西安工业大学金属的腐蚀与防护知识点总结

西安工业大学金属的腐蚀与防护知识点总结
腐蚀的定义（条件的三个关键词）:
金属腐蚀是金属在身边介质（通常是液体或者气体）的作用下，由于他们之间所产生的化学、电化学反应、或者物理溶解作用而引起的破坏或者变质。

（材料、环境、界面反应）*金属发生腐蚀必须有外部介质的作用，单纯机械作用引起的金属磨损显然别属于腐蚀的范畴，同理熔化、蒸发、断裂等也别属于腐蚀。

金属腐蚀的特点：自发性、普遍性
材料腐蚀（包括非金属材料）：材料收环境介质的化学、电化学和物理溶解作用而产生
的破坏或者变质的现象
腐蚀的分类：
1．依照腐蚀过程的历程分类
a)化学腐蚀
i.定义:金属在干燥气体（或高温气体）的作用下的腐蚀和金属在非电解质
溶液中的腐蚀
ii.历程特点：金属表面的原子与氧化剂直截了当发生氧化还原反应而形成腐蚀产物，电子在金属和氧化剂之间直截了当传递，无腐蚀电流的产生
iii.特点：发生在别导电、别电离的环境中、且在同一部发生
b)电化学腐蚀
i.定义：金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏；
ii.特点：该腐蚀反应过程中至少有一具阳极反应和一具阴极反应，在反应过程中发生电荷转移，伴有电流产生。

iii.本质：是一具短路的原电池，只能导致金属材料破坏而别能对外界做功的短路原电池
c)物理溶解腐蚀
i.定义：金属因单纯的物理溶解作用而引起的破坏
ii.举例：用来盛放熔融钠的别锈钢容器能够被液态钠溶解而发生破坏2．依照腐蚀破坏形式分类
a)全面腐蚀
i.定义：指腐蚀发生在整个金属表面上，能够使均匀性的，也能够是别均
匀性的。

ii.特点：发生全面腐蚀时金属在表面上各个部分的腐蚀速率基本相同。

iii.举例：碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀；钢材在大气中的锈蚀
b)局部腐蚀
i.定义：是相关于全面腐蚀而言，腐蚀要紧集中在或局限在金属的某一特定
部位，而其它部位几乎未被腐蚀（这也是特点）
ii.常见局部腐蚀：点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、挑选性腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳及氢脆。

（常见八大局部腐蚀）3．依照腐蚀环境分类 a)干腐蚀
i.定义：金属在干燥环境中的腐蚀
ii.举例：金属在干燥气体中的腐蚀（氧化）
b)湿腐蚀
i.定义：金属在湿的环境中发生的腐蚀
4．依照腐蚀的温度分类
a)常温腐蚀：在常温条件下，金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏
b)高温腐蚀：是指在高温（>100o C）条件下金属发生的腐蚀
腐蚀速率的表示办法：
1.失重法和增重法
a)失重法（腐蚀往后分量减少）：
b)增重法（腐蚀往后分量增加）：
m:质量单位：g、S:面积单位：m2,t:腐蚀时刻单位：h
2.由腐蚀深度来表示腐蚀速率
将构件的质量损失换算成腐蚀深度的公式为：
V L:为用腐蚀深度表示的腐蚀速率mm/a（a表示年）v –：表示用质量损失表示的腐蚀速率，g/(m2),为金属密度，g/m3
工程上常常以每年密尔数表示腐蚀速率（mil/a）。

