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应用电化学ppt

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  • 更新时间:2019-07-01
  • 素材类别:化学课件PPT
  • 素材格式:.ppt
  • 关键提要:应用电化学,应用
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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这是应用电化学ppt下载,主要介绍了金属腐蚀的分类;电化学腐蚀的类型;腐蚀的评定方法,欢迎点击下载。

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一、金属腐蚀的分类 1、化学腐蚀:  由于金属表面与介质发生化学作用(氧化)而引起的,其特征是反应过程中没有电流产生。失去电子的被氧化的金属“就地”形成腐蚀产物覆盖在金属表面上(例如Fe2O3),称为化学腐蚀。  这类腐蚀不普遍、只有在特殊条件下发生。又如,化工厂里的氯气与铁反应生成氯化亚铁:Cl2+Fe→FeCl2。 2、生物化学腐蚀:  由微生物附着在金属表面,形成生物膜而发生新陈代谢、生长繁殖侵蚀金属的过程。其机制仍然在探讨中。有机体共存于其自然形成的生物膜中,在金属表面形成复杂的集合体,从而影响金属腐蚀。混合菌导致的腐蚀速率比单一菌种导致的腐蚀速率高得多。目前关于这方面的研究主要集中于金属表面的生物矿化过程以及在生物膜金属界面上生物膜胶结物中胞外酶对电化学反应的影响。 3、电化学腐蚀:由金属和介质发生电化学反应引起,反应中有电流产生,这是种最为常见和普遍的腐蚀,造成的危害也最严重。 3.1 电化学腐蚀的基本过程:(1)阳极过程  金属被氧化(溶解)成为正价离子(包括络离子)进入介质或成为难溶化合物(一般为金属氧化物或金属盐)留在金属表面。 2、阴极过程:  被氧化溶解的金属所失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位,在那里由 去极化剂(后解释)所接受,使它还原而价态降低。(3)溶液中离子发生电迁移过程。???由此可见,发生金属的电化学腐蚀必须具备3个条件:①金属表面上的不同区域或不同金属在腐蚀介质中存在着电极电势差;②具有电极电势差的两电极处于短路状态; ③ 金属两极都处于以电解质溶液中。 # 去极化剂:在金属腐蚀学中,习惯性地把介质中接受金属材料中的电子而被还原的物质叫做去极化剂,有3种情况: (1)常温下中性溶液中,钢铁的腐蚀:  一般是以氧为去极化剂进行的。  阳极:Fe → Fe 2+ + 2e   阴极:1/2 O2 + H2O + 2e → 2OH – 进一步反应:Fe 2+ + 2OH - → Fe(OH)2 总的反应:Fe + ½ O2 + H2O → Fe(OH)2 如果O2 供应充分的话, Fe(OH)2 还会逐步被氧化成Fe3O4 .mH2O 和Fe2O3.nH2O 例如钢铁在大气中生锈,就是一个以O2为去极化剂的电化学腐蚀过程。一般氧最易到达铁锈的最外层,其中铁是三价(Fe2O3.nH2O);铁锈最里层,铁是二价(Fe(OH)2);中间层有可能是含水的四氧化三铁(Fe3O4 .mH2O )。(2)常温下,铁在酸性溶液中的腐蚀:以H+离子为去极化剂而腐蚀。 阳极:Fe → Fe 2+ + 2e 阴极:2H+ + 2e → H2↑ 总的反应:Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ 故此时腐蚀产物是氢气和留在溶液中的二价铁离子。 (3)在酸性溶液中, Fe 3+离子可以作为去极化剂例在用酸清洗钢铁表面的铁锈,即所谓“酸洗”时,锈层溶于酸中,形成一定量的Fe 3+离子和Fe 2+离子。Fe 3+离子就可以作为去极化剂使钢铁腐蚀。机理:如果酸液面上有空气, Fe 2+离子可以在液面附近被空气中的O2氧化成Fe 3+离子,成为去极化剂。 这就形成了一循环过程: Fe 3+离子在钢铁表面作为去极化剂还原成Fe 2+离子,再到液面附近被O2氧化成Fe 3+离子,继续作为去极化剂使钢铁腐蚀, Fe 3+离子起着“氧的输送者”的作用。 