表面技術(shù)概論 表面基礎(chǔ)理論-腐蝕磨損

1、2.4 金屬腐蝕原理與防護(hù)技術(shù)金屬腐蝕原理與防護(hù)技術(shù) 腐蝕就是材料與環(huán)境介質(zhì)作用而引起的惡化變質(zhì)或腐蝕就是材料與環(huán)境介質(zhì)作用而引起的惡化變質(zhì)或破壞。破壞。 腐蝕對材料表面的損害不僅導(dǎo)致資源與能源的浪費(fèi)，腐蝕對材料表面的損害不僅導(dǎo)致資源與能源的浪費(fèi)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且容易造成污染與事故，嚴(yán)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且容易造成污染與事故，嚴(yán)重影響人民生活，甚至危及生命安全。重影響人民生活，甚至危及生命安全。所有的腐蝕破壞都是從損壞材料的表面開始的。所有的腐蝕破壞都是從損壞材料的表面開始的。要提高材料表面的耐腐蝕能力，必須先對金屬腐蝕原要提高材料表面的耐腐蝕能力，必須先對金屬腐蝕原理與主要防護(hù)方式

2、有一個(gè)基本了解。理與主要防護(hù)方式有一個(gè)基本了解。腐蝕就是材料與環(huán)境介質(zhì)作用而引起的惡化變質(zhì)或破壞。腐蝕就是材料與環(huán)境介質(zhì)作用而引起的惡化變質(zhì)或破壞。腐蝕對材料表面的損害腐蝕對材料表面的損害:1.導(dǎo)致資源與能源的浪費(fèi)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致資源與能源的浪費(fèi)，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，2.造成污染與事故，嚴(yán)重影響人民生活，甚至危及生命安造成污染與事故，嚴(yán)重影響人民生活，甚至危及生命安全。全。3.所有的腐蝕破壞都是所有的腐蝕破壞都是從損壞材料的表面開始從損壞材料的表面開始的。的。一、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕原理一、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕原理1腐蝕的基本概念腐蝕的基本概念腐蝕的分類方法很多。腐蝕的分類方法很多。

3、按照材料腐蝕原理的不同，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)按照材料腐蝕原理的不同，可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕是金屬在干燥的氣體介質(zhì)中或不導(dǎo)電的液體化學(xué)腐蝕是金屬在干燥的氣體介質(zhì)中或不導(dǎo)電的液體介質(zhì)中介質(zhì)中(如酒精、石油等如酒精、石油等)發(fā)生的腐蝕，腐蝕過程中無發(fā)生的腐蝕，腐蝕過程中無電流產(chǎn)生。電流產(chǎn)生。電化學(xué)腐蝕是指金屬在導(dǎo)電的液態(tài)介質(zhì)中因電化學(xué)作電化學(xué)腐蝕是指金屬在導(dǎo)電的液態(tài)介質(zhì)中因電化學(xué)作用導(dǎo)致的腐蝕，在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。用導(dǎo)致的腐蝕，在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等都屬于電化學(xué)腐蝕。大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等都屬于電化學(xué)腐蝕。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，根據(jù)熱力

4、學(xué)第二定律，產(chǎn)生金屬腐蝕的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生金屬腐蝕的驅(qū)動(dòng)力:腐蝕過程中金屬與環(huán)境介質(zhì)組成系統(tǒng)總自由能的降低。腐蝕過程中金屬與環(huán)境介質(zhì)組成系統(tǒng)總自由能的降低。按環(huán)境不同，可將腐蝕分成三類：按環(huán)境不同，可將腐蝕分成三類：濕蝕濕蝕:(包括水溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕和化學(xué)包括水溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕和化學(xué)藥品腐蝕藥品腐蝕)干蝕干蝕:(包括高溫氧化、硫腐蝕、氫腐蝕、液態(tài)金屬腐包括高溫氧化、硫腐蝕、氫腐蝕、液態(tài)金屬腐蝕、熔鹽腐蝕、羧基腐蝕等蝕、熔鹽腐蝕、羧基腐蝕等)微生物腐蝕微生物腐蝕:(包括細(xì)菌腐蝕、真菌腐蝕、流化菌腐蝕、藻類包括細(xì)菌腐蝕、真菌腐蝕、流化菌腐蝕、藻類腐蝕腐蝕)等。等。 按腐蝕形態(tài)不同

