金屬腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)資料

1、金屬腐蝕與防護(hù)復(fù)習(xí)資料第一章 緒論一、金屬腐蝕研究的意義和重要性二、金屬腐蝕的分類 按反應(yīng)歷程分類：、化學(xué)腐蝕；、電化學(xué)腐蝕；項(xiàng)目類別化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕介質(zhì)干燥氣體電解質(zhì)驅(qū)動(dòng)化學(xué)位電化學(xué)位腐蝕過程規(guī)律化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)電極過程動(dòng)力學(xué)能量轉(zhuǎn)換熱能、化學(xué)能、機(jī)械能化學(xué)能、電能電子轉(zhuǎn)換無有反應(yīng)區(qū)分子的碰撞區(qū)在陰陽極區(qū)獨(dú)立完成溫度較高常溫產(chǎn)物碰撞點(diǎn)上陰、陽極區(qū) 按腐蝕形態(tài)分類：、全面腐蝕；、局部腐蝕； 按腐蝕環(huán)境分類：、自然環(huán)境中的腐蝕：大氣腐蝕；海水腐蝕；土壤腐蝕； 生物腐蝕；、工業(yè)環(huán)境中的腐蝕：電解質(zhì)溶液中的腐蝕；工業(yè)水中的腐蝕；工業(yè)氣 體中的腐蝕；熔鹽中的腐蝕；三、金屬腐蝕學(xué)的研究?jī)?nèi)容 研究并確定金

2、屬材料和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律 研究在各種條件下防止或控制金屬腐蝕的方法與措施 研究金屬腐蝕速率的檢測(cè)技術(shù)和方法， 特別是現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)和監(jiān)控的方法： 研究評(píng)定金 屬腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)。第二章 金屬電化學(xué)腐蝕熱力學(xué)根據(jù)組成電池的電極大小， 可以把電池分為宏觀電池和微觀電池兩類， 對(duì)于電極較大， 即用 肉眼可以觀察到的電極組成的腐蝕電池稱為宏觀電池。 宏觀電池常見的幾種類型有： 不同 金屬與其電解質(zhì)溶液組成的電池； 不同金屬與同一種電解質(zhì)溶液組成的電池； 濃差電池； 溫差電池。 由于金屬表面的電化學(xué)不均勻性， 會(huì)在金屬表面形成許多微小的電極， 由這 些微小電極形成的電池稱為微觀電池。 主要有

3、以下幾種類型：金屬表面化學(xué)成分的不均 勻性引起的微電池； 金屬組織結(jié)構(gòu)的不均勻性而構(gòu)成的微電池； 金屬表面物理狀態(tài)的不 均勻性構(gòu)成的微電池；金屬的表面膜的不完整構(gòu)成的微電池。第三章 金屬電化學(xué)腐蝕過程動(dòng)力學(xué)一、電極的極化現(xiàn)象 電極的極化：當(dāng)有外電流通過電極 / 電解質(zhì)溶液界面時(shí)，電極電位隨電流密度改變所發(fā) 生的偏離平衡電極電位的現(xiàn)象。 電極極化的原因及類型 極化曲線及其測(cè)量二、電化學(xué)極化與濃度極化三、共軛體系與腐蝕電位 混合電位： 陰陽極化曲線相交于一點(diǎn)， 具有共同的電位， 相交點(diǎn)的電位是整個(gè)金屬電極 的非平衡的穩(wěn)定電位， 稱之為混合電位； 當(dāng)金屬腐蝕時(shí)， 則稱之為腐蝕電位或自然腐蝕電位。 對(duì)

4、應(yīng)于腐蝕電位的電流密度稱為腐蝕電流密度或自然腐蝕電流密度。 混合電位理論的兩項(xiàng)簡(jiǎn)單的觀點(diǎn)、任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或更多的局部氧化反應(yīng)和局部還原反應(yīng)； 、在電化學(xué)反應(yīng)過程中不可能有凈電荷積累。 共軛體系： 在一個(gè)孤立的電極上同時(shí)以相同的速度進(jìn)行著一個(gè)陽極反應(yīng)和一個(gè)陰極反應(yīng) 的現(xiàn)象叫做電極反應(yīng)的耦合。 這兩個(gè)耦合的反應(yīng)又稱為共軛反應(yīng)， 相應(yīng)的體系稱為共軛體系。 如果進(jìn)行的共軛反應(yīng)是金屬的溶解及氧化劑的還原， 其混合電位稱為腐蝕電位。 在所接觸的 腐蝕介質(zhì)中發(fā)生腐蝕的金屬或合金稱為腐蝕金屬電極。四、活化極化控制的腐蝕體系的極化行為 活化極化控制的腐蝕體系的極化行為：指腐蝕由電化學(xué)步驟控制的體系。

5、 陰極過程由濃度極化控制時(shí)腐蝕金屬電極的極化 理想極化曲線與實(shí)測(cè)極化曲線、由單一反應(yīng)的平衡電位做起始電位， 并忽略極化過程中其他次要因素的影響， 這樣所得 到的電位 -電流曲線稱為理想極化曲線。、通過外加電流實(shí)驗(yàn)測(cè)定的這種實(shí)際電極體系中的陽極極化曲線和陰極極化曲線， 稱為實(shí) 測(cè)極化曲線。 表觀極化曲線與真實(shí)極化曲線 、腐蝕金屬電極的外側(cè)電流密度與電極電位的關(guān)系曲線稱為表觀極化曲線。 、金屬溶解反應(yīng)的 -i 曲線稱為真實(shí)極化曲線。、二者的區(qū)別：前者容易直接測(cè)得而后者往往不易直接測(cè)得。、二者的聯(lián)系： 如果可以直接通過適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)手段測(cè)得兩條真實(shí)極化曲線之一， 那么只要 再測(cè)定一下表觀極化曲線，就可以