密尔单位与公制单位的换算关系为：1mil/a = 0.025mm/a=25μm/a
3.由电流密度来表示腐蚀速率
I A =
A为金属原子量，n为金属的化合价，26.8为法拉第常数，A·h 腐蚀原电池的定义：
只能导致金属材料破坏而别能对外界做功的短路原电池
腐蚀原电池和原电池的区不：
相同点
1.均有氧化还原反应发生
2.均为自发反应
别同点；
1.原电池的氧化还原反应是分开举行的,即阳极氧化,阴极还原；而腐蚀电池则是在发生
腐蚀的位置并且同地举行反应
2.原电池是特别的异相催化反应,受电极界面双电层妨碍较大
3.原电池中物质举行转变过程中有电子经过外电路
腐蚀电池的产生缘故：
1.内因
a)成分别均匀
b)表面状态别均匀
c)组织结构别均匀
d)应力和应变别均匀
e)“亚微观”别均匀
2.外因
a)金属离子浓度
b)氧浓度差异
5．化学腐蚀和电化学腐蚀的区不：
6．腐蚀电池的工作过程：
a)阳极过程（发生氧化反应的过程）
i.金属变成水合离子转入溶液中，即发生金属的溶解，并且在金属上留下等
量的自由电子
b)电子的流淌
i.电子从阳极流向阴极（在金属中依赖电子从阳极经导线流向阴极，在电解
质溶液中依赖离子的迁移），形成回路
c)阴极过程（发生还原反应的过程）
溶液中的某些离子、原子和分子在阴极上发生还原反应，中和掉从阳极流入的
电子
*腐蚀电池的三个过程是相互联系的，缺一别可。

假如其中一具环节停止举行，则整个腐蚀过程也就停止
7．腐蚀电池的组成条件：
a)电位差
b)短路相接
c)置于电解液中
8．电化学腐蚀热力学：
a)热力学判据（推断腐蚀能否发生的依据）
i.材料的氧化还原反应的平衡XXX电位比氧化剂反应的平衡电极电位低的
时候，材料的腐蚀会自发举行，否则不可能发生腐蚀
b)双电层概念
i.在静电作用下,电极相所带的电荷是集中在电极表面的,而溶液中的带异号
电荷的离子,一方面受到电极表面电荷的吸引,趋向于罗列在紧靠电极表面附近；另一方面,由于离子的热运动使这种集中于电极表面附近离子又会
向远离电极的方向分散,当静电吸引与热运动分散平衡时,在电极与溶液
界面处就形成了一具双电层.
c)双电层作用
i.双电层是引起电极电位的条件
d)电极电位
i.电极反应
1.在金属与溶液界面上举行的电化学反应
ii.电极电位
1.电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层
2.双电层两侧的电位差，即为电极电位，又称绝对电极电位
e)电极
i.定义：电子导体与离子导体（液、固体电解质）相互接触，并有电子在两
相之间迁移而发生氧化还原反应的体系
ii.分类
1.单电极（也称之为可逆电极）
a)在电极的相界面上发生唯一的电极反应
b)单电极包括金属电极、气体电极和氧化还原电极
c)单电极往往能够实现电子交换和物质交换平衡，也称可逆电极
d)有平衡电位
2.多重电极
a)能够在一具电极上并且发生两个或两个以上的电极反应
b)普通均别是可逆电极，无平衡电位可言，只能建立非平衡电位
f)平衡电位和标准电极电位
i.当金属浸在同种金属离子的溶液中发生唯一的一种电极反应，且金属的溶
解速率等于金属离子的沉积速度时候，将这种电位成为平衡电位ii.在标准状态下，当该金属离子活度为1，温度为298k，气体分压为100MPa 时，金属的平衡电位称为该金属的标准电极电位
9．电位-pH图
a)电位-pH图的绘制步骤
i.列出有关物质的各种存在状态以及它们的标准生成自由能或标准化学位
值
ii.列出各种有关物质之间有也许发生的化学反应平衡方程式，并计算相应的电位或pH表达式。

为与相对电极电位的规定一致，把电极反应咧成氧化的形式
iii.在电位-pH坐标图上画出各种反应对应的平衡线，最终汇总得到综合的电位-pH图
b)PH图的应用
i.预测反应的自发方向，熊热力学上推断材料腐蚀的趋势
ii.恐怕腐蚀产物的成分
iii.预测减缓或防止腐蚀的环境因素，挑选操纵材料腐蚀的途径
c)怎么建立ph与电位的关系
i.经过能斯特的计算通式猎取ph与电位关系
10．电化学腐蚀动力学
a)极化
i.由于电击伤有净电流经过，电极电位显著偏离了未通电时候的开路电位
（平衡电位或非平衡的稳态电位）的现象
ii.过电位：某一极化电流下发生的电极电位E偏离于原电极平衡电位Ee 变化值得绝对值，称作该电极反应的过电位，用η表示
iii.阳极极化：电流经过阳极时，阳极电位朝正的方向变化的现象
iv.阴极极化：电流经过阴时，阴电位朝负方向变化的现象
别论阳极极化或者阴极极化。