5、，可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。按腐蝕形態(tài)不同，可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。全面腐蝕：腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上全面腐蝕：腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上(包括較均勻的包括較均勻的和不均勻的和不均勻的)；局部腐蝕：腐蝕局限在金屬的某一部位。局部腐蝕：腐蝕局限在金屬的某一部位。 在全面腐蝕過程中，進(jìn)行金屬溶解反應(yīng)和物質(zhì)還在全面腐蝕過程中，進(jìn)行金屬溶解反應(yīng)和物質(zhì)還原反應(yīng)的區(qū)域都非常小，甚至是超顯微的，陰、陽極原反應(yīng)的區(qū)域都非常小，甚至是超顯微的，陰、陽極區(qū)域的位置在腐蝕過程中隨機(jī)變化，使腐蝕分布相對區(qū)域的位置在腐蝕過程中隨機(jī)變化，使腐蝕分布相對均勻，危害也相對小些。均勻，危害也相對小些。 而在局部腐蝕

6、過程中，腐蝕集中在局部位置上，而在局部腐蝕過程中，腐蝕集中在局部位置上，而金屬的其余部分幾乎沒有發(fā)生腐蝕。而金屬的其余部分幾乎沒有發(fā)生腐蝕。2金屬化學(xué)腐蝕的基本原理金屬化學(xué)腐蝕的基本原理 當(dāng)裸金屬表面與干燥的空氣或氧氣接觸時(shí)，首先當(dāng)裸金屬表面與干燥的空氣或氧氣接觸時(shí)，首先將在表面形成氧分子的物理吸附層，并迅速轉(zhuǎn)化為一將在表面形成氧分子的物理吸附層，并迅速轉(zhuǎn)化為一層較為穩(wěn)定的化學(xué)吸附膜。層較為穩(wěn)定的化學(xué)吸附膜。 隨著氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)物質(zhì)必須先通過隨著氧化過程的繼續(xù)進(jìn)行，反應(yīng)物質(zhì)必須先通過膜層然后再與基體起反應(yīng)，氧化速度往往由傳質(zhì)過程膜層然后再與基體起反應(yīng)，氧化速度往往由傳質(zhì)過程所控。所控

7、。依照表面反應(yīng)速度及氧化膜的致密程度不同，依照表面反應(yīng)速度及氧化膜的致密程度不同，金屬氧化的動(dòng)力學(xué)過程有三種典型情況：金屬氧化的動(dòng)力學(xué)過程有三種典型情況：(1)直線生長規(guī)律直線生長規(guī)律(2)氧化膜的拋物線生長規(guī)律氧化膜的拋物線生長規(guī)律(3)氧化膜的對數(shù)生長規(guī)律氧化膜的對數(shù)生長規(guī)律提高材料抗氧化能力的重要途徑就是改變材料的表面提高材料抗氧化能力的重要途徑就是改變材料的表面成分，使其氧化動(dòng)力學(xué)曲線呈對數(shù)變化。成分，使其氧化動(dòng)力學(xué)曲線呈對數(shù)變化。3金屬電化學(xué)腐蝕原理金屬電化學(xué)腐蝕原理金屬材料與電解質(zhì)接觸，將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在界面金屬材料與電解質(zhì)接觸，將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，在界面處形成雙電層并建立相應(yīng)的電

