1、1 第六章，化学反应和材料的保护 工程化学基础 2 为了更合理地选择、使用和保护材料，本章将有关化学原理与具体的生产实例紧密结合，系统地揭示造成 材料腐蚀、老化的原因 ，阐明材料保护的重要性，介绍一些 材料保护的具体措施 。 本章内容提要 第 6章 化学反应和材料的保护 内容提要 3 目录 6. 1 金属腐蚀的发生 6. 2 金属腐蚀的防护与利用 6. 3 生命体及高分子材料的老化 6. 4 高分子材料的保护 第 6章 化学反应和材料的保护 目录 4 6. 1 金属腐蚀的发生 学 习 要 求 1. 理解化学腐蚀和电化学腐蚀的区别。联系碳 (氮、硼 )化物，通过渗碳体 (Fe3C)与高温水蒸气的
2、反应，理解高温水蒸气对钢材的腐蚀和脱碳现象及其危害。 2. 掌握析氢和吸氧腐蚀的电化学机理。掌握腐蚀电池的两极名称、电极反应表达式，了解极化电势，明确实际析出电势，理解差异充气腐蚀产生的原因。 3. 了解影响金属腐蚀速率的因素，理解水膜的厚度、霜露、介质气体的酸碱性在控制腐蚀中的重要作用。 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 5 金属腐蚀直接或间接地造成巨大的经济损失，估计世界上每年由于腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产量的 25%左右，甚至还会引起停工停产、环境污染、危及人生安全等严重的事故。但金属腐蚀有时也会给人类带来加工方便等可利用之处。 金属腐蚀的普遍性与危害 金属和周围介
3、质发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏叫 金属腐蚀 。 金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象十分普遍。 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 6 根据金属腐蚀过程的不同特点，可将其主要划分为三大类： 金属腐蚀的分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 生物腐蚀 金属管线被腐蚀产生许多小洞 该图来自台湾，据说是由生物腐蚀造成的 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 7 一、化学腐蚀 例如电气绝缘油、润滑油、液压油以及干燥的空气中的 O2， H2S， SO2， Cl2 等物质与电气、机械设备中的金属接触时，在金属表面生成相应的氧化物、硫化物、氯化物等，都属于化学腐蚀。 单纯由化学作用而引起的腐蚀
4、称为 化学腐蚀 。 它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中不产生电流。 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 8 如在例 4-12中讨论了金属锌在空气中被氧化发生腐蚀的情况。尽管在大气中一般均小于 p，但从式 4. 9可知，金属的氧化腐蚀还是能发生，而且 rGm 越小，发生化学腐蚀的可能性越大。 从温度与反应速度的关系来看，从式 4. 15 可知，温度越高，化学腐蚀速率越大。因而金属材料的 高温抗氧化性能 是材料的一项重要性能指标。 ARTEk lnln a (4. 15) 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 9 金属与高温水蒸气也能发生反应，这是造成锅炉和管
5、道严重腐蚀的重要原因之一： 金属与高温水蒸气反应 F e + H 2 O ( g ) F e O + H 22 F e + 3 H 2 O ( g ) F e 2 O 3 + 3 H 23 F e + 4 H 2 O ( g ) F e 3 O 4 + 4 H 2在反应中生成一层由 FeO， Fe2O3， Fe3O4 组成的氧化皮 ，同时还产生了氢气。 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生 10 钢铁中的渗碳体 (Fe3C)还可以与高温水蒸气反应，产生 脱碳现象 ： 脱碳现象 F e 3 C + H 2 O ( g ) 3 F e + C O + H 2这些反应都是可逆反应。在高温下，虽然正反应的 rGm 值比常温时有所增加，但仍远小于零，即平衡强烈地偏向右边。 第 6章 化学反应和材料的保护 金属腐蚀的发生
