金屬電化學(xué)腐蝕的原理與應(yīng)用
化學(xué)先生 / 2019-06-06
金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的根本原因是被腐蝕的金屬成為原電池的負(fù)極，其原子失去電子變成金屬陽離子，進(jìn)入電解質(zhì)溶液而損耗。顯然，越是活潑的金屬，越容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在引起電化學(xué)腐蝕的原電池中，正極金屬只是作為惰性電極材料，不參與反應(yīng)。通常使用的金屬往往含有雜質(zhì)，如鋼鐵中常含有雜質(zhì)碳等，這些雜質(zhì)也可以充當(dāng)正極材料。當(dāng)這樣的金屬暴露于潮濕的空氣中時，也會在表面的雜質(zhì)附近形成微小的原電池而被腐蝕。現(xiàn)實生活中電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象比化學(xué)腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重得多。
金屬的腐蝕通常發(fā)生在金屬表面，因此給金屬表面加上--層保護(hù)層將金屬與外界隔開，可以起到防止金屬腐蝕的作用。保護(hù)層可以是耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠等非金屬材料，也可以是通過電鍍而覆蓋于被保護(hù)金屬表面的耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金。
電鍍是種常用的防 止金屬腐蝕的方法。當(dāng)金屬鍍層完好時，防護(hù)原理與非金屬保護(hù)層相同，但是當(dāng)金屬鍍層部分損壞時，鍍層金屬與被保護(hù)金屬會形成原電池，情況就不同了。如果鍍層金屬的還原性比被保護(hù)金屬的還原性強(qiáng)，鍍層金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，被保護(hù)金屬將作為正極而受到保護(hù);反之，則是被保護(hù)金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，使腐蝕更加嚴(yán)重。
根據(jù)電化學(xué)腐蝕的原理，要防止金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕，關(guān)鍵在于阻止金屬成為原電池的負(fù)極，避免它發(fā)生陽極氧化反應(yīng)而溶解。據(jù)此，人們設(shè)計出各種防護(hù)方法。
如果將還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池,還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而損耗，被保護(hù)金屬作為正極就可以避免腐蝕。這種保護(hù)法犧牲了陽極(原電池的負(fù)極),保護(hù)了陰極(原電池的正極),所以叫做犧牲陽極保護(hù)法。航海船只的船底四周鑲嵌鋅塊以保護(hù)船體，利用的就是犧牲陽極保護(hù)法。
另外，還可將被保護(hù)金屬與外加直波電源的負(fù)極相進(jìn)讓其成為陰極，而將外加商理。也做陰極電保護(hù)法，也的正極接到些廢鐵上，使廢鐵成為陽極。這種防止金屬腐蝕的方法叫叫做外加電流陰極保護(hù)法?；S中盛裝酸性溶液的容器或管道，常用這種方法防止腐蝕。
已知道，經(jīng)過濃硝酸等強(qiáng)氧化劑處理后的鐵表面發(fā)生鈍化。通常認(rèn)為，鈍化后的金屬表面生成了一層致密的膜，保護(hù)內(nèi)部金屬不被腐蝕。運用電化學(xué)方法也可以使金屬表面鈍化，從而使內(nèi)部金屬得到保護(hù)。其方法是將被保護(hù)金屬接到外加電源的正極上，并使電壓維持在該金屬發(fā)生鈍化作用的范圍內(nèi)。合成氨廠常用這種方法來防止反應(yīng)塔腐蝕。
除了以上介紹的方法外，人們還發(fā)明了多種防止金屬腐蝕的方法，如添加緩蝕劑等。然而，迄今為止沒有哪一種方法是一 勞永逸的， 金屬的防護(hù)仍然是一個重大課題。研制耐腐蝕的新型材料取代現(xiàn)有的鋼鐵等常用材料，將是解決問題的重要途徑之一。
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