8、位。處形成雙電層并建立相應(yīng)的電位。這種金屬電極與溶液界面之間存在的電位差就叫做金這種金屬電極與溶液界面之間存在的電位差就叫做金屬的屬的電極電位電極電位。然而，通常所說的電極電位是指以該電極為陽極，以然而，通常所說的電極電位是指以該電極為陽極，以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極構(gòu)成原電池，所測得原電池的電動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極構(gòu)成原電池，所測得原電池的電動(dòng)勢勢(即原電池開路時(shí)兩個(gè)電極之間的電位差即原電池開路時(shí)兩個(gè)電極之間的電位差)，因此又，因此又稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電位。稱為標(biāo)準(zhǔn)電極電位。 材料的種類、組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)，介質(zhì)的成分、材料的種類、組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)，介質(zhì)的成分、濃度、溫度的差別，都會(huì)對材料在溶液中的電極電位

9、濃度、溫度的差別，都會(huì)對材料在溶液中的電極電位產(chǎn)生影響，導(dǎo)致不同的電位值。產(chǎn)生影響，導(dǎo)致不同的電位值。將各種金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位按其代數(shù)值增大順序排列將各種金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位按其代數(shù)值增大順序排列起來，稱為標(biāo)準(zhǔn)電位序。起來，稱為標(biāo)準(zhǔn)電位序。 由于金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位序隨外部條件的變化而變化，由于金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位序隨外部條件的變化而變化，常用腐蝕電位序常用腐蝕電位序(即各種金屬在某種介質(zhì)中的穩(wěn)定電位即各種金屬在某種介質(zhì)中的穩(wěn)定電位值按其代數(shù)值大小排列的順序值按其代數(shù)值大小排列的順序)來判斷金屬腐蝕的熱力來判斷金屬腐蝕的熱力學(xué)可能性。學(xué)可能性。腐蝕電位值越負(fù)的金屬越容易腐蝕腐蝕電位值越負(fù)的金屬越容易腐蝕。金

10、屬在金屬在25時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（V）Al: 1.67，F(xiàn)e： 0.44 ，Zn： 0.762，Cu：+0.345，4腐蝕原電池與腐蝕微電池腐蝕原電池與腐蝕微電池如果把兩種電極電位不同的金屬同時(shí)放在同一種電解如果把兩種電極電位不同的金屬同時(shí)放在同一種電解液中，并把它們用導(dǎo)線通過電流表連接起來，就組成液中，并把它們用導(dǎo)線通過電流表連接起來，就組成了一個(gè)原電池。了一個(gè)原電池。CuZn腐蝕原電池腐蝕原電池 實(shí)際上，在電解液中的兩種金屬直接接觸也能形實(shí)際上，在電解液中的兩種金屬直接接觸也能形成腐蝕原電池，不一定非要導(dǎo)線連接。成腐蝕原電池，不一定非要導(dǎo)線連接。例如，在大氣條件下，銅和鐵直接

11、接觸。如果在它們例如，在大氣條件下，銅和鐵直接接觸。如果在它們的表面凝結(jié)了一層水膜，即組成了一個(gè)腐蝕原電池。的表面凝結(jié)了一層水膜，即組成了一個(gè)腐蝕原電池。銅和鐵接觸組成腐蝕原電池銅和鐵接觸組成腐蝕原電池 此外，由于材料成分和介質(zhì)或兩者同時(shí)存在著不此外，由于材料成分和介質(zhì)或兩者同時(shí)存在著不均勻性，使金屬表面的不同區(qū)域電位值存在差別。均勻性，使金屬表面的不同區(qū)域電位值存在差別。 Fe-Fe3C微腐蝕電池示意圖微腐蝕電池示意圖電位較負(fù)的區(qū)域?qū)㈦娢惠^負(fù)的區(qū)域?qū)㈦x子化為陽極，電離子化為陽極，電位較正的區(qū)域?yàn)殛幬惠^正的區(qū)域?yàn)殛帢O。極。而金屬作為良導(dǎo)體，而金屬作為良導(dǎo)體，溶液為離子導(dǎo)電體，溶液為離子導(dǎo)電體，