6、利用極化曲線分解的辦法求得另一條真實(shí)的極化曲線。五、伊文思極化圖及應(yīng)用、腐蝕極化圖又稱為伊文思極化圖，是一種電位-電流圖，它把表征腐蝕電池特征的陰、陽極極化曲線畫在同一張圖上， 忽略電位隨電流密度變化的細(xì)節(jié)， 將極化曲線畫成直線的形 式。、伊文思腐蝕極化圖主要由直線代替理想極化曲線， 用電流強(qiáng)度代替電流密度， 具有更大 的廣泛性、 實(shí)用性和易用性， 在研究腐蝕問題及解釋電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象時(shí)， 使用和分析十分方 便。、伊文思極化圖的應(yīng)用：陰極過程控制的腐蝕過程； 陽極過程控制的腐蝕過程； 歐 姆電阻控制的腐蝕過程?；旌峡刂频母g過程。六、電化學(xué)腐蝕的陰極過程 概述、由陰極極化本質(zhì)可知， 凡能在陰極上

7、進(jìn)行得電子陰極還原反應(yīng)的物質(zhì)都能起到去極化劑 的作用。、幾個(gè)重要的陰極過程：析氫腐蝕；吸氧腐蝕；溶液中陰離子還原反應(yīng)；溶液中 某些陽離子的還原反應(yīng)； 不溶性產(chǎn)物的還原反應(yīng)； 溶液中的某些有機(jī)化合物可能的陰極 還原反應(yīng)。 析氫腐蝕：以氫離子還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕。 吸氧腐蝕：以氧的還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕。第四章 均勻腐蝕和金屬鈍化項(xiàng)目類別均勻腐蝕局部腐蝕區(qū)域不分陰陽極陰陽極分開電位相等ca電池類型微觀電池宏觀電池影響破壞性大危害大一、均勻腐蝕的概念 均勻腐蝕與局部腐蝕 按照腐蝕的形態(tài)可將金屬腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。 全面腐蝕可以是均勻腐 蝕，也可以是不均勻腐蝕。 均勻腐蝕的特征是腐

8、蝕破壞均勻地發(fā)生在整個(gè)表面上， 金屬由于 腐蝕而普遍地減薄。二、均勻腐蝕速度的表示 平均腐蝕速度、重量法：失重=W0 W1 ， 增重=W2 W0；W0為試樣原始重量；失重 St 增重 St 0W1 為試樣清除腐蝕產(chǎn)、厚度法：失重 8.76d= 失重； d 表示采用平均厚度變化指標(biāo)表示的金屬的平均腐蝕速度，物后的質(zhì)量； W2 表示未清除腐蝕產(chǎn)物時(shí)試樣質(zhì)量；表示試樣的表面積；t 表示腐蝕時(shí)間。mm/年； 表示金屬材料的密度， g / cm3 ； iA、容量法： 容量 = 0 ， 失重 = ；表示金屬的相對(duì)原子質(zhì)量， 容量 St 失重 nF移電子的物質(zhì)的量； i 為腐蝕電流密度。 均勻腐蝕速度計(jì)算g

9、/mol ；n 表示反應(yīng)中轉(zhuǎn)因此，由上式可以看出icorr 的大小受陰陽極反應(yīng)的交換電流密度、陰陽極反應(yīng)的平衡電位和塔費(fèi)爾斜率的影響。具體討論如下：兩個(gè)電極反應(yīng)的平衡電位的差值 e,2 e,1 的差值越大， icorr 越大；因塔費(fèi)爾斜率主要通過指數(shù)項(xiàng)來施加影響的，因此塔費(fèi)爾斜率的數(shù)值越大， icorr 越小；陰陽極反應(yīng)的交換電流密度增大都將使icorr 增大。、陰極由擴(kuò)散控制條件下腐蝕速度計(jì)算： 腐蝕電流密度決定于去極化劑的極限擴(kuò)散電流密 度。 金屬的鈍化、金屬鈍化現(xiàn)象金屬鈍化現(xiàn)象： 某些金屬在特定介質(zhì)中， 表面會(huì)發(fā)生耐腐蝕性能的突然轉(zhuǎn)變， 如某些性質(zhì) 的金屬變得較不活潑；經(jīng)過鈍化現(xiàn)象的研究

10、， 歸納出鈍化的金屬腐蝕過程有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 金屬處在鈍化狀態(tài) 時(shí)，腐蝕速度非常低； 金屬發(fā)生鈍化都伴隨著電位的較大范圍的正移； 金屬發(fā)生鈍化的 鈍化現(xiàn)象只是金屬表面性質(zhì)的改變，是金屬的界面現(xiàn)象。、陽極鈍化采用外加陽極電流的方法，使金屬由活性狀態(tài)變?yōu)殁g態(tài)的方法稱為陽極鈍化或電化學(xué)鈍 化。金屬表面狀態(tài)的突變使金屬溶解速度急劇下降的過程稱為金屬的鈍化， 金屬鈍化后所獲 得的高耐蝕性質(zhì)，被稱為鈍性，金屬表面鈍化后所處的非活化狀態(tài)，被稱為鈍態(tài)。金屬在鈍化現(xiàn)象出現(xiàn)之前，主要存在陽極的電化學(xué)極化和濃差極化。 陽極極化曲線被四個(gè)特征電位值即金屬自腐蝕電位 corr 、致鈍電位 pp 、維鈍電位 p 及 過鈍

