电化学腐蚀的分类讲课教案
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• 3 电极电势与介质
• 五 防止晶间腐蚀的措施
• 1 降低或去除有害杂质 • 2 加入少量稳定化元素 • 3 固溶处理 • 4 加入铁素体形成元素
应力腐蚀破裂
• 一 应力腐蚀破裂的特征
• 1 发生应力腐蚀破裂需同时具备的三个条件
• （1）特定的合金成分和组织
•
包括合金的晶粒大小、晶粒取向、形态、
中发生。腐蚀沿着表面发展，黄铜表面的锌象被一条条
地剥走似的。
• （2）塞（栓）状脱锌
•
多发生于含锌量较低的黄铜中和在中性、碱
性介质中。腐蚀在黄铜局部地区向深处发展，由于锌的
•
pH值过高，氢氧化物膜形成，减缓应力腐蚀；
（4）电势的影响
•
由于应力腐蚀破裂常发生在三个过渡电势区，
由此，可用外加电流进行阳极或阴极极化来改变电势。
• 阳极极化使破裂时间缩短（加快应力腐蚀），阴极极 化可以抑制腐蚀破裂。
• 四 防止应力腐蚀破裂措施
• 1 消除和降低应力
• （1）改进结构设计，避免或减少局部应力集中； • （2）消除应力处理，如采用热处理退火、喷砂工艺；
晶间腐蚀
• 一 晶间腐蚀产生的条件
1 晶间腐蚀的定义：
•
金属材料在特定的腐蚀介质中材料的晶粒晶界、相界产
生的腐蚀。
•
在晶间腐蚀电池中，晶界为腐蚀阳极。晶粒为腐蚀阴极，
晶界、相界产生选择性溶解。
2 晶间腐蚀的特征
•
晶间腐蚀后的金属表面仍保持光泽，但材料的晶间结合
力已丧失，强度几乎完全消失，导致构件破坏。
电偶腐蚀电流，介质的电导率高，则加速电 偶腐蚀 。
• 四 防止电偶腐蚀的措施
• 1 组装件选用电偶序中位置靠近的金属相 • 2 避免大阴极小阳极的结构件设计 • 3 不同金属部件间应绝缘 • 4 应用涂（镀）层方法防止电偶腐蚀 • 5 设计时应考虑阳极部件易更换 • 6 电化学保护
小孔腐蚀
小孔腐蚀也称坑蚀或孔蚀
一元素优先溶解，这种腐蚀形式称为选择性腐蚀
或成分选择腐蚀。
• 腐蚀原电池：
• 电势较正的金属为阴极，电势较负的金属为 阳极而发生优先溶解。
• 一 黄铜脱锌
• 1 腐蚀特征：
•
黄铜中的锌被选择性溶液，留下多孔的富铜
区，导致合金强度下降。
• 2 腐蚀形态：
• （1）层状或均匀状脱锌
•
多发生于含锌量高的黄铜中，且常在酸性介质
－离子进入膜层后，产生了强烈的感应离子导电，使膜在
特定点上维持高的电流密度并使阳离子杂乱移动，当膜/
溶液界面的电场达到某一临界值
时，就
发生小孔腐蚀。
• （2）吸附理论
•
该理论认为点蚀的发生是由于Cl－离
子和氧的竞争吸附所造成。当金属表面上氧的
吸附点被氯离子所取代时，点蚀就发生了。其
原因是氯离子选择性吸附在氧化膜表面阴离子
• 4 破裂过程存在三个阶段
（1）孕育期
•
裂纹源成核阶段，所需时间占整个破裂时间的90
％；
（2）裂纹扩展期
•
裂纹成核后 直至发展到临界尺寸所经历的时间；
（3）快速破裂期
由纯力学作用，裂纹失稳导致破裂；
• 三 应力腐蚀破裂的影响因素
• 以不锈钢的氯化物应力腐蚀破裂为例（不锈钢氯 脆）
• 1 腐蚀介质
晶格周围置换了水分子，使氯离子和氧化膜中
