材料腐蝕知識(shí)點(diǎn)

1、精選文檔第一章金屬與合金的高溫氧化1、金屬氧化膜具有愛護(hù)作用的的充分條件與必要條件充分條件：膜要致密、連續(xù)、無孔洞，晶體缺陷少；穩(wěn)定性好，蒸汽壓低，熔點(diǎn)高；膜與基體的附著力量強(qiáng)，不易脫落；生長(zhǎng)內(nèi)應(yīng)力??；與金屬基體具有相近熱膨脹系數(shù)；膜的自愈力量強(qiáng)。必要條件：氧化時(shí)生成的金屬氧化膜的體積與生成這些氧化膜所消耗的金屬的體積之比必需大于1，即PBR值大于1.2、說出幾種主要的恒溫氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律，并分別說明其意義。（1）直線規(guī)律：符合這種規(guī)律的金屬在氧化時(shí)，氧化膜疏松，易脫落，即不具有愛護(hù)性，或者在反應(yīng)期間生成氣相或者液相產(chǎn)物離開了金屬表面，或者在氧化初期氧化膜很薄時(shí)，其氧化速度直線由形成氧化物的化學(xué)

2、反應(yīng)速度打算，因此其氧化速度恒定不變，符合直線規(guī)律。（2）拋物線規(guī)律：很多金屬或者合金在較高的高溫氧化時(shí)，其表面可形成致密的固態(tài)氧化物膜，氧化速度與膜的厚度成反比，即其氧化動(dòng)力學(xué)符合這種規(guī)律。（3）立方規(guī)律：在肯定溫度范圍內(nèi)，一些金屬的氧化物膜符合這種規(guī)律。（4）對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)規(guī)律：很多金屬在溫度低于300-400攝氏度氧化時(shí)，其反應(yīng)一開頭很快，但是隨后就降到了氧化速度可以忽視的程度，該行為符合對(duì)數(shù)或反對(duì)數(shù)規(guī)律。3、說出三種以上能提高鋼抗高溫氧化的元素 鎳，鋁，鈦4.、純NI在1000攝氏度氧氣氛中遵循拋物線氧化規(guī)律，常數(shù)k=39X10-12 cm2/s，假如這種關(guān)系不受氧化膜厚度的影響，試計(jì)算

3、使0.1cm厚鎳板全部氧化所需的時(shí)間。解：由拋物線規(guī)律可知：厚度y與時(shí)間t存在如下關(guān)系： y2=kt， t=y2/k=2.56x108s5 哈菲價(jià)法則：當(dāng)基體氧化膜為P型半導(dǎo)體時(shí)，往基體中加入比基體原子低價(jià)的合金元素，使離子空穴濃度降低，提高電子濃度，結(jié)果導(dǎo)致電導(dǎo)率增加，而氧化速率降低，往基體中比此基體原子高價(jià)的合金元素，使離子空穴濃度提高，降低電子濃度，結(jié)果導(dǎo)致電導(dǎo)率降低，而氧化速度提高。當(dāng)基體氧化膜為n型半導(dǎo)體時(shí)，往基體中加入比基體原子低價(jià)的合金元素，使電子濃度降低，電導(dǎo)率降低，而基體離子濃度增加，氧化速度增加，往基體中加入比基體原子高價(jià)的合金元素，使電子濃度增加，電導(dǎo)率增加，而基體離子濃

4、度降低，氧化速度降低。以上合金元素對(duì)氧化物晶體缺陷的影響規(guī)律成為把握合金氧化的原子價(jià)規(guī)律，簡(jiǎn)稱哈菲原子價(jià)法則。其次章金屬的電化學(xué)腐蝕1、解釋下列詞語腐蝕原電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對(duì)外界做功的短路原電池。宏觀電池：通常是指由肉眼可以見到的電極所構(gòu)成的“大電池”。微觀電池；在金屬表面上由于存在很多微小的電極而形成的電池稱為微電池。濃差電池：由同一種金屬的不同部位所接觸的介質(zhì)的濃度不同所形成的電池電極：電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體構(gòu)成的體系平衡電極電位：在金屬/溶液界面上建立起一個(gè)不變的電位差值，這個(gè)電位差值就是金屬的平衡電極電位。穩(wěn)態(tài)電極電位：在一個(gè)電極表面上同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)不同的氧化、還原過程，當(dāng)平衡