虽然溶解在溶液中的氧本身就是有效的去极化剂,但由于常温常压下O2在水溶液中的溶解度很小,由其去极化而引起的腐蚀速度是不大的。有“氧的输送者”存在时,腐蚀速度就会大大增加。二、电化学腐蚀的类型(1)均匀腐蚀(全面腐蚀)腐蚀出现在整个金属的表面,这样引起腐蚀是均匀的,腐蚀的深度是处处相同的。称为均匀腐蚀。(2)局部腐蚀 腐蚀集中在金属表面的某个部位。局部腐蚀的各种形态示意图 1、电偶腐蚀当一种不太活泼的金属(阴极)和一种比较活泼的金属(阳极)在电解质溶液中接触时,因构成腐蚀原电池而引发电流,从而造成(主要是阳极金属)电偶腐蚀:也称双金属腐蚀或金属接触腐蚀。 2、点蚀、坑蚀或孔蚀它发生在金属表面极为局部的区域内.造成洞穴或坑点并向内部扩展,甚至造成穿孔,是破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。 孔蚀经常发生于金属表面覆盖保护性钝化膜腐蚀破坏的场所。 3、缝隙腐蚀当金属表面上存在异物或结构上存在缝隙时,由于缝内溶液中有关物质迁移困难所引起缝隙内金属的腐蚀,总称为缝隙腐蚀。例如,金属铆接板、螺栓连接的接合部、螺纹接合部等情况下金属与金属间形成的缝隙,金属同非全属(包括塑料、橡胶、玻璃等)接触所形成的缝隙,以及砂粒、灰尘、脏物及附着物等沉积在金属表面上所形成的缝隙等等。 4、晶间腐蚀晶间腐蚀:是在晶粒或晶体本身未受到明显侵蚀的情况下,发生在金属或合金晶界处的一种选择性腐蚀。晶间腐蚀会导致强度和延展性的剧降,因而造成金属结构的损坏,甚至引发事故。 5、杂散电流腐蚀杂散电流也称迷走电流,是从电路上直接或间接漏散到土壤或其他导电介质中的电流。其主要来源是应用直流电的大功率电气装备,如电气化铁道、电解槽与电镀槽、电焊机或电化学维护装置等。杂散电流一旦流入埋地金属体、再从埋地金属体流出.进入大地或水中,因电流流出部位成为阳极,则在电流流出部位发生激烈的腐蚀,通常把此种腐蚀称为杂散电流腐蚀,为了苟自然腐蚀相区别,亦称电蚀。 6、磨损腐蚀(冲蚀)磨损腐蚀是金属受到液体中气泡或固体悬浮物的磨耗与腐蚀共同作用而产生的破坏,是机械作用与电化学作用协同的结果,它比单纯作用的破坏性大得多。气相流体中的液滴、液相流体中的固体粉末、液体中旋涡产生的空穴、弯管等部位发生的涡流等,都能破坏表面膜,加速腐蚀。 7、应力腐蚀破裂 应力腐蚀破裂是金属结构在内部残存应力和外部拉伸应力的持续作用下产生的严重腐蚀现象。它常常是在从全面腐蚀方面来看似乎耐蚀的情况下发生的,没有形变先兆的突然断裂.容易造成严重事故。如高压锅炉、飞机上侧面薄壁、钢索、机器的轴等,如果发生这类腐蚀就可能突然崩裂而酿成事故。 8、氢脆钢材在冶炼、加工和使用中溶解于钢中的原子氢,在重新聚合成分子氢时产生的巨大应力超过钢的强度极限时,可以在钢内产生微裂纹,导致材料的韧性或塑性下降的现象。 又称白点。氢脆只可防,不可治。氢脆一经产生,就消除不了。在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢 (10-6量级)在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。 9.水线腐蚀三、腐蚀的评定方法根据腐蚀破坏形式的不同,金属腐蚀的程度有各种各样的评定方法。对于全面腐蚀,常用平均腐蚀速度来衡量。腐蚀速度可用失重法(或增重法)、深度法和电流密度来表示。 (1)失重法和增重法:失重法是根据腐蚀后单位面积单位时间的重量损失来计算腐蚀速度的,其单位为g•m-2•h-1。我国选定的时间单位除小时(h)外,还有天(d)、年(a);质量的单位有g、kg。如果腐蚀后试样质量增加且腐蚀产物完全牢固地附着在试样表面时.则可用增重法。 (2)深度法:以质量变化表示腐蚀速度的缺点是没有把腐蚀深度反映出来。腐蚀深度直接影响金属部件的寿命,因而实际意义更大。在衡量不同密度的金属的腐蚀程度时,用深度法更合适。把失重腐蚀速度除以金属的密度,便得到单位时间的腐蚀深度,常用的mm•a-1. (3)以电流密度表示:电化学腐蚀中,阳极溶解导致金属腐蚀。根据法拉第定律,可把失重腐蚀速度,ν失 换算为以腐蚀电流密度icorr表示的腐蚀速度,各种腐蚀速度的关系:

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