12、在陽、陰極之間電在陽、陰極之間電位差的驅(qū)動(dòng)下，形位差的驅(qū)動(dòng)下，形成閉路的腐蝕原電成閉路的腐蝕原電池，因其區(qū)域較小，池，因其區(qū)域較小，又稱為腐蝕微電又稱為腐蝕微電池。池。 二、極化作用與腐蝕速度二、極化作用與腐蝕速度金屬表面的鈍化與活化金屬表面的鈍化與活化1.極化作用：極化作用：2.鈍化鈍化-金屬表面的現(xiàn)象金屬表面的現(xiàn)象 從熱力學(xué)上講，絕大多數(shù)金屬在一般環(huán)境下都會(huì)從熱力學(xué)上講，絕大多數(shù)金屬在一般環(huán)境下都會(huì)自發(fā)地發(fā)生腐蝕，可是在某些介質(zhì)環(huán)境下金屬表面會(huì)自發(fā)地發(fā)生腐蝕，可是在某些介質(zhì)環(huán)境下金屬表面會(huì)發(fā)生一種陽極反應(yīng)受阻的現(xiàn)象。發(fā)生一種陽極反應(yīng)受阻的現(xiàn)象。這種由于金屬表面狀態(tài)的改變引起金屬表面活性的突

13、這種由于金屬表面狀態(tài)的改變引起金屬表面活性的突然變化，使表面反應(yīng)然變化，使表面反應(yīng)(如金屬在酸中的溶解或在空氣中如金屬在酸中的溶解或在空氣中的腐蝕的腐蝕)速度急劇降低的現(xiàn)象，就稱為鈍化。速度急劇降低的現(xiàn)象，就稱為鈍化。 鈍化大大降低了金屬的腐蝕速度，增加了金屬的鈍化大大降低了金屬的腐蝕速度，增加了金屬的耐蝕性。金屬鈍化后所處的狀態(tài)叫鈍態(tài)，鈍態(tài)金屬所耐蝕性。金屬鈍化后所處的狀態(tài)叫鈍態(tài)，鈍態(tài)金屬所具有的性質(zhì)稱為鈍性。具有的性質(zhì)稱為鈍性。 例如，被過分拋光的金屬表面可產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。例如，被過分拋光的金屬表面可產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。被拋光的金屬表面有較好的抗蝕性能。如將鋼鐵零件被拋光的金屬表面有較好的抗蝕性能

14、。如將鋼鐵零件拋光，滲氮就會(huì)變得困難，使?jié)B氮層變薄或完全沒有拋光，滲氮就會(huì)變得困難，使?jié)B氮層變薄或完全沒有滲氮層。滲氮層。 金屬表面的鈍化雖然可以減緩材料表面的氧化或金屬表面的鈍化雖然可以減緩材料表面的氧化或腐蝕過程，但鈍化膜的存在卻是實(shí)施許多表面工程技腐蝕過程，但鈍化膜的存在卻是實(shí)施許多表面工程技術(shù)的障礙，使得表面涂層、鍍層與金屬基體的結(jié)合力術(shù)的障礙，使得表面涂層、鍍層與金屬基體的結(jié)合力大幅度降低。大幅度降低。 為此，大部分表面工程技術(shù)實(shí)施之前都要進(jìn)行適當(dāng)為此，大部分表面工程技術(shù)實(shí)施之前都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理，使基體表面處于活化狀態(tài)，即獲得清的表面預(yù)處理，使基體表面處于活化狀態(tài)，即獲得清潔

15、表面。潔表面。3.金屬表面活化過程是鈍化的相反過程。金屬表面活化過程是鈍化的相反過程。(1)金屬表面凈化金屬表面凈化(2)增加金屬表面的化學(xué)活性區(qū)增加金屬表面的化學(xué)活性區(qū)三、腐蝕的主要形式三、腐蝕的主要形式各種材料或構(gòu)件都是在特定的環(huán)境條件下使用的環(huán)境各種材料或構(gòu)件都是在特定的環(huán)境條件下使用的環(huán)境條件不同，材料的耐蝕性差別很大。條件不同，材料的耐蝕性差別很大。金屬腐蝕的主要形式有三種：金屬腐蝕的主要形式有三種：即局部腐蝕、全面腐蝕和在機(jī)械力作用下的腐蝕。即局部腐蝕、全面腐蝕和在機(jī)械力作用下的腐蝕。四、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法四、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法1產(chǎn)品合理設(shè)計(jì)與正確選材產(chǎn)品合理設(shè)計(jì)與