5、時(shí)僅僅是電荷平衡而無物質(zhì)平衡的電極電位。非平衡電極電位：金屬電極上可能同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同物質(zhì)參與的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，電極上不行能消滅物質(zhì)交換與電荷交換均達(dá)到平衡的狀況，這種狀況下的電極電位成為非平衡電極電位。自腐蝕電位：穩(wěn)態(tài)電極電位也可稱作開路電位，即外電流為零時(shí)的電極電位，也稱作自腐蝕電位。金屬電極：?jiǎn)坞姌O：指在電極的相界面上只發(fā)生唯一的電極反應(yīng)。二重電極：在電極的相界面上能發(fā)生兩個(gè)電極反應(yīng)。極化：由于電極上有凈電流通過，電極電位顯著地偏離了未通過凈電流時(shí)的起始的電位變化現(xiàn)象通常稱為極化。析氫過電位：由于緩慢步驟形成的阻力，在氫電極的平衡電位下將不能發(fā)生析氫過程，只有克服了這一

6、阻力才能進(jìn)行氫的析出，因此氫的析出電位要比氫電極的平衡電位更負(fù)一些，兩者間的差值的確定值稱為析氫過電位。陽極極化：當(dāng)通過電流時(shí)陽極電位向正的方向移動(dòng)的現(xiàn)象陰極極化：當(dāng)通過電流時(shí)陰極電位向負(fù)的方向移動(dòng)的現(xiàn)象濃差極化：陰極四周參與反應(yīng)的物質(zhì)或反應(yīng)產(chǎn)物集中較慢引起陰極過程受阻，造成陰極電子積累，使陰極電位向負(fù)方向移動(dòng)，由此引起的極化稱為濃差極化?；罨瘶O化：即電化學(xué)極化，由化學(xué)步驟來把握電極反應(yīng)過程速度的極化。電阻極化：指電流通過電解質(zhì)溶液和電極表面的某種類型的膜時(shí)產(chǎn)生的歐姆電位降。去極化：凡是能消退或者抑制原電池陽極或陰極極化過程的均叫作去極化。去極劑：析氫腐蝕：由氫去極化引起的金屬腐蝕稱為析氫腐蝕

7、。吸氧腐蝕：以氧作為極化劑的腐蝕過程。鈍性：金屬鈍化后具有的耐蝕性。至頓電流密度：維鈍電流密度：2、簡(jiǎn)述鈍化產(chǎn)生的緣由以及鈍化的緣由：引起金屬鈍化的因素有化學(xué)及電化學(xué)兩種，化學(xué)因素引起的鈍化，一般是由強(qiáng)氧化劑引起的，如硝酸，硝酸銀，氯酸，氯酸鉀，等，他們也是鈍化劑。有些非氧化性酸也能也能使金屬鈍化，如Mo在HCl中、Mg在HF中的鈍化。電化學(xué)鈍化是指外加電流的陽極極化產(chǎn)生的鈍化。3、簡(jiǎn)述金屬在極化過程中腐蝕速度減慢的緣由4、在還原酸性介質(zhì)中，Zn和Fe的腐蝕如圖所示，試比較二者的腐蝕速度，并解釋緣由。 陰極析氫過電位的大小與陰極電極材料的性能及表面狀態(tài)有關(guān)，即在不同金屬表面上的氫過電位不同，如

8、圖所示，雖然氫較鐵的電位負(fù)，但是由于Zn的氫過電位比Fe過電位高，Zn在還原性酸中的腐蝕速度反而比Fe小。第三章1、解釋下列名詞全面腐蝕：指整個(gè)金屬表面均發(fā)生腐蝕點(diǎn)蝕：也稱孔蝕，是一種腐蝕集中在金屬(合金)表面數(shù)十微米范圍內(nèi)且向縱深進(jìn)展的腐蝕形式。晶間腐蝕：金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界發(fā)生的一種局部腐蝕。應(yīng)力腐蝕：指金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。腐蝕疲憊：指材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力與腐蝕環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂。湍流腐蝕：由湍流導(dǎo)致的腐蝕?？p隙腐蝕：縫隙寬度一般在0.025-0.1nm，足以使介質(zhì)滯留在其中，引起縫隙內(nèi)金屬的腐蝕，這種形式叫做縫隙腐蝕。

9、KISCC：當(dāng)拉伸應(yīng)力低于某一個(gè)臨界值時(shí)，不再發(fā)生斷裂破壞，這個(gè)臨界應(yīng)力稱為應(yīng)力腐蝕開裂門檻值。da/dt：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)裂紋的擴(kuò)展量叫做應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率。2、應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率da/dt與K1值之間的關(guān)系如圖所示，說明此圖說明裂紋擴(kuò)展速率與K1值的關(guān)系。區(qū)域1.當(dāng)K1稍大于KISCC時(shí)，裂紋經(jīng)過一段孕育突然加速進(jìn)展，即在1區(qū)內(nèi)，裂紋生長(zhǎng)速率對(duì)K1值較為敏感區(qū)域2.da/dt與K1無關(guān)，通常說的裂紋擴(kuò)展速率就是指該區(qū)速率，由于它主要由電化學(xué)把握，較猛烈的依靠于溶液的pH值，粘度和溫度。區(qū)域3.失穩(wěn)斷裂區(qū)，裂紋深度已經(jīng)接近臨界尺寸，當(dāng)超過這個(gè)值時(shí)，應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到K1c時(shí)，裂紋生長(zhǎng)速率增加直至