电极反应的过电位基本上正值
v.极化对腐蚀速率的妨碍:
1.阳极极化和阴极极化基本上的腐蚀电池两极之间的电位差减小，导致通
过腐蚀电池的电流减弱，落低腐蚀效率
vi.去极化：把能落低电极极化的各种因素成为去极化因素，落低电极极化算是去极化
b)极化产生的缘故
i.阳极极化缘故
1.活化极化（电化学极化）
普通事情下，阳极金属离子进入溶液的速度小于从阳极流出的速度，使得阳极表面负电荷减少而正电荷积存，电位向正的方向变化，这种由于电化学过程举行缓慢而引起电位变正的极化成为阳极的电化学极化。

2.浓差极化
金属离子化后，首先溶入阳极表面附近的液层中，然后经过扩散进入溶液本体，通常离子向溶液中扩散的速度小于电化学反应生成离子的速度，在阳极表面液层中金属离子浓积。

这种由于金属离子的浓度差引起的阳极极化称为浓差极化
3.电阻极化
在阳极过程中，由于某种机制在金属表面上形成钝化膜，阳极过程受阻，使得金属的溶解速率显著落低，此刻阳极电位剧烈地向正的方向挪移，由此引起的极化称为电阻极化
*可见，阳极极化越大，讲明阳极过程中受到阻滞越严峻，阳极极化对抑制，落低腐蚀速率是有利的，反之消除阳极极化就会促进阳极极化过程举行，加速
腐蚀，消除阳极极化的过程，称之为阳极化去极化
ii.阴极极化缘故
1.阴极电化学极化
通常氧化剂在阴极于电子组合的还原反应速度小于电子由阳极流来
的速度，造成电子在阴极积存，于是电位变负，导致阴极表面剩余电
子积存，电子密度升高，结果使得阴极电位越来越负，产生阴极极化
2.阴极浓度差极化
在某些条件下，溶液中的溶解氧经过扩散抵达阴极的速度小于阴极还
原反应的速度，导致阴极电子积存，电位变负。

同阴极反应产物离开
阴极速度太慢，也会使阴极电位变负造成阴极的浓差极化
*阴极极化表示阴极过程受到阻滞，来自阳极的电子别能及时被汲取，从而阻滞金属腐蚀举行。

消除阴极极化的过程叫阴极去极化。

由于阴极去极
化作用，阳极过程能够顺利举行，能够维持或加速腐蚀过程
11．极化曲线
a)极化曲线的参数
i.极化率
电极电位随着电流密度的变化率（极化曲线的歪率）为极化率ii.过电位
b)极化曲线的应用
极化率低的曲线趋势趋于平整，表示电极电位随极化电流密度的变化较小，即材料的极化性能较弱，电极过程易于举行；反之，极化率越高，极化曲线越
陡峭，表明材料的极化性能越强，电极过程举行的阻力越大
12．简化极化图
a)定义：别思考电位随电流的变化细节，可将两个电极反应所对应的阴极，阳极
极化曲线简化成织金县花在一张图上，这种简化了的图成为Evan腐蚀简化极
化图
b)简化腐蚀极化图的应用
i.用来推断腐蚀的操纵因素
ii.讲明金属的电极电位与腐蚀电流密度的关系
1.在其他条件彻底相同的事情下，初始电位差越大，最大腐蚀电流密度
越大
2.若金属的阳极化较小，当阴极反应及其极化曲线相并且候，则腐蚀电
流密度与其平衡电位有直截了当关系，金属的电位越负，其腐蚀电流密度越大。

