山東科技大學(xué)考試復(fù)習(xí)資料——腐蝕與防護(hù)(考試大綱+知識點(diǎn))

1、第0章1. 腐蝕：指材料在環(huán)境作用下引起的破壞或變質(zhì)。材料包括金屬材料和非金屬材料。環(huán)境作用包括化學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)機(jī)械、電化學(xué)機(jī)械、生物、物理作用。2. 金屬腐蝕：指金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而遭受破壞的現(xiàn)象。3. 金屬腐蝕的類型a) 按腐蝕機(jī)理金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理溶解三大類。b) 按破壞的特征金屬腐蝕可分為全面腐蝕、局部腐蝕。c) 按腐蝕環(huán)境金屬腐蝕可分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、電解質(zhì)腐蝕、熔融鹽中腐蝕以及高溫氣體腐蝕等。4. 腐蝕的特點(diǎn)：自發(fā)性、普遍性、隱蔽性第一章1. 雙電層3. 電極電位：電極和溶液界面上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)并建立起雙電層電勢躍稱電極電勢。4. 平

2、衡電極電勢電極反應(yīng)正逆過程的電荷和物質(zhì)都達(dá)到平衡時(shí)的電極電勢。5. 非平衡電位：當(dāng)金屬浸入不含同種金屬離子的溶液中，電極反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，電極系統(tǒng)的電位，稱為非平衡電位。6. 標(biāo)準(zhǔn)電極電位：溶液中該物質(zhì)的離子活度為1、溫度為298K、氣體壓力為101325Pa時(shí)，電極的平衡電極電位為電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，用Eo表示。7.8. 電位-pH圖9. 電勢pH圖的應(yīng)用（1）判定電極反應(yīng)進(jìn)行的方向。(2)判斷可能的腐蝕行為，估計(jì)金屬是否穩(wěn)定，是否發(fā)生腐蝕或鈍化。(3)估計(jì)腐蝕產(chǎn)物的組分。(4)預(yù)防控制腐蝕的措施。10. 腐蝕電池a) 宏觀腐蝕電池：陰、陽極可用肉眼或不大于10倍放大鏡分辨出來。b) 微觀

3、腐蝕電池：金屬或合金表面因電化學(xué)不均性（化學(xué)成分不均一；物質(zhì)狀態(tài)不均一；表面膜不均一不完整）而存在大量微小的陰極和陽極構(gòu)成短路微電池。11. 反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件12. 上圖中EK為陰極電位，EA為陽極電位，Ee,M為金屬平衡電極電位，Ee，K為陰極平衡電極電位13. 腐蝕傾向的判斷a) 腐蝕反應(yīng)自由能變化( G)T.P腐蝕傾向性：(G)T.P < 0 腐蝕可發(fā)生, DG值越負(fù)反應(yīng)可能性越大；( G)T.P > 0 腐蝕不可能發(fā)生。( G)T.P = 0 平衡過程。b) 通過電位比較腐蝕傾向E>0 EK>EA電位為EA的金屬自發(fā)進(jìn)行腐蝕E=0 EK=EA電極反應(yīng)達(dá)到平衡E

4、<0 EK<EA電位為EK的金屬自發(fā)進(jìn)行腐蝕，電位為EA的金屬非自發(fā)進(jìn)行腐蝕也就是說，同種條件下，電極電位低的金屬會自發(fā)進(jìn)行腐蝕。14. 極化現(xiàn)象：這種電池工作過程中由于電流流動而引起電極電位偏離初始值的現(xiàn)象，稱為極化現(xiàn)象。通陽極電流后，陽極電位向正方向偏離的現(xiàn)象，稱為陽極極化；通陰極電流后，陰極電位向負(fù)方向偏離的現(xiàn)象，稱為陰極極化。15. 產(chǎn)生極化現(xiàn)象的根本原因：是陽極或陰極的電極反應(yīng)與電子遷移（從陽極流出或流入陰極）速度存在差異引起的。具體分為以下三個(gè)方面：a) 電化學(xué)極化：由于電化學(xué)反應(yīng)與電子遷移速度差異引起電位的降低或升高。b) 濃差極化：陽極或陰極的這種由于濃度差異引起的

