⑴ 合金為什麼可以防腐蝕,不發生原電池反應嗎
首先,他們可能在他們不發生反應的環境下(沒有合適的條件,比如說在酸性或者鹼性條件下)。其次,他們的活潑程度較小或者非常接近,所以不發生原電池反應。
⑵ 防止金屬腐蝕的方法主要有哪些,各根據什麼原理
除金、鉑等少數貴金屬之外,絕大多數金屬在空氣和水中都會受到腐蝕。防止金屬腐蝕的一個簡單原理,就是把金屬和腐蝕性的環境相隔離。防腐方法簡單歸納如下:
(1)非金屬保護層。將耐腐蝕的非金屬物質,如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青、高分子材料(如塑料、橡膠、聚酯)等,塗在要保護的金屬表面上,使金屬與腐蝕介質隔離。
(2)金屬保護層。用耐腐蝕性較強的金屬或合金,覆蓋被保護的金屬表面,覆蓋的方法有電鍍、熱噴鍍、真空鍍等。按防腐蝕的電化學性質來說,保護層可分為陽極保護層和陰極保護層。陽極保護層金屬的標准電極電位比基體金屬低,例如鍍鋅鐵板,鋅為陽極,鐵為陰極。陰極保護層金屬的標准電極電位比基體金屬為高,例如鍍錫鐵板,錫為陰極,鐵為陽極。就保護層將金屬和環境隔離的作用而言,兩種保護層無原則區別。但當保護層受到損壞變得不完整時,情況就不同了。如前所述,陰極保護層將使基體金屬成為陽極,造成孔蝕。陽極保護層,如鍍鋅鐵板,此時鋅為陽極,基體金屬鐵是陰極,受到腐蝕的是鍍層鋅,而非鐵。直到鍍層受到相當大的破壞,不能對基體金屬起到保護作用時,基體金屬才開始腐蝕。
(3)電化學保護。
①犧牲陽極保護:將標准電極電位較低的金屬和需要保護的金屬連接起來,構成電池。這時,需要保護的金屬因電極電位較高成為陰極,不受腐蝕,得到保護。另一個電極電位較低的金屬是陽極,被腐蝕。例如,海上航行的船舶,在船底四周鑲嵌鋅塊。這時,船體是陰極,受到保護,鋅塊是陽極,代替船體被腐蝕。這種保護法是保護了陰極,犧牲了陽極,故稱犧牲陽極保護法。
②陰極保護:這是利用外加電源來保護金屬。把需要保護的金屬接在負極上,成為陰極而免除腐蝕。另外取一些鐵塊接到正極上,使之成為陽極,讓其腐蝕,實際上也是犧牲陽極。和上面的方法所不同的是,這里由外電源提供電流,而不是由電池本身提供電流。化工廠的一些酸性溶液貯槽或管道,以及地下水管、輸油管等,常用這種方法防腐。
③陽極保護:這也是利用外加直流電源來保護金屬。但把需要保護的金屬接在正極上,成為陽極。按理這應該加速金屬腐蝕。但對一些能形成保護性氧化膜的金屬,並非一定加速金屬腐蝕。相反,在適當正的電位范圍內,由於陽極上氧化作用加劇,在金屬表面上形成一個完整的氧化膜層,使金屬得到保護,腐蝕電流明顯下降。這種現象叫做金屬的電化學鈍化。陽極保護就是將能夠鈍化的金屬,在外加陽極電流的作用下,使其鈍化而得到保護。
(4)加緩蝕劑保護。
緩蝕劑是一種化學物質,將它少量地加入到腐蝕介質中,就可顯著地減小金屬腐蝕的速率。由於緩蝕劑用量少,簡便而且經濟,故是一種常用的防腐手段。緩蝕劑通常分為三類。
①鈍化劑:一般是無機類的強氧化劑。例如,鉻酸鹽、硝酸鹽、鉬酸鹽等。它們的作用就是使腐蝕介質具有更強的氧化性,使金屬表面保持完整的氧化膜。其作用和電化學的陽極保護異曲同工。
②有機緩蝕劑:其中包括酸洗緩蝕劑和抗蝕油脂。鋼鐵的酸洗是許多加工過程的必不可少的預處理工序,目的是除去鋼鐵表面的氧化物,但這個過程必然也會使金屬本身受到腐蝕。為了減少金屬的腐蝕,在酸洗時必須加入緩蝕劑。這種緩蝕劑通常有:鄰位和對位的甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛、對位硫甲酚等。其作用機理是:緩蝕劑被普遍地吸附於鋼鐵的表面,使得鋼鐵酸洗時引起腐蝕的電極反應受到阻化。有的緩蝕劑可以提高氫的超電壓,使氫離子還原的陰極反應受阻;有的緩蝕劑可使鐵氧化為二價鐵離子的反應受阻,使陽極極化。但一般認為,緩蝕劑可以同時減慢陰極和陽極的反應,使鋼鐵的腐蝕速率明顯降低。