iii.讲明极化率与腐蚀电流密度的关系
1.在腐蚀电池中，假如电阻非常小，则极化率对腐蚀电流密度妨碍非常大，
在其他条件相同的事情下，极化率越小，腐蚀电流密度越大13．氢、氧去极化
a)电化学腐蚀中除了去极化腐蚀以外还有啥反应
b)氢去极化腐蚀
i.定义:溶液中的氢离子作为去极化剂，在阴极上放电，促使金属阳极溶解
过程持续举行而引起的金属腐蚀，也叫做析氢腐蚀
ii.发生条件：惟独当阳极的金属电位比较氢电极的平衡电位低的时候，才有也许发生氢去极化腐蚀
iii.发生的步骤：
1.水化氢离子迁移、对流、扩散并在电极表面脱水
2.氢离子放电产生原子态氢
3.氢原子成对结合为氢分子
4.电极表面的氢分子经过扩散，聚拢成氢气从表面逸出
iv.妨碍氢去极化腐蚀的因素
1.阴极材料的性质对腐蚀速率的妨碍非常大
2.溶液的流淌状态对腐蚀的速率的妨碍较小
3.阴极面积增加，腐蚀速率加快
4.氢离子浓度增高（pH下落），温度升高均会促使氢去极化腐蚀加剧
v.操纵氢去极化腐蚀途径（减少和防止氢去极化腐蚀的途径）
1.减小或消除金属中的有害杂质，特殊是析氢过电位晓得阴极性杂质
2.加入析氢过电位打的合金成分
3.加入缓蚀剂
4.落低活性阴离子成分
c)氧的去极化腐蚀
i.定义：在中性和碱性溶液中，普通金属腐蚀过程的阴极反应别是析氢反应；
而是溶解在溶液中养的还原反应，此刻作为腐蚀的去极化剂是杨分子。

氧在腐蚀电池的阴极上举行离子化反应的这类腐蚀
ii.发生条件
1.溶液中必须要有氧的存在，且腐蚀电池中金属阳极的电位必须低于该
溶液中德阳的还原反应电位
iii.发生步骤
1.氧穿过空气/溶液界面进入溶液
2.氧向电极表面扩散，即氧向阴极输送
3.在阴极表面氧分子发生还原反应
iv.妨碍因素
1.氧浓度的妨碍
a)在氧去极化腐蚀的条件下，溶解氧的浓度越高，腐蚀速率越快；
b)然而当氧的浓度到达一定程度后，所产生的微电流达到了致钝电
流而使金属由活性溶解状态转换为钝化状态时，腐蚀速率会显著
落低，此刻氧促进了爱护膜的生长，对金属起到了爱护作用
2.温度的妨碍
a)温度的妨碍是双重的，溶液的温度增加将使氧的扩散系数D和
电极反应速度加快，因而，在一定范围内，腐蚀速率将随温度
的升高而加快；然而温度的升高又也许使氧的溶解度下落，接近
沸点时，氧的溶解度急剧落低，如此又会使得腐蚀速率减小
3.溶液中盐浓度的妨碍
a)这个地方的盐是指那些别具有氧化性或缓蚀作用的盐。

在盐溶液浓度
增加时候，溶液的电导率将增加，因而腐蚀速率将有所上升。

但
盐的浓度进一步增加后，氧的溶解度将减小，所以腐蚀速率将
会减少
4.溶液中流速和搅拌的妨碍
a)在氧浓度一定的事情下，极限扩散电流密度与扩散层厚度成反
比，溶液流速越大，扩散层厚度越小，氧的极限扩散电流密度就
越大，腐蚀速率就越大
14．金属的钝化
a)钝化曲线中所有参数的物理意义15．金属材料的腐蚀理论
a)全面腐蚀
b)局部腐蚀
i.点蚀
1.机理
2.妨碍点蚀的因素
ii.缝隙腐蚀
1.定义
2.与点蚀的区不
iii.电偶腐蚀
1.定义
2.妨碍电偶腐蚀的因素
iv.晶间腐蚀
1.定义
2.机理
3.平洛理论
v.挑选性腐蚀
vi.应力腐蚀断裂
1.概念
2.SCC
3.实例
vii.疲劳腐蚀
viii.磨损腐蚀
ix.冲击腐蚀、微振腐蚀
1.定义
2.特点
x.氢脆
16．材料在环境中的腐蚀
a)大气腐蚀
b)海水腐蚀
c)高温腐蚀
i.高温腐蚀与化学腐蚀的区不
d)别同自然环境下的防腐蚀办法
第11页/共11页。