11、化電位 pt 分成四個(gè)區(qū)域。、弗拉德電位與金屬鈍態(tài)的穩(wěn)定性、腐蝕金屬的自鈍化腐蝕過程中， 在沒有任何外加極化的情況下， 由于腐蝕介質(zhì)中氧化性的去極化劑的還原而 促使金屬發(fā)生鈍化，稱為金屬的自鈍化。為了產(chǎn)生并實(shí)現(xiàn)金屬的自鈍化現(xiàn)象， 介質(zhì)中的氧化劑必須滿足以下兩個(gè)條件： 氧化劑的 氧化還原平衡電位要高于該金屬的陽極致鈍電位，即 0 pp ；氧化劑的還原反應(yīng)的相 應(yīng)的陰極電流密度或陰極極限擴(kuò)散電流密度必須大于金屬的致鈍電流密度，即 i(iL ) ipp 。 金屬在腐蝕介質(zhì)中的鈍化行為曲線， 隨著介質(zhì)的氧化性和濃度的不同可有如下情況： 氧 化劑的氧化性很弱；氧化劑的氧化性較弱或濃度不高，陰極、陽極極化

12、曲線有三個(gè)交點(diǎn)； 中等濃度的氧化劑；強(qiáng)氧化劑。氧對(duì)金屬的腐蝕具有雙重作用：氧一方面可做去極化劑，使金屬溶解；另一方面，氧在一 定濃度下又可與溶解產(chǎn)物結(jié)合生成相應(yīng)的鈍化膜， 阻止金屬進(jìn)一步溶解而發(fā)生表面鈍化， 起 到鈍化劑的作用。、金屬鈍化理論成相膜理論： 金屬的鈍態(tài)是由于金屬和介質(zhì)作用時(shí)在金屬表面上生成一種非常薄且致密的 覆蓋性良好的保護(hù)膜， 這種表面膜是作為一個(gè)獨(dú)立的相存在的， 它能夠把金屬與腐蝕介質(zhì)機(jī) 械地隔離，從而使金屬的溶解速度得以降低，使金屬表面由活化狀態(tài)變?yōu)殁g化狀態(tài)。吸附理論： 金屬鈍化并不需要在金屬表面生成成相膜， 而只需在金屬表面或部分表面生成 氧或含氧的粒子吸附層就可以使金屬

13、表面進(jìn)入鈍態(tài)。 這些粒子吸附在金屬表面上， 能夠改變 金屬 /溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽極的活化能顯著提高而發(fā)生鈍化。吸附理論認(rèn)為，金屬呈現(xiàn) 鈍化現(xiàn)象是由于金屬表面本身反應(yīng)能力的降低，而不是由于膜的機(jī)械隔離作用。、影響金屬鈍化的因素金屬及合金成分的影響；鈍化劑的性質(zhì)、濃度影響；活性離子對(duì)鈍化膜的破壞作用； 介質(zhì)溫度對(duì)金屬的鈍化有很大影響。第五章 局部腐蝕一、電偶腐蝕 概述、當(dāng)兩種金屬或合金在腐蝕介質(zhì)中相互接觸時(shí)， 電位較負(fù)的金屬或合金比它單獨(dú)處于腐蝕 介質(zhì)中時(shí)腐蝕速度增大， 而電位較正的金屬或合金的腐蝕速度反而減小， 得到一定程度的保 護(hù)，這種腐蝕現(xiàn)象稱為電偶腐蝕，又稱為接觸腐蝕或異金屬腐蝕。、在

14、電偶腐蝕現(xiàn)象中，電位較負(fù)的陽極性金屬腐蝕速度加大的效應(yīng)，稱為電偶腐蝕效應(yīng)； 而電位較正的陰極性金屬腐蝕速度減小的效應(yīng)，稱為陰極保護(hù)效應(yīng)。、需要注意的是：電偶腐蝕不單單指兩種金屬的接觸造成的腐蝕，某些金屬（如碳鋼）與 某些非金屬的電子導(dǎo)體（如石墨材料）相互接觸時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生電偶腐蝕。 電偶腐蝕的原理： 兩種或兩種以上的金屬、 金屬與非金屬的電子導(dǎo)體、 同一金屬的不同 部位， 在腐蝕介質(zhì)中互相接觸時(shí)由于存在腐蝕電位的不同， 將會(huì)構(gòu)成宏觀腐蝕電池， 成為腐 蝕電池的兩個(gè)電極， 電子可以在兩個(gè)電極間直接轉(zhuǎn)移， 而這兩個(gè)電極上進(jìn)行的電極反應(yīng)也將 進(jìn)行必要的調(diào)整，以滿足電極界面電荷的平衡關(guān)系。 宏觀腐蝕電池

15、對(duì)微觀腐蝕電池的影響、定義： 由于宏觀腐蝕電池的作用將使微觀電池的電流發(fā)生改變， 將這種效應(yīng)稱為差異效 應(yīng)。如果宏觀電偶腐蝕電池使內(nèi)部腐蝕電池電流減少，則此效應(yīng)為正差異效應(yīng)；相反， 如果 引起內(nèi)部腐蝕微電池電流增加，則稱為負(fù)差異效應(yīng)。、例證：正差異效應(yīng)可以通過鋅在稀硫酸中和鉑接觸的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。 影響電偶腐蝕的因素：、金屬材料的電位差值；、極化作用；、陰陽極面積比。 防止電偶腐蝕的措施、組裝構(gòu)件應(yīng)盡量選擇在電偶序表中位置相近的金屬； 、對(duì)于不同金屬構(gòu)成的結(jié)構(gòu)部件應(yīng)該盡量避免形成大陰極小陽極的接觸結(jié)構(gòu)； 、采用絕緣材料或保護(hù)性阻擋涂層分隔電偶腐蝕的接觸部位；、采用電化學(xué)保護(hù)。二、點(diǎn)腐蝕 概述、定義