5、極化作用稱為濃差極化。c) 膜阻（電阻）極化：保護(hù)膜引起的極化16. 極化實(shí)質(zhì)上是一種阻力，增大極化，有利于降低腐蝕電流和腐蝕速度，對防腐有利。17. 極化曲線：通常用電位-電流強(qiáng)度關(guān)系曲線或電位-電位密度關(guān)系來描述電極電位隨通過的電流強(qiáng)度或電流密度的變化情況，這種關(guān)系曲線稱為極化曲線，反應(yīng)極化電位與極化電流或極化電流密度之間的關(guān)系。極化曲線的斜率稱為極化率。18. 腐蝕極化圖的應(yīng)用：判斷腐蝕過程的控制因素；確定金屬的腐食速度；多電極系統(tǒng)圖解分析（極性的確定，腐蝕電流的確定，多電極系統(tǒng)的工作特性）。19. 將各項(xiàng)阻力對腐蝕過程總阻力的比值稱各項(xiàng)阻力的控制程度。公式如下：陰極控制程度：，如下圖（

6、a）陽極控制程度：,如下圖（b）歐姆電阻控制程度：，如下圖（d）下圖中（c）為陰陽極混合控制20. P25例題公式的應(yīng)用21. P27極性的確定若各電極的初始電位為E1>E2>E3>E4>E5,則可得到電極1為陰極，電極5為陽極22. 腐蝕速度計(jì)算：重量法；深度法。23. 發(fā)生析氫腐蝕的條件：腐蝕電池中的陽極電位必須低于陰極的析氫電極電位。24. 析氫腐蝕的特點(diǎn)：陽極材料的性質(zhì)對腐蝕速度影響很大；溶液的流動狀態(tài)對腐蝕速度影響不大；陰極面積增加，腐蝕速度加快；氫離子濃度增高（pH下降）、溫度升高（氫離子濃度升高會使氫的平衡電位Ee.h變正，初始電位差加大。溫度升高使去極化

7、反應(yīng)加快，這些都將促使析氫腐蝕加劇）。25. 氫耗腐蝕，在酸性溶液中 O2+4H+4e2H2O 在中性溶液中 O2+2H+4e2OH- 在堿性溶液中 O2+2H2O+4e4OH-。26.發(fā)生耗氫腐蝕的條件：腐蝕電池中的金屬陽極的初始電位EMo必須低于該溶液中氧的平衡電位E2. O227.耗氫腐蝕的特點(diǎn)：腐蝕過程的控制步驟隨金屬在溶液中的腐蝕電位而異；腐蝕速度與金屬本身的性質(zhì)關(guān)系不大；溶液的含氧量對腐蝕速度影響很大；陰極面積對腐蝕速度的影響視腐蝕電池類型而異；溶液的流動狀態(tài)對腐蝕速度影響大。28.鈍化：金屬表面從活躍溶解狀態(tài)變成了非常耐蝕的狀態(tài)的突變現(xiàn)象。29.鈍化特征曲線分析：活態(tài)區(qū)（從金屬的

8、初始電極電位至金屬的臨界鈍化電位）；過渡區(qū)（從臨界鈍化電位到初始穩(wěn)態(tài)鈍化電位是鈍化-鈍化過渡區(qū)）；穩(wěn)態(tài)區(qū)（從初始穩(wěn)態(tài)鈍化電位到多鈍化電位）；過鈍化區(qū)（電位高于過鈍化電位的區(qū)段）。圖1-42第二章1. 應(yīng)力腐蝕破裂是金屬結(jié)構(gòu)在拉應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下引起的破裂。2. 應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生條件：敏感材料、特定環(huán)境、拉應(yīng)力。（表2-1）3. P54.圖2-12.13.14.15.164. 磨損腐蝕有湍流腐蝕、空泡腐蝕、微泡腐蝕。5. 孔蝕形成過程：蝕孔形成、成長兩階段a) 孔蝕核的形成b) 閉塞電池模型i. 孔內(nèi)主要陽極反應(yīng)為FeFe2+2e，孔外主要陰極反應(yīng)為1/2O2+H2O+2e2OH-ii.

9、孔內(nèi)帶正電的離子濃度增加，帶負(fù)電的氯離子不斷遷入，孔內(nèi)形成氯化物FeCl2等iii. 氯化物水解生成鹽酸，孔內(nèi)酸度增加，陽極溶解速度加快iv. 形成閉塞電池：孔口介質(zhì)的pH值升高，使二次腐蝕產(chǎn)物Fe（OH）2以及水中可溶性鹽轉(zhuǎn)化成為CaCO3沉淀，一起在孔口形成閉塞電池。v. 自催化酸化作用：孔內(nèi)孔外物資交換困難，而氯離子可以繼續(xù)進(jìn)入孔內(nèi)，金屬氯化物的濃度增加，水解后酸度增加，急劇加快陽極的溶解，使孔蝕沿重力方向迅速深化，以至把金屬斷面蝕穿。6. 電偶腐蝕：其中電位較低的金屬，溶解速度增大，電位較高的金屬，溶解速度反而減小，這種腐蝕稱為電偶腐蝕，或接觸腐蝕、雙金屬腐蝕、異金屬腐蝕，實(shí)際上這就是