16、正確選材 任何一種材料或制品，經(jīng)長期使用或貯存后完全任何一種材料或制品，經(jīng)長期使用或貯存后完全不發(fā)生腐蝕是不可能的。不發(fā)生腐蝕是不可能的。 但是，多年的實(shí)踐表明，材料及其制品發(fā)生腐蝕但是，多年的實(shí)踐表明，材料及其制品發(fā)生腐蝕的原因，許多是由于人們對腐蝕理論不夠了解，對長的原因，許多是由于人們對腐蝕理論不夠了解，對長年積累起來的防腐蝕經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)不夠重視所造成的。年積累起來的防腐蝕經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)不夠重視所造成的。 腐蝕及其控制是一個(gè)貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、腐蝕及其控制是一個(gè)貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、使用和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的重要問題。使用和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的重要問題。金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法金屬材料腐蝕

17、控制及防護(hù)方法提高材料耐蝕性的途徑提高材料耐蝕性的途徑材材 料料 界界 面面環(huán)環(huán) 境境選用耐選用耐蝕材料蝕材料覆蓋層覆蓋層技術(shù)技術(shù)電化學(xué)保電化學(xué)保護(hù)技術(shù)護(hù)技術(shù)緩蝕劑緩蝕劑 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮材料的機(jī)械性能，而且必產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮材料的機(jī)械性能，而且必須了解產(chǎn)品的使用和工作環(huán)境。須了解產(chǎn)品的使用和工作環(huán)境。 對一些產(chǎn)品，如許多板件、管件、鑄件、鍛件和對一些產(chǎn)品，如許多板件、管件、鑄件、鍛件和化工用的槽池等，壁厚設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮必要的機(jī)械化工用的槽池等，壁厚設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮必要的機(jī)械強(qiáng)度保障以外，還必須預(yù)留一些腐蝕余量；強(qiáng)度保障以外，還必須預(yù)留一些腐蝕余量； 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意設(shè)計(jì)合理的

18、表面形狀，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意設(shè)計(jì)合理的表面形狀，連接工藝中注意少留死角，以避免水分或其它腐蝕介連接工藝中注意少留死角，以避免水分或其它腐蝕介質(zhì)的存留，造成縫隙腐蝕；質(zhì)的存留，造成縫隙腐蝕；產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，不可避免地要使用各種不同材料，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，不可避免地要使用各種不同材料，因此選材時(shí)必須考慮不同材料相互接觸時(shí)可能產(chǎn)生的電偶選材時(shí)必須考慮不同材料相互接觸時(shí)可能產(chǎn)生的電偶腐蝕問題；腐蝕問題；對于受力構(gòu)件，應(yīng)力分布的不均勻性可能引起應(yīng)力腐對于受力構(gòu)件，應(yīng)力分布的不均勻性可能引起應(yīng)力腐蝕斷裂和腐蝕疲勞，尤其要注意殘余應(yīng)力對腐蝕過程蝕斷裂和腐蝕疲勞，尤其要注意殘余應(yīng)力對腐蝕過程的影響。的影響。此外

19、，在金屬材料的冷、熱加工及裝配過程中，也要此外，在金屬材料的冷、熱加工及裝配過程中，也要注意防止腐蝕的發(fā)生。注意防止腐蝕的發(fā)生。2電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 電化學(xué)保護(hù)方法分為陰極保護(hù)與陽極保護(hù)方法兩大電化學(xué)保護(hù)方法分為陰極保護(hù)與陽極保護(hù)方法兩大類。類。用電化學(xué)方法使被保護(hù)工件在工作條件下的電位移至用電化學(xué)方法使被保護(hù)工件在工作條件下的電位移至平衡可逆電位以下，從而停止腐蝕的方法即為陰極保平衡可逆電位以下，從而停止腐蝕的方法即為陰極保護(hù)法。護(hù)法。它可以通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。它可以通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn)。一種是以被保護(hù)工件為陰極，施以外加電流；一種是以被保護(hù)工件為陰極，施以外加電流；另一種是以工件為陰極，以