16、： 金屬材料在腐蝕介質(zhì)中經(jīng)過一定的時(shí)間后， 在整個(gè)暴露于腐蝕介質(zhì)中的表面上個(gè) 別的點(diǎn)或微小區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)腐蝕小孔， 而其他大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微， 且隨著時(shí) 間的推移， 蝕孔不斷向縱深方向發(fā)展，形成小孔狀腐蝕坑，這種腐蝕形態(tài)稱為點(diǎn)腐蝕， 簡(jiǎn)稱 點(diǎn)蝕，也叫做小孔腐蝕或孔蝕。、主要特征： 通常發(fā)生在易鈍化金屬或金屬表面上， 同時(shí)往往在腐蝕介質(zhì)中存在侵蝕性 陰離子及氧化劑； 點(diǎn)蝕是一種外觀隱蔽而破壞性極大的一種局部腐蝕形式； 蝕孔的陽極 溶解速度相當(dāng)大且具有自動(dòng)加速的特點(diǎn)；點(diǎn)蝕還能加劇其他類局部腐蝕。 點(diǎn)蝕發(fā)生的機(jī)理、點(diǎn)蝕的萌生： 金屬表面在化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)上是不均勻的， 總是存在各種各樣的

17、不 完整性；在溶液中存在有侵蝕性陰離子 （如氯離子）以及溶解氧或氧化劑存在， 氧化劑的 作用主要是使金屬的腐蝕電位升高， 達(dá)到或超過某一臨界電位。 這兩個(gè)條件具備時(shí)就在鈍化 膜上生成了活性的溶解點(diǎn)， 稱為點(diǎn)蝕核。 除了氧化劑外， 使用外加的陽極極化方式也可以使 電位上升， 超過臨界電位， 導(dǎo)致點(diǎn)蝕的發(fā)生。 這個(gè)臨界電位被稱為擊穿電位或點(diǎn)蝕電位 b 。 、點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)：如果電位足夠正， 以導(dǎo)致充分的酸化或侵蝕性陰離子的集聚，克服再鈍化 的影響，促使點(diǎn)蝕孔的繼續(xù)生長(zhǎng)。 影響點(diǎn)蝕的因素、環(huán)境因素： 鹵素離子及其他陰離子； 溶液中的陽離子和氣體物質(zhì)； 溶液的 pH 值； 溫度的影響；介質(zhì)流速。、材料因素

18、：金屬本性；合金元素的影響；冷加工與熱處理；顯微組織；表面 狀態(tài)。點(diǎn)蝕的控制：、選用點(diǎn)蝕緩蝕劑；、合理選擇耐腐蝕材料；、電化學(xué)保護(hù)。三、縫隙腐蝕 概述、縫隙腐蝕是因金屬與金屬、 金屬與非金屬的表面間存在狹小縫隙， 并有腐蝕介質(zhì)存在時(shí) 而發(fā)生的局部腐蝕形態(tài)。、特征： 不論金屬或合金的電極電位是正還是負(fù)，都能夠發(fā)生縫隙腐蝕，但是特別容易 發(fā)生在依靠鈍化而具有耐蝕性的金屬及合金上，越容易鈍化的金屬，對(duì)縫隙腐蝕就越敏感； 腐蝕介質(zhì)可以是任何的侵蝕性溶液， 可以是酸性、 中性或堿性， 但是含有侵蝕性陰離子的 溶液更加容易引起縫隙腐蝕；與點(diǎn)蝕相比， 對(duì)同一種合金而言， 縫隙腐蝕更易發(fā)生， 即縫 隙腐蝕的臨

19、界電位要比點(diǎn)蝕電位低。、機(jī)理： 若金屬構(gòu)成一定的縫隙結(jié)構(gòu)， 縫內(nèi)與縫外構(gòu)成氧濃度差異宏觀電池，又由于閉塞 電池的自催化作用使縫隙腐蝕加速，造成更加嚴(yán)重的破壞。、點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的區(qū)別： 點(diǎn)蝕可在周圍腐蝕介質(zhì)能自由到達(dá)的金屬表面上的各種薄弱 點(diǎn)處萌生， 而縫隙腐蝕僅集中于體系的幾何形狀使介質(zhì)的到達(dá)受到限制的這部分表面上， 即 發(fā)生在侵蝕性介質(zhì)可以透入的間隙中； 縫隙腐蝕多數(shù)發(fā)生在氯化物溶液中， 也可發(fā)生在其 他腐蝕性液體中， 而點(diǎn)蝕通常局限在含有活性陰離子的介質(zhì)中。幾乎所有的金屬或合金都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕， 而點(diǎn)蝕多數(shù)發(fā)生在容易鈍化的金屬和合金表面。點(diǎn)蝕可在靜止的和運(yùn)動(dòng)的溶液中發(fā)生， 并可在金屬表面上

20、的非均質(zhì)處萌生， 例如非金屬夾雜處、 晶界、位錯(cuò)露頭處等。 而縫隙腐蝕容易在間隙中溶液靜止的條件下發(fā)生， 也可由于金屬鍍覆層或涂層的微觀缺陷而 萌生； 由于縫隙中溶液的不動(dòng)性， 縫內(nèi)溶液與外部本體溶液則交換困難， 因此， 在狹窄縫 隙中很快形成閉塞電池， 比未被腐蝕產(chǎn)物覆蓋的縫隙中的電解液的成分變化得多， 縫隙腐蝕 的萌生電位也因而通常比點(diǎn)蝕更負(fù)。 在多數(shù)情況下， 縫隙腐蝕的萌生比點(diǎn)蝕更快。 在環(huán)形極 化曲線上的 p b 區(qū)間，對(duì)點(diǎn)蝕而言，原有點(diǎn)蝕可以發(fā)展，但不產(chǎn)生新的孔蝕，而縫隙腐 蝕在該電位區(qū)內(nèi)，既能產(chǎn)生新的蝕坑，原有蝕坑也能發(fā)展。、影響縫隙腐蝕的因素：縫隙的幾何因素；溶液中氧的濃度；溫度

