同时, 还具备较高的化学惰性以及耐高温, 但是其缺点就是不容易与有机溶剂相融合, 加工成涂料的可能性比较低, 这样应用就具有了局限性。可溶性聚四氟乙烯树脂虽然能够加工成有机涂料, 且性能比较好但是价格非常昂贵。聚偏氟乙烯树脂的耐腐蚀性很好, 应用在建筑业比较广泛, 常在外墙和铝材表面涂层, 可以形成20年的保护涂层。

现在研究的新型氟树脂, 加入了其他一些具有特殊性质的官能团, 不仅具备了氟树脂的基本特性, 还因为其他官能团的加入弥补了氟树脂的缺点, 新型氟树脂的高性能使其在有机涂料中得到了越来越广泛的应用。

2.2 聚苯硫醚防腐涂料

由美国研发的聚苯硫醚 (PPS) 树脂分子结构中是由苯环结构和硫键和而成的, 其具备的基本特性是热稳定性高;耐酸耐碱耐盐, 具有较高耐腐蚀性;粘合性较高;抗压抗冲击力强;较高的机械强度。

国内学者周学杰等人未解决设备的腐蚀问题, 特地在化工、机械行业的高温、严酷等条件下采取了优异的PPS树脂作为金属表面的涂敷层, 应用结果表明该材料具备良好的抗腐蚀作用;管从胜等人利用具备优异性能的氟树脂聚苯硫醚树脂混合制备的涂敷层, 探讨了涂敷层的复合材料和制备工艺以及涂敷层性能, 结果表明复合材料涂敷层的耐腐蚀等各项性能相比都获得了明显的提高。

2.3 氯化聚醚防腐涂料

氯化聚醚的结构式中其主键是稳定的醚键和C-C键组成, 同时由于在氯化醚的分子中不存在活性的官能团, 所以氯化聚醚树脂具备了良好的耐热性和防腐蚀性能, 使得该防涂材料能够在高度120摄氏度的环境中长期使用, 而且对大多数的酸碱盐以及其他溶剂都具有良好的耐腐蚀性能。另外, 氯化聚醚树脂的分解温度和熔点温度有着较大差距, 这给粉末涂料的涂装带来了极大的便利, 但又因为其玻璃化温度比较低, 所以该材料的使用温度比较窄。

2.4 其他新型的有机防腐涂料

其他新型有机防腐涂料主要有:聚酰亚胺防腐涂料、氯化聚丙烯防腐涂料、有机硅树脂防腐涂料等。玻璃鳞片防腐涂料是一种由无机材料玻璃鳞片和有机高分子材料复合而成的新型材料, 在近几年也得到了越来越多的关注。玻璃鳞片防腐涂料是采用了一种具备良好的化学惰性、高耐热、无磁性的玻璃薄片, 使得该防腐材料具有了一系列独特的防护性能。目前国内主要应用的玻璃鳞片防腐材料主要有氯磺化聚乙烯防腐涂料和环氧玻璃鳞片防腐材料两大类。

摘要：金属腐蚀的防护问题一直以来都受到广泛的关注, 而有机防腐涂料就成为了当下研究最多的一种涂料, 有机防腐涂料是一种绿色环保的涂料, 能够有效的提高耐腐蚀耐高温的性能。本文介绍了金属腐蚀保护方法, 并着重介绍了有机防腐涂料的研究进展。

关键词：腐蚀,防护,有机涂料

参考文献

[1]车瑶.金属表面硅烷化处理及其耐蚀性研究[D].天津大学, 2014.

[2]金小寒.电沉积二氧化硅薄膜的硅烷修饰及其在有机涂层体系中的应用[D].浙江大学, 2014.

[3]王玉琼.水性有机富锌底漆的制备与性能研究[D].华南理工大学, 2010.