抗蝕油脂用於金屬材料和製件在運輸和貯藏期間的暫時防腐,它主要由油、脂或蠟等加入少量有機添加劑組成。這種有機添加劑一般是極性化合物,可吸附於金屬表面。其作用機理相似於酸洗緩蝕劑,所不同的是,要求抗蝕油脂中的添加劑在近中性的條件下發生作用,而酸洗緩蝕劑要求在酸性條件下發生作用。作為抗蝕油脂中的添加劑的有機物質通常為:有機胺類、環烷酸鋅、各種石油產品氧化的產物、磺化油的鹼金屬和鹼土金屬的鹽等。
③氣相緩蝕劑:氣相緩蝕劑是一種能揮發,但蒸氣壓較低且其蒸氣具有防腐作用的物質。它主要用於重要機器零件(如軸承等)在貯藏和運輸過程中的防腐。其防腐機理並不十分清楚,主要還是和氣相緩蝕劑在金屬表面的吸附有關。最有效也是使用最廣的一種氣相緩蝕劑是亞硝酸二環己烷基胺,這是一種無毒無氣味的白色結晶,揮發較慢,在較好的封閉包裝空間中,室溫下對鋼鐵製件可以有一年的有效防腐期。它的缺點是,會加速一些有色金屬如鋅、錳、鎘等的腐蝕,所以在使用時應特別注意製件中有無有色金屬。
⑶ 不銹鋼是在鐵中加入鎳鉻製成的合金,其防銹原理是怎麼樣的
不銹鋼防銹是因為其表面的鈍化膜O3GR2將O原子隔離在外,讓板內的FE元素無法跟O原子結合,無法生成FEO2 和FE2O3,哪就沒有銹啦。
⑷ 鐵的合金(不銹鋼)是什麼原理防銹
所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化,使銹蝕不斷擴大,最終形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金屬(例如,鋅,鎳和鉻)進行電鍍來保證碳鋼表面,但是,正如人們所知道的那樣,這種保護僅是一種薄膜。如果保護層被破壞,下面的鋼便開始銹蝕
耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。又稱不銹耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素,當鋼中含鉻量達到1.2%左右時,鉻與腐蝕介質中的氧作用,在鋼表面形成一層很薄的氧化膜(
自鈍化膜),可阻止鋼的基體進一步腐蝕。除鉻外,常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。
⑸ 金屬腐蝕的原因及過程
1.金屬的腐蝕
金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子被氧化的過程,金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕與電化學腐蝕。
電化學腐蝕是金屬的腐蝕中最普遍、也是最重要的一種類型。鋼鐵在潮濕的空氣中所發生的腐蝕是電化學腐蝕的最突出例子。在潮濕的空氣中,鋼鐵表面會吸附一層薄薄的水膜。如果這層水膜呈較強酸性時,h+得電子析出氫氣,這種電化學腐蝕稱為析氫腐蝕;如果這層水膜呈弱酸性或中性時,能溶解較多氧氣,此時o2得電子而析出oh—,這種電化學腐蝕稱為吸氧腐蝕,是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。
析氫腐蝕
吸氧腐蝕
發生條件
水膜呈酸性
水膜呈弱酸性或中性
正極反應
2h++2e—=h2↑
o2+4e—+2h2o=4oh—
負極反應
fe—2e—=fe2+
2fe—4e—=2fe2+
溶液ph升高的極
正極
正極
其他反應
fe2+
+oh—=fe(oh)2↓
4fe(oh)2
+o2+2h2o=
4fe(oh)3
2.金屬防護的幾種重要方法
①改變金屬內部的組織結構,製成合金。
②在金屬表面覆蓋保護層。
③電化學保護法,即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。
3.金屬腐蝕快慢的判斷方法
①在同一電解質溶液中:電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。
②對同一金屬來說,強電解質>弱電解質>非電解質。
③活潑性不同的金屬,活動性差別越大,腐蝕越快。
④對同一電解質,電解質溶液濃度越大,腐蝕越快。