21、的影響； pH 值；溶液中氯離子濃度；腐蝕液流速；材料因素。、防止縫隙腐蝕的措施：合理設(shè)計(jì)與施工；陰極保護(hù)；合理選擇耐蝕材料；應(yīng)用 緩蝕劑。四、絲狀腐蝕五、晶間腐蝕 概述：沿著金屬的晶粒邊界發(fā)生的局部選擇性腐蝕稱為晶間腐蝕，它是由于晶界和晶粒 之間的電化學(xué)的不均一性而造成的。 機(jī)理1、貧化理論：由于在晶界析出新相，造成在晶界的合金成分中某一種成分貧乏，進(jìn)而使晶 粒和晶界之間出現(xiàn)電化學(xué)性質(zhì)上不均勻，晶界因而遭受嚴(yán)重腐蝕。2、晶界區(qū)雜質(zhì)或第二相選擇溶解理論：由于在敏化溫度（出現(xiàn)晶間腐蝕敏感性的溫度稱為 敏化溫度）下晶界析出了 -相的緣故。 影響因素： 1、加熱溫度與時(shí)間的影響； 2 、合金成分的影

22、響； 3、防止晶間腐蝕的措施。六、應(yīng)力作用下的局部腐蝕 應(yīng)力腐蝕開裂1、概述：定義：是指受固定拉伸應(yīng)力作用的金屬材料在某些特定的腐蝕介質(zhì)中，由于腐 蝕介質(zhì)與應(yīng)力的協(xié)同作用而發(fā)生的脆性斷裂現(xiàn)象，英文簡(jiǎn)稱 SCC。產(chǎn)生條件：敏感材 料；特定環(huán)境；拉伸應(yīng)力。 共同特征： 每種合金的應(yīng)力腐蝕開裂只是對(duì)某些特定的 介質(zhì)敏感， 而其他的介質(zhì)中可能就不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的現(xiàn)象； 發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂必須 要有應(yīng)力存在，特別是拉伸應(yīng)力；應(yīng)力腐蝕開裂是一種典型的滯后破壞。2、應(yīng)力腐蝕機(jī)理：陽極快速溶解理論：在發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境里，金屬通常是被鈍化膜覆 蓋，不與腐蝕介質(zhì)直接接觸，只有鈍化膜遭受局部破壞后，裂紋才能形核

23、， 并在應(yīng)力作用下 裂紋尖端沿某一擇優(yōu)路徑定向活化溶解， 導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展， 最終發(fā)生斷裂。因此，應(yīng)力腐蝕經(jīng) 歷了膜破裂、溶解、斷裂這三個(gè)階段。3、防止應(yīng)力腐蝕開裂的措施：控制環(huán)境；控制應(yīng)力；改善材質(zhì)；電化學(xué)保護(hù)。第六章 自然環(huán)境中金屬的腐蝕一、金屬在自然水中的腐蝕 海水腐蝕1、海水的性質(zhì)：含鹽量；電導(dǎo)率； 含氧量； pH 值； 溫度； 流速； 海洋生物。2、海水腐蝕的電化學(xué)特征：與一般介質(zhì)不同，海水電導(dǎo)率高，金屬在其中既存在活性很 大的微觀腐蝕原電池， 也存在活性很大的微觀原電池； 除鎂以外絕大多數(shù)金屬的腐蝕是氧 去極化腐蝕，腐蝕速度受限于氧的擴(kuò)散速度； 由于海水中氯離子含量很高，因此，大部分

24、的金屬，如鋼、鑄鐵在海水中不能建立鈍態(tài)；海洋環(huán)境復(fù)雜，不同的海洋區(qū)域，金屬的腐 蝕行為有較大不同。3、防止海水腐蝕的措施：根據(jù)腐蝕性能和結(jié)構(gòu)使用性能要求合理選材；陰極保護(hù)； 表面覆蓋層保護(hù)。二、土壤腐蝕1、金屬的土壤腐蝕過程：陽極過程；陰極過程。2、土壤腐蝕的形式：腐蝕微觀電池和腐蝕宏觀電池：土壤中的腐蝕宏觀電池主要有氧濃 差電池、鹽濃差電池、酸濃差電池、溫差電池、應(yīng)力腐蝕電池等幾種；由于雜散電流引起 的腐蝕；土壤中的微生物腐蝕。3、土壤腐蝕的影響因素：土壤電阻率；土壤含氣（氧）量；土壤鹽分；土壤pH值和溫度。4、土壤腐蝕的防護(hù)措施：涂層保護(hù)；陰極保護(hù)：犧牲陽極陰極保護(hù)法；外加電流 陰極保護(hù)法

25、。三、大氣腐蝕 大氣腐蝕的分類： 1 、干的大氣腐蝕； 2 、潮的大氣腐蝕； 3、濕的大氣腐蝕。 大氣腐蝕的過程、機(jī)理和特征1、過程：水汽膜的形成：毛細(xì)凝聚的條件；吸附凝聚的條件；化學(xué)凝聚的條件； 濕膜的形成。2、機(jī)理：金屬表面液膜厚度的大小，決定了干的、潮的、濕的三種類型大氣腐蝕的機(jī)理。3、特征：一般電解液中腐蝕電池都是短路的，介質(zhì)歐姆電阻很小，可以忽略不計(jì)。而在 極薄的電解液膜下， 歐姆電阻很大， 不可忽視；隨著表面液膜厚度的變化，大氣腐蝕的陰 陽極過程及影響因素也會(huì)發(fā)生變化； 由于液膜的氧和金屬離子含量都很高， 金屬離子水化 過程速度較慢， 使得陽極極化增大， 易鈍金屬可出現(xiàn)陽極鈍化的特