20、電位更負(fù)的金屬與工件另一種是以工件為陰極，以電位更負(fù)的金屬與工件相連；成為原電池的陽極，被腐蝕溶解以保護(hù)工件。相連；成為原電池的陽極，被腐蝕溶解以保護(hù)工件。 陽極保護(hù)法則是使腐蝕件的電位正移，使表面形成穩(wěn)陽極保護(hù)法則是使腐蝕件的電位正移，使表面形成穩(wěn)定的鈍態(tài)而受到保護(hù)。定的鈍態(tài)而受到保護(hù)。實(shí)現(xiàn)陽極保護(hù)的方法一種是施加外電流，被保護(hù)工實(shí)現(xiàn)陽極保護(hù)的方法一種是施加外電流，被保護(hù)工件為陽極；另一種是在被保護(hù)的工件或合金中加入件為陽極；另一種是在被保護(hù)的工件或合金中加入可鈍化的元素，使表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。當(dāng)介質(zhì)可鈍化的元素，使表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。當(dāng)介質(zhì)中含有濃度較高的活性陰離子時(shí)，不能采用陽極保中

21、含有濃度較高的活性陰離子時(shí)，不能采用陽極保護(hù)法護(hù)法3表面覆層及表面處理表面覆層及表面處理(1)陽極性金屬覆層陽極性金屬覆層這種覆層除了自身有一定耐蝕性外，還可以作為陽極這種覆層除了自身有一定耐蝕性外，還可以作為陽極對基體金屬起保護(hù)作用。即使基材受到難以避免的裸對基體金屬起保護(hù)作用。即使基材受到難以避免的裸露露(如擦傷時(shí)如擦傷時(shí))，仍可作為陰極而受到涂層保護(hù)。，仍可作為陰極而受到涂層保護(hù)。如鋼鐵表面的鋅、鋁、鎘覆層和高含量的鋅、鋁粉調(diào)如鋼鐵表面的鋅、鋁、鎘覆層和高含量的鋅、鋁粉調(diào)制的有機(jī)涂層等。制的有機(jī)涂層等。在大氣介質(zhì)中，鋅為陽極，優(yōu)先腐蝕，鐵得到保護(hù)，在大氣介質(zhì)中，鋅為陽極，優(yōu)先腐蝕，鐵得到

22、保護(hù)，而受腐蝕的鋅表面上形成一層致密的氧化膜又阻止了而受腐蝕的鋅表面上形成一層致密的氧化膜又阻止了鋅的繼續(xù)氧化鋅的繼續(xù)氧化。(2)陰極性金屬及非金屬涂層陰極性金屬及非金屬涂層 4加入緩蝕劑加入緩蝕劑緩蝕劑是通過添加特殊的活性物質(zhì)吸附到金屬表面，緩蝕劑是通過添加特殊的活性物質(zhì)吸附到金屬表面，使其表面鈍化，從而達(dá)到減緩抑制腐蝕過程的目的。使其表面鈍化，從而達(dá)到減緩抑制腐蝕過程的目的。 緩蝕劑用量很小緩蝕劑用量很小(0.11)，但效果顯著，但效果顯著。Questions for discussion: 腐蝕及其危害、化學(xué)腐蝕及其基本原理、電化學(xué)腐蝕及其腐蝕及其危害、化學(xué)腐蝕及其基本原理、電化學(xué)腐蝕及