10、發(fā)生失穩(wěn)斷裂。3、在海水中使用的鍍鋅、鍍錫鋼板一旦劃破后，兩種不同鍍層的愛護(hù)效果有什么不同，為什么？4、金屬的孔蝕一般會(huì)在什么條件下發(fā)生？（1）表面易生成鈍化膜的金屬材料，如不銹鋼，鋁，鉛合金；或表面鍍有陰極性鍍層的金屬，如碳鋼表面鍍錫銅鎳等（2）在有特殊例子的介質(zhì)止中易發(fā)生孔蝕，如不銹鋼在有鹵離子的溶液中簡(jiǎn)潔發(fā)生孔蝕。（3）電位大于點(diǎn)蝕電位易發(fā)生空蝕4 金屬在各種環(huán)境中的腐蝕1、結(jié)合圖4-16簡(jiǎn)要分析碳鋼在不同濃度HNO3溶液中的腐蝕規(guī)律。答：由圖可知，當(dāng)硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于30%時(shí)，碳鋼的腐蝕速度隨酸的濃度增減而增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約在30%四周時(shí)腐蝕速度達(dá)到最大值。質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過30%，腐蝕速度快

11、速下降，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到50%時(shí)，腐蝕速度最小，說明鋼鈍化了。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過80%時(shí)，碳鋼的腐蝕速度再次急劇增加，鋼消滅過鈍化溶解。所以鐵或適用于HNO3濃度在30%80%范圍內(nèi)。3、解釋下列名詞：大氣腐蝕：金屬材料或構(gòu)筑物在大氣條件下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的破損。潮大氣腐蝕：指金屬在相對(duì)濕度小于100%的大氣中，表面存在肉眼看不見的薄的液膜層（10nm1um）發(fā)生的腐蝕。濕大氣腐蝕：金屬在相對(duì)濕度大于100%的大氣中，如水分以雨、霧、水燈形式直接濺落在金屬表面上，表面存在肉眼看不見的水膜（1um1mm）發(fā)生的腐蝕。土壤腐蝕：土壤是由土粒、水溶液、氣體、有機(jī)物、帶電膠粒和粘液膠體等多種組分構(gòu)成的極為簡(jiǎn)

12、單的不均勻多項(xiàng)系統(tǒng)體系。而由于土壤的組成和性能的不均勻性而構(gòu)成的氧濃度差電池腐蝕稱為土壤腐蝕。海水腐蝕：海水中含有多種鹽類，溶解氧等因素使其成為典型的電解質(zhì)溶液而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。雜散電流腐蝕：土壤中接受直流電的大功率電器裝置，由于絕緣不嚴(yán)而產(chǎn)生的雜散電流引起的腐蝕。4、按水膜厚度大氣腐蝕可以分為幾類腐蝕，并說明給類腐蝕的特點(diǎn)。答：按水膜厚度大氣腐蝕可以分為三類：（1）干大氣腐蝕（110nm）：是金屬不存在液膜時(shí)的腐蝕。其特點(diǎn)時(shí)在金屬表面形成看不見的愛護(hù)性的氧化膜和某些金屬失責(zé)的現(xiàn)象。（2）潮大氣腐蝕（10nm1um）：指金屬在相對(duì)濕度小于100%的大氣中，表面存在肉眼看不見的薄的液膜層發(fā)生的

13、腐蝕。（3）濕大氣腐蝕（1um1mm）：金屬在相對(duì)濕度大于100%的大氣中，如水分以雨、霧、水等形式直接濺落在金屬表面上，表面存在肉眼看不見的水膜發(fā)生的腐蝕。7、埋于土壤中的鋼管經(jīng)過沙土和粘土兩個(gè)區(qū)域，鋼管腐蝕發(fā)生在那個(gè)部位，為什么？ 答：沙土位置，土壤的組成和性能的不均勻性而構(gòu)成的氧濃度差電池腐蝕稱為土壤腐蝕，而砂土層比較干燥氧含量高，氧氣的集中好。8、在大氣、海洋和土壤環(huán)境中發(fā)生氧去極化腐蝕時(shí)，氧的傳遞方式有什么差別。 答：共同點(diǎn)：吸氧腐蝕差別 ：大氣，電化學(xué)腐蝕。吸附作用形成水膜，氧氣的傳遞靠水膜的厚度土壤：吸附水蒸氣主要是土壤中微氣孔，氧氣的傳輸?shù)?，土壤的濕度和結(jié)構(gòu)海水：氧氣通過電解質(zhì)

