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课时2 金属腐蚀的防护
金属的腐蚀与防护
化学 高二上学期
港珠澳大桥——世界最长的跨海大桥，使用寿命预计可长达120年，比普通跨海大桥寿命翻了一倍多！
采用了什么金属防腐的技术实现了“120” 年不腐的奇迹？
【回顾旧知】
化学腐蚀
电化学腐蚀
跨海大桥存在的金属腐蚀？
基于腐蚀原理，寻找防护措施
任务一：设计化学腐蚀的防护措施
化学腐蚀
金属其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀。
隔绝反应物
根据所学知识并结合生活经验，如何防止金属发生化学腐蚀？
任务一：设计化学腐蚀的防护措施
常见的通过覆盖保护层防止铁生锈的方法：
1、在铁的表面喷涂上防腐油漆（如桥梁、汽车、船舶）。
2、油和油脂可以用来保护机器中由金属制成的转动部分，如齿轮。
3、用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯等）喷涂或包裹在金属表面。
4、在铁的表面覆盖一层其他金属，如：镀锡（马口铁）、镀锌（白铁皮）。
喷漆
包裹塑料
涂矿物性油
沥青防腐钢管
金属的防护
搪瓷——将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。
电镀——在被保护金属表面覆盖耐腐蚀性较强的金属或合金。
搪瓷
发蓝处理
发蓝——在钢铁表面生成一定厚度和强度的致密的氧化层，成分主要是Fe3O4。
钝化处理
钝化——利用浓硫酸、浓硝酸强氧化剂处理铝制品的表面，使之形成致密的氧化膜。
覆盖保护层
金属的防护
【思考】如何在铁制品表面镀锡？
+
镀件
镀层金属
-
含镀层金属离子的盐溶液
铁制品
锡板
SnSO4溶液、稀硫酸
阳极：Sn - 2e- == Sn2+
阴极：Sn2+ + 2e- == Sn
金属的防护
【思考】当镀层局部破损时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
白铁皮（镀锌铁）
马口铁（镀锡铁）
金属的防护
白铁皮
负极：2Zn – 4e- = 2Zn2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Zn +O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2
牺牲锌保护铁
马口铁
负极：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总反应： 2Fe +O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2
牺牲铁保护锡
锌＞铁
铁＞锡
金属的防护
（1）当镀层金属完好时，保护作用是一样的；
（2）镀层局部破损时，锌的金属活动性比铁强，铁作正极材料被保护；而锡的金属活动性比铁弱，铁作负极反应物加速腐蚀。
【思考】当镀层局部破损时，锌镀层或锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？
【思考】
除了外加保护层的方法外，根据电化学腐蚀的原理，你还能想到其他防止金属腐蚀的方法吗？
任务二：设计电化学腐蚀的防护措施
电化学腐蚀
由于形成原电池而使金属发生了腐蚀，这种腐蚀就是金属的电化学腐蚀。
反应物
现象
产物
过程
Fe
O2
Fe2+
OH-
失e-
得e-
装置维度
电子导体
离子导体
负极
正极
原电池
原理维度
装置维度：
切断闭合回路
原理维度：
防止铁失电子
任务二：设计电化学腐蚀的防护措施
1、如何切断闭合回路？ 2、如何防止铁失电子？
电解质和电极分隔开
铁不做负极
覆盖保护层
原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。
牺牲阳极保护法
画出装置草图
船底四周镶嵌锌块
应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁或锌块
牺牲阳极保护钢闸门
更换电热水器内部锈蚀的镁棒
埋于地下的铁管道
任务二：设计电化学腐蚀的防护措施
如何防止铁失电子？
从电解池的角度分析，怎样防止铁失电子？
反应物
现象
产物
过程
Fe
Fe2+
失e-
装置维度
原理维度
电子导体
离子导体
阳极
阴极
电解池
Zn
Zn2+
阳极选择：
惰性电极
金属阳极
阴极电保护法
（外加电流阴极保护法）
辅助阳极（不溶性）
原理：将被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
画出装置草图
任务二：设计电化学腐蚀的防护措施
外加电流时，金属的电位升高，当达到钝化电位时，金属表面开始形成钝化膜。一旦金属处于钝化状态，即使在腐蚀性环境中，其腐蚀速率也会显著降低。
电钝化
任务二：设计电化学腐蚀的防护措施
不锈钢、硅钢、合金材料等
通过向金属中加入少量的特殊金属或非金属使金属的内部晶体结构发生改变而具有抗腐蚀性。如在钢铁中加入一定比例的铬和镍，可极大程度地提高钢铁抗腐蚀性能。
改变金属的结构或组成
采用了什么金属防腐的技术实现了“120” 年不腐的奇迹？
【评价1】
下列对如图所示的实验装置的判断中错误的是（ ）
A．若X为碳棒，开关K置于A处可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于A或B处均可减缓铁的腐蚀
C．若X为锌棒，开关K置于B处时，为牺牲阳极法
D．若X为碳棒，开关K置于B处时，铁电极上发生的反应为：
D
【评价2】
浓硫酸贮存罐的钝化金属保护法示意图如图，其原理是利用可钝化的金属与直流电源相连，控制合适的电压，使金属贮存罐表面形成致密的钝化膜，以有效减缓金属腐蚀。下列说法错误的是(　　)
A．金属贮存罐可用钢制材料
B．电子沿导线流入辅助电极
C．贮存浓硫酸的金属罐与电源负极相连
D．电压高到一定程度有可能会加剧腐蚀
C
金属防护小结
（1）在金属表面覆盖保护层:
a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料
b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法
c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，例如：钝化
（2）电化学保护法:
a.牺牲阳极保护法
b.阴极电保护法（外加电流阴极保护法）
防止金属腐蚀的方法多种多样，但迄今为止，没有哪一种方法是一劳永逸的，金属的防护仍是一个重大的课题。
（3）改变金属材料组成
谢谢观看！

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