23、其基本原理、產(chǎn)生金屬腐蝕的驅(qū)動(dòng)力、腐蝕分類方法、金屬基本原理、產(chǎn)生金屬腐蝕的驅(qū)動(dòng)力、腐蝕分類方法、金屬氧化的動(dòng)力學(xué)過程三種模式、金屬的電極電位、標(biāo)準(zhǔn)電極氧化的動(dòng)力學(xué)過程三種模式、金屬的電極電位、標(biāo)準(zhǔn)電極電位、腐蝕原電池與腐蝕微電池、金屬表面的鈍化與活化、電位、腐蝕原電池與腐蝕微電池、金屬表面的鈍化與活化、金屬腐蝕的主要形式、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法、電金屬腐蝕的主要形式、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法、電化學(xué)保護(hù)方法化學(xué)保護(hù)方法 ：陰極保護(hù)與陽極保護(hù)方法：陰極保護(hù)與陽極保護(hù)方法2.3 材料磨損原理及其耐磨性材料磨損原理及其耐磨性 磨損是材料三大主要失效形式之一，它造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的。磨損

24、是材料三大主要失效形式之一，它造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的。耐磨性不像力學(xué)性能和物理性能那樣屬于材料的固有特性，而受到摩耐磨性不像力學(xué)性能和物理性能那樣屬于材料的固有特性，而受到摩擦學(xué)系統(tǒng)中接觸條件、工況、環(huán)境、介質(zhì)等多方面因素的影響，是一擦學(xué)系統(tǒng)中接觸條件、工況、環(huán)境、介質(zhì)等多方面因素的影響，是一個(gè)系統(tǒng)性質(zhì)。個(gè)系統(tǒng)性質(zhì)。 材料的磨損始于表面，表面性能是決定材料耐磨性的關(guān)鍵。材料的磨損始于表面，表面性能是決定材料耐磨性的關(guān)鍵。而磨損失效過程和方式的不同，對材料表面所要求的性能相差很大。而磨損失效過程和方式的不同，對材料表面所要求的性能相差很大。一、固體材料的摩擦與磨損一、固體材料的摩擦與磨損1摩

25、擦系數(shù)摩擦系數(shù)相互接觸的物體相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力，稱為摩擦。相互接觸的物體相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力，稱為摩擦。摩擦存在于固體、氣體和液體之間。摩擦存在于固體、氣體和液體之間。材料的磨損則指相對運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)摩擦過程中不斷產(chǎn)生損失材料的磨損則指相對運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)摩擦過程中不斷產(chǎn)生損失或殘余變形的現(xiàn)象?；驓堄嘧冃蔚默F(xiàn)象。顯然，材料的摩擦與磨損是因果關(guān)系。顯然，材料的摩擦與磨損是因果關(guān)系。 摩擦力摩擦力 F=N 式中，式中，F(xiàn)為摩擦力為摩擦力(切向力切向力)；N為法向力為法向力(載荷載荷)；為摩擦為摩擦系數(shù)。系數(shù)。 材料或體系的耐磨性高低一般用摩擦系數(shù)來表征。材料或體系的耐磨性高低一般用摩擦系數(shù)來表征。 摩擦系

26、數(shù)摩擦系數(shù)屬于材料常數(shù)之一。屬于材料常數(shù)之一。但近年來研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)潤滑條件、固體材料、環(huán)境介但近年來研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)潤滑條件、固體材料、環(huán)境介質(zhì)、工作參數(shù)等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，摩擦系數(shù)也發(fā)生質(zhì)、工作參數(shù)等參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，摩擦系數(shù)也發(fā)生很大的變化。很大的變化。2摩擦與磨損的分類摩擦與磨損的分類 按照實(shí)際工作條件的差別，將摩擦分為四類：按照實(shí)際工作條件的差別，將摩擦分為四類： 即干摩擦、邊界潤滑摩擦、流體潤滑摩擦和滾動(dòng)摩擦。即干摩擦、邊界潤滑摩擦、流體潤滑摩擦和滾動(dòng)摩擦。 按照磨損機(jī)理的不同，可以將磨損分為按照磨損機(jī)理的不同，可以將磨損分為 粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損、粘著磨損、磨粒磨損