26、征； 大氣腐蝕形成的腐 蝕產(chǎn)物存留在金屬表面，形成具有一定保護(hù)作用的腐蝕產(chǎn)物膜。 大氣腐蝕的影響因素： 1、金屬表面因素； 2 、大氣的成分： SO2 ；塵粒；其他雜 質(zhì)； 3、氣候條件：大氣的相對(duì)濕度；氣溫；溫差；風(fēng)向；風(fēng)速。第七章 化工生產(chǎn)中的腐蝕一、化工生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)二、無機(jī)化工生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù) 概述：無機(jī)化工生產(chǎn)包括酸、堿、鹽的生產(chǎn)。 無機(jī)酸生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù) 、硫酸生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)：對(duì)于硫酸濃度較大，而溫度較低的一般都采用碳鋼制塔體， 內(nèi)襯耐酸磚板防腐。 對(duì)于酸濃度較低， 一般采用玻璃纖維增強(qiáng)的塑料制造， 或用硬聚氯乙烯 塑料制造。、硝酸生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)： 硝酸濃度不高，設(shè)

27、備材料可采用低碳不銹鋼；但是對(duì)于濃度超過 68.4% 的濃硝酸，不能使用不銹鋼材料，一般使用高硅鐵或鈦合金材料。 氯堿工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)、食鹽水溶液的腐蝕與防護(hù)： 食鹽水溶液的腐蝕主要是氧去極化腐蝕。 在食鹽水溶液中碳 鋼設(shè)備發(fā)生流水線腐蝕，這是由于在液面附近形成了氧濃差電池。、電解腐蝕與防護(hù)、氯的腐蝕與防護(hù)、堿液和固體堿生產(chǎn)中的腐蝕與防護(hù)： 堿液濃縮過程： 以三效順流自然循環(huán)工藝流程為 例，在堿液蒸發(fā)過程中， 一效蒸發(fā)器可全部采用碳鋼制造， 因?yàn)橐恍д舭l(fā)過程中堿液濃度較 低；二效蒸發(fā)器可采用碳鋼殼體，換熱管和管板采用不銹鋼；三效蒸發(fā)器外殼體可用碳鋼， 其他部位采用鎳材料制造。 固體堿生產(chǎn)過程

28、： 無論碳鋼還是不銹鋼都不耐堿的腐蝕， 一般 使用鎳材料。第八章 電化學(xué)保護(hù)一、概述、所謂電化學(xué)保護(hù)，是指通過改變金屬的電位，使其極化到金屬電位 -pH 圖中的免蝕區(qū)或 鈍化區(qū)，從而降低金屬腐蝕速度的一種方法。、以常用的結(jié)構(gòu)金屬鐵的電化學(xué)保護(hù)為例。在鐵的電位 -pH 值簡(jiǎn)圖上，鐵的狀態(tài)可以劃分 為腐蝕區(qū)、免蝕區(qū)、鈍化區(qū)和超鈍化區(qū)四個(gè)區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)著熱力學(xué)穩(wěn)定態(tài)、腐蝕態(tài)、鈍化 態(tài)和超鈍化態(tài)四種狀態(tài)。 對(duì)鐵而言， 電化學(xué)保護(hù)有陰極保護(hù)和陽極保護(hù)： 首先可以通過陰極 極化， 使金屬電位從腐蝕區(qū)或超鈍化區(qū)負(fù)移至免蝕區(qū)或鈍化區(qū)； 其次可以通過陽極極化， 使 處于腐蝕區(qū)的金屬電位正移至鈍化區(qū)；使處于腐蝕區(qū)

29、或超鈍化區(qū)的金屬免于腐蝕。二、陰極保護(hù)、原理： 通過對(duì)被保護(hù)結(jié)構(gòu)施加陰極電流使其陽極腐蝕溶解速度降至最低。如果由外加電源向金屬輸送陰極電流， 則稱為外加電流陰極保護(hù)法； 如果陰極電流由其他一種電位更負(fù)的 金屬來提供，則稱為犧牲陽極陰極保護(hù)法。2、對(duì)金屬結(jié)構(gòu)物實(shí)施陰極保護(hù)必須具備以下條件：腐蝕介質(zhì)必須導(dǎo)電，并且有足以建立 完整陰極保護(hù)電回路的體積量； 金屬材料在所處介質(zhì)中應(yīng)易于進(jìn)行陰極極化， 即陰極極化 率要大，但在陰極極化過程中化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定；被保護(hù)設(shè)備的形狀、結(jié)構(gòu)不宜太復(fù)雜。3、陰極保護(hù)的基本控制參數(shù)：最小保護(hù)電位；最小保護(hù)電流密度；4、外加電流陰極保護(hù)法 達(dá)到最小保護(hù)電位時(shí)金屬所需的外加電

30、流密度稱為最小保護(hù)電流密度； 要使金屬得到完全的保護(hù)，必須將金屬陰極極化到其腐蝕微電池陽極的平衡電位； 腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)和腐蝕介質(zhì)條件對(duì)保護(hù)電流密度的大小也有很大影響； 外加陰極極化有時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)保護(hù)效應(yīng)，即使金屬腐蝕更趨嚴(yán)重； 由于腐蝕介質(zhì)本身存在或大或小的電阻， 因此在對(duì)金屬實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)， 介質(zhì)中存在隨保 護(hù)電流增加而增大的歐姆電壓降， 使得實(shí)測(cè)的金屬結(jié)構(gòu)物的電位要比真正的金屬結(jié)構(gòu)物對(duì)介 質(zhì)的電位負(fù)。5、外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)：直流電源；輔助陽極：要求：具有良好的導(dǎo)電性和較小 的表面輸出電阻，極化小，排流量（在一定的電壓下單位面積的陰極上能通過的電流）大； 陽極溶解速度低，耐蝕性好；可靠性高，

