氯化铬标准溶液(工科化学（四八）化学反应与金属保护)

Posted 2023-05-30

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氯化铬标准溶液(工科化学（四八）化学反应与金属保护)

6.2金属腐蚀的防护与利用

上一节讲了金属发生腐蚀的本质及其影响因素，这一节讲如何防护和利用金属腐蚀

6.2.1耐腐蚀材料的选择

基本原则：

1）在经济许可的条件下，选择耐腐蚀的材料（电极电势大的材料），在使用两种材料时，尽量避免直接接触

2）选择纯度高的材料（钢含碳量为0.03%~2%,生铁含碳量2%~4.3%）

3）考虑材料使用的介质种类和使用环境条件

4）使用替代品：橡胶、塑料、陶瓷、碳素材料和木材

6.2.2涂层保护法

6.2.2.1隔离介质与材料的接触

在金属表面覆盖一层致密的保护膜，使得金属与介质隔离，提高耐腐蚀性能。例如，金属表面镀镍、刷防锈漆等

常见的有两种：化学法与电化学法

1）化学法：

在金属表面生成致密的钝化膜

比如：在钢铁制品上覆盖一层磷化膜：使用马日夫盐，在钢铁表层喷涂一层，隔离开钢铁与水，从而阻止腐蚀发生。马日夫盐：nFe(H2PO4)•mMn(H2PO4)2

2）电化学法:电镀

应用电解原理，在某些金属表面（也可以是非金属）镀上一层其他金属或者合金的过程，从而起到提高性能或者装饰的作用

电解的原理

利用外加电能的方法，迫使反应进行的过程叫做电解。在电解过程中，电能转变为化学能。

比较下电解池与原电池的差别

电池的原理

比较电解池与原电池的性质

电解池是非自反的反应，原电池是自发反应

电镀举例说明

总的化学反应就是改变铜的物理性质

电镀的特点

阳极（接电源正极）的金属单质原子溶解，变成金属离子，在阴极（接电源负极）金属离子被还原成金属单质原子（镀在阴极上），电镀是在阴极生成金属单质（金属离子被还原），所以是电势大的先生成。（电极电势的知识可以参考第四章）

电镀液的选择直接影响电镀质量

电镀的底物可以是金属也可以是非金属

2）改善环境气体介质

易腐蚀的仪器、器件尽量放在干燥、不接触腐蚀性气体或者电解质溶液的地方

实验室里的烘干器下面的干燥剂就是含有氯化钴的硅胶颗粒

氯化钴干燥剂根据吸水能力不同，而颜色不同，当干燥器中的氯化铬干燥剂开始显红色时，表明干燥剂已经没有干燥功能。

其工作原理是使空气中的湿度小于临界相对湿度

3）控制和改善环境液体条件

a,降低液体中的溶解氧和二氧化碳

吸氧腐蚀需要氧气参与，降低液体中氧气浓度，减缓腐蚀过程发生

b,加入缓蚀剂：

酸性条件下，加入有机缓蚀剂；中性和碱性条件下，加入无机缓蚀剂

缓蚀剂：添加腐蚀性介质中能阻止金属腐蚀或者降低腐蚀速率的物质（负催化剂的一种）

6.2.3电化学保护法

在腐蚀过程中，金属是作为阳极存在，将被保护的金属作为腐蚀电极的阴极而进行保护而不受腐蚀。它一般分为牺牲阳极保护法和外加电流法

6.2.3.1牺牲阳极保护法

用较活泼的金属或者合金连接在被保护的金属上，被保护金属作为还原电极的阴极而达到不受腐蚀的作用

在船体上保护铁的办法

由于铁是腐蚀电极的阳极，阳极反应中，电极电势低的优先被氧化，所以用电极电势更小的物质（Zn）与铁相连接，在锌被腐蚀完之前，铁基本上不会被腐蚀。

由于铁的电极电势比锌的大了大约0.3V，那么锌氧电池的标准平衡常数是铁氧电池的标准平衡常数大10的2*0.3/0.0592次方，大约是10亿倍左右。

6.2.3.2外加电流法

将被保护金属与另外一个附加电极作为电解池的两个电极，被保护金属作为电解池的阴极，在直流电的作用下阴极得到保护

外加电流法

利用电解装置，只要外加电压足够强，就可使被保护的金属不被腐蚀。此法可用于防止土壤、海水、河水中金属设备的腐蚀

φө(Fe2+/Fe)= -0.447V

φө(Pb2+/Pb)= -0.1262V

此外加电流要保证电压大于-0.1262V-（-0.447V）=0.3208V

如上图中，铅和铸铁相连，原则上电子有从铸铁流向铅的趋势，也就是铁被腐蚀的方向。但外加一个电源在铸铁和铅之间，外加电源负极与铸铁相连，使得电子有从外加电源负极流向铸铁的趋势，如果外加电源足够大，使得这个趋势比形成腐蚀电池的趋势更大，那么铸铁中就不会再流出电子，即是铸铁不在生成离子了。

6.2.4金属腐蚀的利用

1）化学铣削

利用腐蚀对金属表面进行加工

2）阳极氧化

生成致密氧化膜（保护内层金属）

3）电解抛光

比起化学抛光，性能更加良好