27、、疲勞磨損、腐蝕磨損、微動(dòng)磨損、沖蝕沖蝕(包括氣蝕包括氣蝕)磨損和高溫磨損七大類。磨損和高溫磨損七大類。實(shí)際上，一種摩擦方式常常包含幾種磨損機(jī)理。實(shí)際上，一種摩擦方式常常包含幾種磨損機(jī)理。 上述磨損機(jī)理中，最基本的是粘著磨損、磨粒磨損、疲勞上述磨損機(jī)理中，最基本的是粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。磨損和腐蝕磨損。 各種復(fù)雜的磨損現(xiàn)象不外乎是這些基本機(jī)理單獨(dú)或綜合的各種復(fù)雜的磨損現(xiàn)象不外乎是這些基本機(jī)理單獨(dú)或綜合的表現(xiàn)。表現(xiàn)。 例如，滑動(dòng)干摩擦過程依據(jù)相對運(yùn)動(dòng)的材料不同，可能發(fā)例如，滑動(dòng)干摩擦過程依據(jù)相對運(yùn)動(dòng)的材料不同，可能發(fā)生粘著磨損、磨粒磨損，或兩者兼而有之。生粘著磨損、磨粒磨損，或

28、兩者兼而有之。 磨料磨損機(jī)理是屬于磨料的機(jī)械作用，這種機(jī)磨料磨損機(jī)理是屬于磨料的機(jī)械作用，這種機(jī)械作用在很大程度上與磨料的性質(zhì)、形狀及尺械作用在很大程度上與磨料的性質(zhì)、形狀及尺寸大小，固定的程度以及載荷作用下磨料與被寸大小，固定的程度以及載荷作用下磨料與被磨材料表面的機(jī)械性能有關(guān)。磨材料表面的機(jī)械性能有關(guān)。油環(huán)因?yàn)槟チ夏p而損壞較為嚴(yán)重油環(huán)因?yàn)槟チ夏p而損壞較為嚴(yán)重 2.粘著磨損粘著磨損 粘著磨損粘著磨損(adhesive wear)，又稱咬合磨損，又稱咬合磨損，它是指兩個(gè)金屬表面它是指兩個(gè)金屬表面的微凸部分在局部高的微凸部分在局部高壓下產(chǎn)生局部粘結(jié)壓下產(chǎn)生局部粘結(jié)(固固相粘著相粘著)，使材料

29、從一，使材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一表個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一表面或撕下作為磨料留面或撕下作為磨料留在兩個(gè)表面之間。在兩個(gè)表面之間。 4.沖蝕磨損沖蝕磨損 沖蝕磨損是由于含固態(tài)粒子的流體沖蝕磨損是由于含固態(tài)粒子的流體(常為液體常為液體)沖刷造成表面材料損失的磨損。沖刷造成表面材料損失的磨損。二、提高零件耐磨性的途徑二、提高零件耐磨性的途徑 機(jī)械零件磨損失效過程復(fù)雜，受材料成分和性能、環(huán)境溫機(jī)械零件磨損失效過程復(fù)雜，受材料成分和性能、環(huán)境溫度和介質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造過程和工藝、設(shè)備安裝與使用度和介質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造過程和工藝、設(shè)備安裝與使用等多種因素的影響。等多種因素的影響。 迄今為止，尚無一個(gè)較為簡單和通用的方法來預(yù)測零件的迄今為止，尚無一個(gè)較為簡單和通用的方法來預(yù)測零件的磨損壽命，也無合適的公式、手冊來準(zhǔn)確推算和記錄各種磨損壽命，也無合適的公式、手冊來準(zhǔn)確推算和記錄各種性能。然而，設(shè)計(jì)或改善機(jī)械零部件的耐磨壽命，是工程性能。然而，設(shè)計(jì)或改善機(jī)械零部件的耐磨壽命，是工程技術(shù)中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。技術(shù)中必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。為此，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：為此，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面入手：1工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì) ：工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)是提高零件耐磨性的基礎(chǔ)。工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)