31、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨，耐機(jī)械振動(dòng)；成 本低，容易獲得，方便加工；參比電極：要求：電極反應(yīng)可逆；電極電位的溫度系數(shù) 小，溫度變化引起的電極電位變化速度快， 無電位滯后現(xiàn)象； 腐蝕介質(zhì)與參比電極內(nèi)溶液 無互相污染；電極堅(jiān)固耐用，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨、耐沖刷，使用壽命長(zhǎng)；電極 制造、維護(hù)和使用方便，價(jià)格便宜；其他裝置還有陽極屏、電纜等。6、犧牲陽極陰極保護(hù)法基本原理： 犧牲陽極陰極保護(hù)的基本作用過程是： 當(dāng)一電位較負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu) 連接時(shí)，兩者構(gòu)成宏觀的腐蝕電池；其中電位較正的金屬結(jié)構(gòu)物成為宏觀腐蝕電池的陰極， 而電位較負(fù)的金屬成為陽極，結(jié)果前者將受到保護(hù)，而后者會(huì)加速腐蝕。犧牲陽極保

32、護(hù)系統(tǒng)由犧牲陽極、導(dǎo)線組成，此外還可能有填包料、絕緣墊、屏蔽層、接線 盒等輔助物件。犧牲陽極：具備的條件：足夠負(fù)的電位， 在工作時(shí)保持足夠大的驅(qū)動(dòng)電壓；較高的理 論發(fā)生電量，較高的電流效率； 較小的陽極極化率，容易活化， 可保證自身電位及輸出電 流的穩(wěn)定； 溶解均勻， 腐蝕產(chǎn)物松軟易落， 不黏附于陽極表面形成高阻硬殼； 價(jià)格便宜， 來源充足，制作簡(jiǎn)便，腐蝕產(chǎn)物無公害。 常用的犧牲陽極材料主要有鎂基合金、鋅基合金 和鋁基合金三大類。7、兩種陰極保護(hù)方法的比較外加電流陰極保護(hù)法犧牲陽極陰極保護(hù)法需要外加電源無需加電源輸出電流電壓可調(diào)，可輸出大的保護(hù)電流，陽極有較保護(hù)半徑大驅(qū)動(dòng)電壓低，保護(hù)電流小且不

33、可調(diào)節(jié)，陽極有效保護(hù)半徑小有可能造成過保護(hù)，對(duì)鄰近金屬結(jié)構(gòu)物可能產(chǎn)生干擾一般不會(huì)造成過保護(hù)，對(duì)鄰近金屬結(jié)構(gòu)物干擾小陽極數(shù)量少，保護(hù)電流可能分布不均勻，采用難溶或不溶性陽極，可長(zhǎng)期保護(hù)陽極數(shù)量多，電流分布較均勻。陽極材料均易溶，需定期更換在惡劣環(huán)境中系統(tǒng)容易損傷或受干擾，系統(tǒng)安裝、維護(hù)較復(fù)雜系統(tǒng)牢固可靠，不易受干擾和損傷，施工技術(shù)簡(jiǎn)單，無需專人管理投資費(fèi)用高，并需要經(jīng)常的操作費(fèi)用單次投資費(fèi)用低適用于有電源、介質(zhì)電阻率大、條件變化大、使用壽命長(zhǎng)的大系統(tǒng)適用于無電源、介質(zhì)電阻率低、條件變化不 大、所需保護(hù)電流較小的小型系統(tǒng)或大型金 屬構(gòu)件的局部結(jié)構(gòu)三、陽極保護(hù) 陽極保護(hù)的基本原理1、所謂鈍態(tài)，是指金

34、屬和合金在特殊條件下失去電化學(xué)活性，陽極過程首先受到由阻滯而 引起的高耐蝕狀態(tài)。2、對(duì)易鈍化金屬施以對(duì)應(yīng)的致鈍電流，則金屬表面生成一層鈍化膜，使金屬電位進(jìn)入鈍化 區(qū)，再用維鈍電流將電位維持在這個(gè)區(qū)段內(nèi)， 保持金屬表面的鈍化膜不消失， 則金屬的腐蝕 速度會(huì)大大降低，即達(dá)到了對(duì)金屬陽極保護(hù)的目的，這就是陽極保護(hù)的基本原理。3、為了判斷某種金屬結(jié)構(gòu)是否可以采用陽極保護(hù)，首先要用恒電位方法對(duì)此種金屬進(jìn)行穩(wěn)態(tài)陽極極化曲線的測(cè)量。對(duì)于不存在鈍態(tài)的不能用陽極保護(hù)法進(jìn)行保護(hù)。 陽極保護(hù)的基本參數(shù)： 1、致鈍電流密度； 2、維鈍電流密度； 3、鈍化區(qū)電位范圍。 陽極保護(hù)系統(tǒng)一般由直流電源、 在一定的陰極極化電位

35、下性能穩(wěn)定， 泛，價(jià)格便宜，加工方便。 陽極保護(hù)的應(yīng)用：特別注意書本輔助陰極、 導(dǎo)線和參比電極組成。 對(duì)輔助陽極的要求是： 不腐蝕或腐蝕量很??； 具有足夠的強(qiáng)度和剛度； 來源廣163 頁的表 8-11 ：陽極保護(hù)的實(shí)例。四、陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較陽極保護(hù)陰極保護(hù)有條件無條件電解腐蝕，維鈍電流可代表腐蝕速度不產(chǎn)生電解腐蝕，保護(hù)電流不代表腐蝕速度可加速腐蝕電位偏離，降低保護(hù)效果強(qiáng)氧化介質(zhì)可用大電流強(qiáng)氧化介質(zhì)需大電流，無實(shí)用價(jià)值無氫脆可產(chǎn)生過保護(hù)，有氫脆陽極陰極得到保護(hù)在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中受限，因陽極溶解優(yōu)先采用陰極保護(hù)，對(duì)易發(fā)生氫脆金屬則用陽極保護(hù)第九章 緩蝕劑一、概述 緩蝕劑研究的發(fā)展概況 緩蝕劑的