阳离子形成可溶性氯化物，促使金属离子溶入
溶液中。在新露出的基底金属特定点上生成小
蚀孔，成为蚀孔核。
（3）点蚀敏感位置（点蚀源）
• ① 金属表面的非金属夹杂物处；
• ② 金相组织不均匀，晶界处；
• ③ 钝化膜粗化、划伤、应力集中处、晶格缺
•
陷处；
• ④ 镀层、漆膜的不致密，针孔、气泡处；
它是指金属表面微小区域因氧化膜破损 或析出相和夹杂物剥落，引起该处电极电位 降低而出现小孔并向深度发展的现象。
• 二 小孔腐蚀机理
• 1 蚀孔成核
•
蚀孔成核原因有两种说法：钝化膜破坏理
论和吸附理论。
• （1）钝化膜破坏理论（以不锈钢为例)
•
该理论认为当腐蚀性阴离子（如Cl－）在不锈钢
钝化膜上吸附后，由于氯离子半径小，而穿过钝化膜，Cl
• 2 控制环境
• （1）改善使用环境，如杂质、温度、温差、pH； • （2）加入缓蚀剂； • （3）采用保护涂（镀）层； • （4）电化学保护；
• 3 改善材质
• （1）正确选材； • （2）开发耐SCC的新材料； • （3）采用冶金、热处理新工艺；
选择性腐蚀
•
合金在腐蚀过程中，较活泼的某一组分或某
电化学腐蚀的分类
• 影响电偶腐蚀速度的因素主要有：①所形成 的电偶间的电极电位差;②腐蚀介质的电导 （图2）；③金属表面的极化和由于阴、阳 极反应生成表面膜或腐蚀产物的影响；④电
偶间的空间布置（几何因素）。电偶腐蚀速
度，在数量上服从法拉第电解定律。两金属 之间的电极电位差愈大、电流愈大，则腐蚀
愈快。电路中的各种电阻则按欧姆定律影响
（4） 蚀孔的诱导期
•
蚀孔的诱导期的长短取决于介质中的
阴离子浓度、pH值、金属的纯度和表面的完整
性、外加极化电势等因素。
•
对于给定的金属：
• 一般情况，
• 四 防止点蚀的措施
• 1 改善介质条件； • 2 选用耐点蚀的合金材料； • 3 阴极保护； • 4 对金属材料表面进行钝化处理，提高材料的 • 钝态稳定性； • 5 添加缓蚀剂；
•
相结构、各类缺陷、加工状态等。
• （2）特定环境
•
包括介质成分、浓度、杂质和温度。
•
如表7.1 引起合金产生SCC的某些介质；
• （3）足够大的拉伸应力（超过某一极限值）
• 2 发生应力腐蚀破裂有三个敏感电势区
• （1）区域1：活化－阴极保护过渡区 • （2）区域2：活化－钝化电势过渡区 • （3）区域3：钝化－过钝化电势区
（1） 氯化物种类的影响
•
影响程度 Mg2+>Fe2+>Ca2+>Li+>Na+;
（2） 氯化物浓度和温度的影响
•
在50℃～300℃内，同温度下，浓度升高，
•
氯脆敏感性增大；随浓度升高，沸点升高，
•
氯脆敏感性增大；
（3）pH的影响
•
应力腐蚀破裂的敏感区，pH值为6~7;
•
pH值过低，引起金属全面腐蚀；
3 产生晶间腐蚀的两个必须具备的条件
• （1）内因：晶界物质的物理化学状态与晶粒
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不同；
• （2）外因：特定的环境条件；腐蚀介质能使
• 均匀性
晶界、晶粒电化学性质不
•
显示出来。
• 三 影响晶间腐蚀的因素
• 1 加热温度与加热时间的关系 • 2 合金成分的影响