10、兩種不同電極構(gòu)成的宏觀腐蝕電池。7. P64 圖2-34，判斷陰陽極。8. 小陽極、大陰極結(jié)構(gòu)的危害P659. 晶間腐蝕是一種微電池作用而引起的局部破壞現(xiàn)象，是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料晶間產(chǎn)生的腐蝕。第三章1. M2+與O2-通過氧化膜的擴(kuò)散方式有三種：M2+單向往外擴(kuò)散；O2-單向往內(nèi)擴(kuò)散；兩個(gè)方向相向擴(kuò)散，即M2+往外與O2-往內(nèi)擴(kuò)散。2. 金屬氧化物可能三種形態(tài)：固態(tài)或液態(tài)或氣態(tài)3. 氧化膜具有保護(hù)性能的條件：膜必須是完整的；膜具有足夠強(qiáng)度和塑性；膜內(nèi)晶格缺陷濃度低；氧化膜在高溫介質(zhì)中是穩(wěn)定的，表現(xiàn)為高的熔點(diǎn)和高的生成熱。4. 金屬氧化的動力學(xué)規(guī)律：金屬的氧化膜就是高溫下形成的

11、腐蝕產(chǎn)物，所以金屬的高溫氧化腐食速度可用氧化膜的厚度變化與時(shí)間的關(guān)系式表達(dá)。不同的金屬在不同的條件下氧化所產(chǎn)生的氧化膜的厚度及其保護(hù)性能不同，因而金屬的氧化速度有不同的規(guī)律，金屬氧化的動力學(xué)曲線大體上遵循直線、拋物線、立方、對數(shù)和反對數(shù)五種規(guī)律。5. 直線型氧化速度最快，按拋物線規(guī)律氧化的的金屬要比直線型的耐蝕，而按對數(shù)規(guī)律氧化的金屬只要形成一定厚度的膜，就能使氧化速度顯著降低。6. 高溫合金的抗氧化性能：合金化的原理（減小氧化膜的晶格缺陷濃度；依靠選擇氧化生成保護(hù)膜；生成復(fù)合氧化物之類的穩(wěn)定的新相）；合金的抗氧化性。7. 耐熱鋼是指在工作溫度高于450時(shí)，具有一定強(qiáng)度和抗氧化能力的鋼種，是抗

12、氧化剛和熱強(qiáng)鋼的通稱。8. 高溫下具有抗氣體侵蝕能力的鋼稱為抗氧化剛，又叫熱穩(wěn)定剛或耐熱不起皮鋼；在高溫下具有足夠強(qiáng)度的鋼稱為熱強(qiáng)鋼。9. 大氣腐蝕分為干大氣腐蝕、潮大氣腐蝕和濕大氣腐蝕。干大氣腐蝕屬于化學(xué)作用引起的腐蝕，腐蝕速度很小。潮大氣腐蝕和濕大氣腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，腐蝕速度較大。10. 土壤腐蝕特點(diǎn)：與普通電解液中的腐蝕相比，金屬在土壤腐蝕時(shí)陰極過程主要是氧的去極化作用；土壤的結(jié)構(gòu)和濕度對氧的流動有很大影響，土壤越疏松，透氣性越好，養(yǎng)的滲透和流動就越容易，在沒有保護(hù)的情況下金屬的腐蝕也就越嚴(yán)重；易形成因充氣不勻引起的供氧差異腐蝕電池（氧濃差電池），這是在水溶液及大氣中的腐蝕所不具備的。

13、土壤腐蝕中還常見由雜散電流引起的地下金屬設(shè)備和管線的腐蝕現(xiàn)象。11. 供氧差異腐蝕電池（氧濃差電池）P92圖3-19的分析12. 雜散電流P92圖3-20的分析13. 土壤腐蝕特點(diǎn)：多相性、多孔性、不均勻性。14. 金屬設(shè)備在海水飛濺區(qū)的全面腐蝕速率最高，根據(jù)金屬和海水接觸的情況，可以將海洋環(huán)境分為大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮汐區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)；根據(jù)海水深度不同，可以分為淺水、大陸架和深海區(qū)。第四章1. 純金屬的耐蝕能力主要體現(xiàn)在三方面：金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性、金屬的鈍化、腐蝕產(chǎn)物膜的保護(hù)性能2. 金屬耐蝕合金化途徑：提高金屬熱力學(xué)穩(wěn)定性、減弱合金陰極活性、減弱合金陽極活性、使合金表面生成電阻大的腐蝕產(chǎn)物