36、基本概念： 1 、緩蝕劑的定義：以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）中時(shí)，可以防止或減緩材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物，因此緩蝕劑也可以稱為腐蝕抑制劑。2、緩蝕效率：失重法： 0 100% ；腐蝕速度法： 0 100% ；電化學(xué)000ic i c法： c 0 c 100%。其中 0 為未添加緩蝕劑條件下，金屬材料的腐蝕速度； 為添加 ic0緩蝕劑條件下，金屬材料的質(zhì)量；0 為未添加緩蝕劑時(shí)，金屬材料的腐蝕速度；ic0 為未添 加緩蝕劑時(shí)，金屬的腐蝕電流密度。 緩蝕劑的分類： 1 、按化學(xué)組成可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑；2、按電化學(xué)作用機(jī)理可分為陰極型緩蝕劑、陽極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑；3、按金屬

37、表面層結(jié)構(gòu)可分為氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑和吸附型緩蝕劑。二、緩蝕劑的作用機(jī)理 緩蝕劑的電化學(xué)機(jī)理1、陽極型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理：陽極抵制型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理：生成鈍化膜；阻滯陽極 過程。 作為緩蝕劑必須具有如下條件：從熱力學(xué)考慮，氧化還原電位必須足夠高；從動(dòng)力學(xué)考慮， 氧化還原反應(yīng)的速度必須足夠快。 沉淀膜型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理： 由于這些物 質(zhì)本身沒有氧化性， 必須在溶液中有氧存在的條件下才能對(duì)金屬起緩蝕作用。 它們是能和金 屬表面陽極溶解下來的金屬離子生成難溶的化合物， 這些難溶物質(zhì)以沉淀的形成覆蓋在陽極 表面，或者形成致密完整的氧化膜，起到修復(fù)陽極氧化膜的破損處，2、陰極型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理：

38、陰極去極化型緩蝕劑作用原理：加入陰極緩蝕劑后，只改變了陰極反應(yīng)過程， 而陽極過程不發(fā)生變化。 沉淀膜型緩蝕劑： 這類緩蝕劑的陽離子向腐 蝕體系的陰極區(qū)遷移， 和陰極反應(yīng)的產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化物或難溶的沉淀膜， 阻礙氧向 陰極區(qū)的擴(kuò)散， 抑制氧在陰極的還原反應(yīng)，使陰極反應(yīng)的過電位提高， 降低腐蝕速度， 達(dá)到 緩蝕的目的。提高陰極反應(yīng)過電位緩蝕劑。除氧劑型緩蝕劑。3、混合型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理：生成沉淀膜；生成大的膠體物質(zhì)。 緩蝕劑的吸附機(jī)理1、物理吸附（是由靜電引力和范德華力引起的） ：金屬表面荷電狀態(tài)； 緩蝕劑的分子結(jié) 構(gòu)；2、化學(xué)吸附 （是金屬和緩蝕劑之間形成了配位鍵） ：供電子型緩蝕劑； 供

39、質(zhì)子型緩蝕劑。三、緩蝕作用的影響因素 金屬材料的影響： 1 、金屬材料的種類； 2、金屬材料的純度； 3、金屬材料的表面結(jié)構(gòu)狀 態(tài)。 介質(zhì)的影響： 1、介質(zhì)的種類； 2 、介質(zhì)的濃度； 3、介質(zhì)的流速：在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，緩蝕 劑擴(kuò)散緩慢，不能均勻地分散在介質(zhì)中，影響緩蝕效果；一般情況下，介質(zhì)流速增加，腐 蝕率下降，甚至加速腐蝕；某些緩蝕劑的濃度不同時(shí)，介質(zhì)流速的影響也不同。 溫度的影響： 1、緩蝕效率隨溫度升高而降低； 2 、溫度升高有一定限度； 3、溫度升高緩 蝕效率增加。 緩蝕劑濃度的影響： 1 、緩蝕劑濃度增加，緩蝕效率增加； 2 、緩蝕效率與緩蝕劑濃度之 間有一極限值； 3、緩蝕劑濃度不足

40、時(shí)，加速腐蝕。四、緩蝕劑的應(yīng)用 緩蝕劑在酸洗過程中的應(yīng)用： 1、金屬的酸洗和金屬腐蝕； 2 、酸稀溶液：無機(jī)酸（硫酸、 硝酸、鹽酸）和有機(jī)酸（檸檬酸、氨基磺酸、草酸）； 3、用于酸洗的緩蝕劑。 水處理緩蝕劑的應(yīng)用： 1、水處理的必要性； 2 、水處理緩蝕劑：鈍化膜型、沉淀膜型、 吸附膜型； 3、水處理緩蝕劑的發(fā)展。第十章 防腐蝕表面層技術(shù)一、金屬鍍層防護(hù)技術(shù) 金屬鍍層的分類： 1 、電化學(xué)沉積鍍層； 2 、熱浸鍍層。 電鍍技術(shù) 化學(xué)鍍 熱浸鍍層 二、金屬表面轉(zhuǎn)化層技術(shù) 金屬的氧化技術(shù)1、概述：金屬的氧化技術(shù)分為化學(xué)氧化技術(shù)和電化學(xué)氧化技術(shù)?；瘜W(xué)氧化技術(shù)是通過化學(xué) 氧化反應(yīng)使金屬表面生成氧化層的過程。 電化學(xué)氧化技術(shù)是在特定的介質(zhì)與條件下通過對(duì)金 屬施加外電流，