• （1）碳 • （2）铬、镍、钼 • （3）钛、铌 • （4）硼
• 五 防止晶间腐蚀的措施
• 1 降低或去除有害杂质 • 2 加入少量稳定化元素 • 3 固溶处理 • 4 加入铁素体形成元素
应力腐蚀破裂
• 一 应力腐蚀破裂的特征
• 1 发生应力腐蚀破裂需同时具备的三个条件
• （1）特定的合金成分和组织
•
包括合金的晶粒大小、晶粒取向、形态、
中发生。腐蚀沿着表面发展，黄铜表面的锌象被一条条
地剥走似的。
• （2）塞（栓）状脱锌
•
多发生于含锌量较低的黄铜中和在中性、碱
性介质中。腐蚀在黄铜局部地区向深处发展，由于锌的
•
pH值过高，氢氧化物膜形成，减缓应力腐蚀；
（4）电势的影响
•
由于应力腐蚀破裂常发生在三个过渡电势区，
由此，可用外加电流进行阳极或阴极极化来改变电势。
• 阳极极化使破裂时间缩短（加快应力腐蚀），阴极极 化可以抑制腐蚀破裂。
• 四 防止应力腐蚀破裂措施
• 1 消除和降低应力
• （1）改进结构设计，避免或减少局部应力集中； • （2）消除应力处理，如采用热处理退火、喷砂工艺；
晶间腐蚀
• 一 晶间腐蚀产生的条件
1 晶间腐蚀的定义：
•
金属材料在特定的腐蚀介质中材料的晶粒晶界、相界产
生的腐蚀。
•
在晶间腐蚀电池中，晶界为腐蚀阳极。晶粒为腐蚀阴极，
晶界、相界产生选择性溶解。
2 晶间腐蚀的特征
•
晶间腐蚀后的金属表面仍保持光泽，但材料的晶间结合
力已丧失，强度几乎完全消失，导致构件破坏。
电偶腐蚀电流，介质的电导率高，则加速电 偶腐蚀 。
• 四 防止电偶腐蚀的措施
• 1 组装件选用电偶序中位置靠近的金属相 • 2 避免大阴极小阳极的结构件设计 • 3 不同金属部件间应绝缘 • 4 应用涂（镀）层方法防止电偶腐蚀 • 5 设计时应考虑阳极部件易更换 • 6 电化学保护
小孔腐蚀
小孔腐蚀也称坑蚀或孔蚀
一元素优先溶解，这种腐蚀形式称为选择性腐蚀
或成分选择腐蚀。
• 腐蚀原电池：
• 电势较正的金属为阴极，电势较负的金属为 阳极而发生优先溶解。
• 一 黄铜脱锌
• 1 腐蚀特征：
•
黄铜中的锌被选择性溶液，留下多孔的富铜
区，导致合金强度下降。
• 2 腐蚀形态：
• （1）层状或均匀状脱锌
•
多发生于含锌量高的黄铜中，且常在酸性介质
－离子进入膜层后，产生了强烈的感应离子导电，使膜在
特定点上维持高的电流密度并使阳离子杂乱移动，当膜/
溶液界面的电场达到某一临界值
时，就
发生小孔腐蚀。
• （2）吸附理论
•
该理论认为点蚀的发生是由于Cl－离
子和氧的竞争吸附所造成。当金属表面上氧的
吸附点被氯离子所取代时，点蚀就发生了。其
原因是氯离子选择性吸附在氧化膜表面阴离子
• 4 破裂过程存在三个阶段
（1）孕育期
•
裂纹源成核阶段，所需时间占整个破裂时间的90
％；
（2）裂纹扩展期
•
裂纹成核后 直至发展到临界尺寸所经历的时间；
（3）快速破裂期
由纯力学作用，裂纹失稳导致破裂；
• 三 应力腐蚀破裂的影响因素
• 以不锈钢的氯化物应力腐蚀破裂为例（不锈钢氯 脆）
• 1 腐蚀介质
晶格周围置换了水分子，使氯离子和氧化膜中
阳离子形成可溶性氯化物，促使金属离子溶入
溶液中。在新露出的基底金属特定点上生成小
