பைடு நூலகம்
2 H2SO4
这类细菌需要元素硫或化合态硫以维持生存，因此它们常在硫矿、油 田以及处理含硫有机废物的排污管内及其附近出现，引起地下钢管的严重 腐蚀。
金属腐蚀的防护与利用
金属材料的腐蚀是普遍存在的，是不可避免的。为了工程建 设、日常生活的安全性和经济性，我们有必要对金属材料及其制 品进行必要的保护。
电化学腐蚀，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 2. 析氢腐蚀
条件：水膜酸性较强。
阳极（Fe） Fe － 2e－ ＝ Fe2+
阴极（杂质） 2 H+ + 2e+ ＝ H2 ↑
总反应
Fe + 2 H+ ＝ Fe2+ + H2 ↑
这种腐蚀过程中有氢气析出，所以称为析氢腐蚀。
3. 吸氧腐蚀 条件：水膜酸性很弱或中性
在含氯化物的介质或被用作受应力的结构时，不锈钢还 不及普通结构钢耐腐蚀。
金属材料的替代品 在耐腐蚀性上下列五类非金属材料可代替金属材料：
天然橡胶和合成橡胶 塑料
强度、硬度低，对氯离子和盐酸的耐蚀性好， 对浓硫酸、硝酸等氧化性酸及有机溶剂的耐 蚀性较差，服役温度低（＜80~90℃）
陶瓷：耐蚀和耐热性好，脆性大、抗拉强度低
钢铁磷化
钢铁磷化是把钢铁制件放入磷酸盐溶液中，使其表面获得一层灰 黑色不溶于水的磷酸盐薄膜（磷化膜）。
常用的磷酸盐是磷酸二氢锰铁盐，俗名马日夫盐。分子式为：
nFe(H2PO4)2·mMn(H2PO4)2，简写为 M(H2PO4)2，其中 M 表示二价的 锰、铁、锌等金属元素。
H3PO4
H2PO4- + H+
工程材料的腐蚀与防护
7.2.1 金属的腐蚀与防护
金属腐蚀的普遍性与危害
金属和周围介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。
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
一、化学腐蚀
单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。
差异充气腐蚀
差异充气腐蚀是由于金属表面 氧气分布不均匀而引起的腐蚀，是金 属吸氧腐蚀的一种形式。根据能斯特 方程，氧浓度大的一端电势高，氧得 电子为阴极；氧浓度小一端电势低， Fe失电子为阳极。
腐蚀过程的电极反应如下：
阴极(O2浓度较大的部位)： 阳极(O2浓度较小的部位)：
1/2 O2 +2e= 2OH Fe+2e = Fe2+
三、生物腐蚀
藻类、贝壳类等生物，特别是微生物在土壤、天然水、自 来水、石油及其产品等各种环境中都存在，它们在新陈代谢过 程中，对金属材料所产生的腐蚀破坏作用都是生物腐蚀。生物 腐蚀引发和加速电化学腐蚀。
生物腐蚀主要有下述三种情况：
破坏防腐物——有机防腐层被细菌分解； 代谢产物的影响——pH降低，促进金属腐蚀； 形成氧浓差电池——活性细菌耗氧引起氧浓度不均
覆盖层也可以用金属保护层，是以另一种金属镀在被保护 的金属制品表面上形成保护层。制备金属保护层有电镀、电刷 镀、渗镀、化学镀等方法。
根据造成金属材料腐蚀的原因和影响腐蚀速度的因素，我们 不难得出这样的结论：即防止金属腐蚀(或减缓金属腐蚀)可以从 金属本性和环境介质两个方面着手。
不锈钢不是万能材料
由含铬 11. 5% ~ 30%，含镍低于22%，加上其他少量合 金元素所组成的，包括 30 种以上不同合金系列的通称。
不锈钢并不是在所有情况下都不生锈，只是耐蚀性较高 而价格相对较低的一大类材料。
阳极 (Fe) 2 Fe － 4e－ ＝ 2 Fe2+ 阴极 (杂质) O2 + 2 H2O + 4 e－ ＝ 4 OH－
总反应 2 Fe + O2 + 2 H2O ＝ 2 Fe(OH)2 这种腐蚀过程中有氧气溶解，所以称为吸氧腐蚀。
一般条件下，E(O2/OH-) > E(H+/H2)。 大多数金属电极电势低于E(O2/OH-)，所以大多数金属都可 能发生吸氧腐蚀，甚至在酸性介质中，金属发生析氢腐蚀的同时， 有氧存在时也会发生吸氧腐蚀。
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。
化学腐蚀的实质 属于一般的氧化还原反应。
金属原子
-ne被氧化
金属阳离子
二、电化学腐蚀
1. 腐蚀电池 由于形成了原电池而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。 引起腐蚀的原电池称为腐蚀电池。
习惯上把腐蚀电池中发生氧化(即失电子)反应的电极称为 阳极，阳极是电极电势较小的电对，其还原态易失电子；把发 生还原（即得电子）反应的电极称为阴极，阴极是电极电势较 大的电对，其氧化态易得电子。
HPO42- + 2 H+
PO43- + 3 H+
钢铁在该酸性溶液中反应生成 Fe2+，Zn2+，Mn2+ 等离子的 HPO42– 与 PO43– 的复合盐，结晶沉积于金属表面，形成磷化保护膜。 其主要反应可用下列通式表示：
M2+ + HPO42－ ＝ MHPO4
3M2+ + 2 PO43－ ＝ M3(PO4)2
代谢产物的影响
主要是参与自然界硫、铁元素循环的细菌，即厌氧的硫酸盐
还原菌和好氧的铁细菌及硫杆菌。
硫酸盐还原菌的作用过程： SO42- + 4 H2
S2- + 4 H2O
硫酸盐还原菌作用产生的硫化氢造成局部微酸环境，会发生金属的析 氢腐蚀和氢脆。一般厌氧菌的腐蚀只能在裸露的钢管和铸铁管上发生。
好氧菌作用过程： 2 S + 3 O2 + 2 H2O
碳素材料(石墨)：耐蚀性、导电性、导热性能好，脆性大
木材：强腐蚀性环境中一般不耐蚀
二、防止介质对材料的腐蚀
1. 隔绝介质与材料的接触
钝化膜
氧化膜 磷化膜
镀金属保护层
2. 改善环境气体介质
3. 控制和改善环境液体介质
1. 在金属材料表面覆盖各种保护层
钢铁发蓝
也称发黑，形成致密的四氧化三铁(Fe3O4) 薄膜。 常用的碱性发蓝工艺：高浓度的碱(NaOH) 和氧化剂 (NaNO2, NaNO3) 溶液，140 ~ 150℃。 反应主要是氧化还原反应和水解反应： 3 Fe + NaNO2 + 5 NaOH ＝3 Na2FeO2 + NH3 + H2O 6 Na2FeO2 + NaNO2 + 5 H2O ＝ 3 Na2Fe2O4 + NH3 + 7 NaOH Na2FeO2 + Na2Fe2O4 + 2 H2O ＝ Fe3O4 ↓+ 4 NaOH (亚铁酸钠) (铁酸钠)