14、溶液的集中，影響因素主要有PH值、流淌速度，鹽度等。11、影響海水腐蝕有哪些因素，如何防止海水腐蝕。答：海水腐蝕：海水中含有多種鹽類，溶解氧等因素使其成為典型的電解質(zhì)溶液而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。影響海水的因素主要有鹽類、PH值、溶解氧、溫度、流速等。防止措施：（1）研制和應(yīng)用耐海水腐蝕的材料 如鈦、銅等（2）陰極愛護(hù)，腐蝕最嚴(yán)峻處接受護(hù)屏愛護(hù)較合理，亦可接受簡(jiǎn)潔可行的犧牲陽極法 （3）涂層 如涂防銹漆等5材料的耐蝕性1、 解釋下列詞語緩蝕劑：是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境時(shí)可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或符合物質(zhì)。緩蝕率：接受緩蝕劑愛護(hù)時(shí)，其愛護(hù)效率用緩蝕效率或抑制效率（Z）來表示，定義如下

15、：Z=V0-V/V0, V0、V為未加和加入緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度。電化學(xué)愛護(hù)：是指通過施加外電動(dòng)勢(shì)將被愛護(hù)金屬的電位移向免蝕區(qū)或鈍化去，以防止金屬腐蝕的方法。犧牲陽極法愛護(hù)陰極：即被金屬（陰極）和比它更活潑的金屬（陽極）相連接，在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成宏觀電池，依靠活潑陽極金屬不斷溶解產(chǎn)生的陰極電流對(duì)金屬進(jìn)行陰極極化。陰極愛護(hù)：將被愛護(hù)的金屬作為陰極，進(jìn)行外加陰極極化以降低或防止金屬腐蝕的方法。陽極愛護(hù)：將被愛護(hù)的設(shè)備與外加電流的正極相連，使之成為陽極，進(jìn)行陽極極化;使被愛護(hù)的設(shè)備腐蝕速度降到最小的方法。陽極愛護(hù)的基本原理就是將金屬進(jìn)行陽極極化，使之進(jìn)入鈍態(tài)區(qū)而得到愛護(hù)。最小愛護(hù)電流密度：使金屬得

16、到完全愛護(hù)時(shí)所需的電流密度。最小愛護(hù)電流電位：要使金屬達(dá)到完全愛護(hù)，必需將金屬加以陰極極化，使他的總電位達(dá)到氣腐蝕微電池陽極的平衡電位，此時(shí)的電位。2何謂危急型的緩蝕劑，何謂平安性的緩蝕劑？ 答： 危急型的緩蝕劑：用量不足時(shí)可以加快腐蝕速度的緩蝕劑平安性的緩蝕劑：用量不足時(shí)不會(huì)加快腐蝕速度的緩蝕劑3按緩蝕劑的作用機(jī)理，緩蝕劑可以分為幾種類型，簡(jiǎn)要說明緩蝕的電化學(xué)原理。答：（1）陽極型陽極極化率增加（2）陰極型陰極極化率增加（3）混合型抑制陰陽極過程原理：（1）氧化膜型緩蝕劑：一緩蝕劑本身作為氧化劑或以介質(zhì)中的溶解氧作為氧化劑，使金屬表面形成鈍態(tài)的氧化膜而減緩金屬的腐蝕（2）沉淀膜型緩蝕劑：能在金屬表面形成防腐蝕沉淀膜（3）吸附膜型緩蝕劑：大多是有機(jī)緩蝕劑，通過緩蝕劑分子上的極性基團(tuán)的物理吸附作用，蝕緩蝕劑吸附在金屬表面。5結(jié)合不銹鋼的陽極極化曲線，說明陽極愛護(hù)的三個(gè)主要參數(shù)的意義。（1）致鈍電流密度：金屬在介質(zhì)中能進(jìn)入鈍態(tài)的臨界電流密度，一般越小越好，可以削減設(shè)備的投資和耗電量，同時(shí)能減小陽極溶解（2）維鈍電流密度：代表著陽極愛護(hù)時(shí)的腐蝕速度（3）鈍化區(qū)電位范圍，陽極愛護(hù)時(shí)應(yīng)當(dāng)為之的平安電位范圍，越寬越好。8用極化圖說明