蚀孔，成为蚀孔核。
（3）点蚀敏感位置（点蚀源）
• ① 金属表面的非金属夹杂物处；
• ② 金相组织不均匀，晶界处；
• ③ 钝化膜粗化、划伤、应力集中处、晶格缺
•
陷处；
• ④ 镀层、漆膜的不致密，针孔、气泡处；
它是指金属表面微小区域因氧化膜破损 或析出相和夹杂物剥落，引起该处电极电位 降低而出现小孔并向深度发展的现象。
• 二 小孔腐蚀机理
• 1 蚀孔成核
•
蚀孔成核原因有两种说法：钝化膜破坏理
论和吸附理论。
• （1）钝化膜破坏理论（以不锈钢为例)
•
该理论认为当腐蚀性阴离子（如Cl－）在不锈钢
钝化膜上吸附后，由于氯离子半径小，而穿过钝化膜，Cl
• 2 控制环境
• （1）改善使用环境，如杂质、温度、温差、pH； • （2）加入缓蚀剂； • （3）采用保护涂（镀）层； • （4）电化学保护；
• 3 改善材质
• （1）正确选材； • （2）开发耐SCC的新材料； • （3）采用冶金、热处理新工艺；
选择性腐蚀
•
合金在腐蚀过程中，较活泼的某一组分或某
电化学腐蚀的分类
• 影响电偶腐蚀速度的因素主要有：①所形成 的电偶间的电极电位差;②腐蚀介质的电导 （图2）；③金属表面的极化和由于阴、阳 极反应生成表面膜或腐蚀产物的影响；④电
偶间的空间布置（几何因素）。电偶腐蚀速
度，在数量上服从法拉第电解定律。两金属 之间的电极电位差愈大、电流愈大，则腐蚀
愈快。电路中的各种电阻则按欧姆定律影响
（4） 蚀孔的诱导期
•
蚀孔的诱导期的长短取决于介质中的
阴离子浓度、pH值、金属的纯度和表面的完整
性、外加极化电势等因素。
•
对于给定的金属：
• 一般情况，
• 四 防止点蚀的措施
• 1 改善介质条件； • 2 选用耐点蚀的合金材料； • 3 阴极保护； • 4 对金属材料表面进行钝化处理，提高材料的 • 钝态稳定性； • 5 添加缓蚀剂；
•
相结构、各类缺陷、加工状态等。
• （2）特定环境
•
包括介质成分、浓度、杂质和温度。
•
如表7.1 引起合金产生SCC的某些介质；
• （3）足够大的拉伸应力（超过某一极限值）
• 2 发生应力腐蚀破裂有三个敏感电势区
• （1）区域1：活化－阴极保护过渡区 • （2）区域2：活化－钝化电势过渡区 • （3）区域3：钝化－过钝化电势区
（1） 氯化物种类的影响
•
影响程度 Mg2+>Fe2+>Ca2+>Li+>Na+;
（2） 氯化物浓度和温度的影响
•
在50℃～300℃内，同温度下，浓度升高，
•
氯脆敏感性增大；随浓度升高，沸点升高，
•
氯脆敏感性增大；
（3）pH的影响
•
应力腐蚀破裂的敏感区，pH值为6~7;
•
pH值过低，引起金属全面腐蚀；
3 产生晶间腐蚀的两个必须具备的条件
• （1）内因：晶界物质的物理化学状态与晶粒
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不同；
• （2）外因：特定的环境条件；腐蚀介质能使
• 均匀性
晶界、晶粒电化学性质不
•
显示出来。
• 三 影响晶间腐蚀的因素
• 1 加热温度与加热时间的关系 • 2 合金成分的影响
• （1）碳 • （2）铬、镍、钼 • （3）钛、铌 • （4）硼