14、膜3. 單相合金耐蝕能力隨耐蝕組分的原子數(shù)與合金總原子數(shù)之比為n/8（n=1.2.37 ）呈階梯式升高，合金電勢相應(yīng)升高，這一規(guī)律稱n/8規(guī)律。n稱為穩(wěn)定性臺階。4. 不同金屬材料獲得耐蝕能力有三種情況：由于鈍化而耐蝕、由于表面生成了不溶性的腐蝕產(chǎn)物膜而耐蝕、由于材料本身的熱力學(xué)穩(wěn)定性而耐蝕。第六章1. 使金屬免受或減輕腐蝕的措施（1）提高金屬自身的耐腐蝕性（2）形成保護(hù)層（3）改變腐蝕環(huán)境 (4) 防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（5）電化學(xué)保護(hù)2. 陰極保護(hù)a) 陰極保護(hù)原理外加電流陰極保護(hù)：被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相連，依靠外加陰極電流進(jìn)行陰極極化而使金屬得到保護(hù)的方法，稱外加電流陰極保護(hù)，簡稱電保

15、護(hù)。外加電流陰極保護(hù)的原理（如圖6-4）當(dāng)通陰極電流后，金屬發(fā)生陰極極化,金屬腐蝕電勢將向負(fù)方向移動，由Ec移至EA1，腐蝕電流由Ic移至IA1, EA1Ecorr，IA1Icorr此時(shí)，腐蝕速率減緩。其外加陰極電流稱保護(hù)電流I保，I保=IK1-IA1。若繼續(xù)增大外加陰極電流，陰極極化使金屬電勢移至陽極初始電勢，即E=E0A，溶解電流IA=0，微電池腐蝕停止，金屬得到完全保護(hù)，金屬腐蝕停止。犧牲陽極保護(hù)：保護(hù)金屬設(shè)備上連接一個(gè)電勢更負(fù)的強(qiáng)陽極金屬，促使陰極極化，該方法稱犧牲陽極保護(hù)，也稱護(hù)屏保護(hù)或保護(hù)器保護(hù)。a) 陰極保護(hù)的基本參數(shù)(1)最小保護(hù)電流最小保護(hù)電流密度：使金屬腐蝕停止，亦即達(dá)到完

16、全保護(hù)時(shí)所需的最小電流值稱最小保護(hù)電流。(2)最小保護(hù)電勢：在陰極保護(hù)下，當(dāng)金屬剛好完全停止腐蝕時(shí)的臨界電勢。3. 過保護(hù)：電流密度增大到一定程度的時(shí)候會可能產(chǎn)生“過保護(hù)”現(xiàn)象。主要是金屬表面氧化膜被還原或析氫，OH 濃度增高，也會加速腐蝕以及發(fā)生氫脆。4. 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：確定合理的保護(hù)度、陽極材料的選擇、護(hù)屏或輔助陽極的合理配置、要預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測點(diǎn)。5. 陽極保護(hù)a) 陽極保護(hù)原理利用金屬在電解質(zhì)溶液中依靠陽極極化建立鈍化的特性而實(shí)施的保護(hù)方法。外加直流電源正極接被保護(hù)設(shè)備，負(fù)極接輔助電極。b) 陽極保護(hù)的主要參數(shù)致鈍電流密度icp：金屬建立鈍態(tài)時(shí)，致鈍電流密度越小越好。維鈍電流密度

17、：維鈍電流密度越小。鈍化區(qū)范圍：穩(wěn)定鈍化區(qū)電勢范圍越寬越好。6. 陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)a) 正確選擇輔助陰極材料b) 輔助陰極的合理配置c) 預(yù)留保護(hù)參數(shù)的監(jiān)測點(diǎn)和參比電極的選用及安裝7. 襯里：是在金屬表面襯以磚、玻璃鋼、橡膠、搪瓷等材料以達(dá)保護(hù)金屬，是一種綜合利用不同材料的特性，具有較長使用壽命的防腐方法。8. 硫化：硫化是整個(gè)襯里過程的關(guān)鍵工序，硫化程度是否完全取決于硫化溫度和時(shí)間。9. 硫化的方式有間接硫化、直接硫化和敞口硫化等三種。10. 化工搪瓷：化工搪瓷是在鋼鐵設(shè)備表面涂覆高含硅量的瓷釉，經(jīng)高溫煅燒而形成致密玻璃質(zhì)耐蝕層。11. 金屬鍍層：是利用電鍍、噴鍍、熱鍍、化學(xué)鍍的方法在金屬本體鍍上另一金屬或合金保護(hù)層。12. 防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（多看看圖）P177-P18413. 緩蝕劑保護(hù)：在腐蝕介質(zhì)中加入少量能改變金屬和介質(zhì)界面狀態(tài)，使金屬腐蝕速度大大降低甚至完全抑制的化學(xué)物質(zhì)