金属腐蚀的基本原理
金属腐蚀原理
金属腐蚀原理
金属腐蚀是一种自然现象，指的是在金属表面发生化学或电化学反应的过程中，金属与外界环境中的氧气、水、酸、碱等物质发生反应，并通过一系列的化学变化导致金属表面的物质逐渐失去，形成腐蚀产物或产生损坏。
金属腐蚀过程中常见的形式包括氧化、腐蚀、侵蚀等。
金属腐蚀的主要原理与电化学反应有关。
在金属表面有微小的电位差存在，形成了微电池。
当金属进入电解质溶液中，在阳极和阴极两个区域形成了微小的电池，即腐蚀电池。
在阳极区域，金属原子被氧化离子损失电子，转化为正离子。
而在阴极区域，溶液中的还原剂接受电子，还原成原子或分子。
这样，金属表面就会发生电荷的流动，导致金属的腐蚀。
除了电化学反应，金属腐蚀还受到环境因素的影响。
例如，湿度、温度、PH值、化学物质浓度等都会影响金属腐蚀的速率和形式。
较高的湿度和温度可以加速金属腐蚀反应的进行，而酸性、碱性环境会使金属更易遭受腐蚀。
此外，金属的纯度和组织结构也会影响腐蚀的程度。
纯度较高的金属更不容易发生腐蚀，而晶粒结构较大或存在缺陷的金属更容易遭受腐蚀。
对金属腐蚀的原理的研究，有助于寻找防腐蚀的方法和措施。
常见的防腐蚀方法包括金属表面涂覆防腐涂料、阴极保护、合金化改进金属的抗腐蚀性能等。
防腐蚀技术的应用可以有效延长金属的使用寿命，减少腐蚀造成的经济和环境损失。
第一章 金属腐蚀的基本原理腐蚀原理
一些金属在某些介质中的平衡电位
每天进步一点点……
腐蚀电位序的作用：预测在实际条件下发生腐蚀的行为。 腐蚀介质发生变化，金属的电极电位序也会跟着发生改变，
如在标准电位序中，Al为-1.66v， Zn为-0.76v，Al较Zn活泼， 易发生腐蚀；而将这两种金属都浸入3%的NaCl溶液中时，Al 为-0.63v，Zn为-0.83 v，Zn较Al活泼，易发生腐蚀。
Chemical Corrosion and Anticorrosion
每天进步一点点……
第一章 金属腐蚀的基本原理
通过前面的学习，我们清楚的知道，材料不仅 有金属还有非金属，但工程结构材料主要还是以 金属为主,所以我们这一章就学习金属腐蚀的基本 原理。 电化学腐蚀 ：金属在电解质溶液中发生的腐蚀
lg
PO 2 (COH )4
每天进步一点点……
氧浓差电池实例
每天进步一点点……
(2)金属离子浓差电池：同一金属与浓度不同的盐接触时形成 的电池。在这种电池中，金属与稀溶液接触的部位是阳极，与 浓溶液接触的部位是阴极。
每天进步一点点……
补充(温差电池)： 浸在电解液中的金属，由于所处于温度的不同而形成的电池 为温差电池。它常常发生在换热器、蒸发器两端温差较大的 部位。 高温端：电位低为负极、该电极发生氧化反应，为阳极，该 部位的金属遭到腐蚀； 低温端：电位高为正极、该电极发生还原反应，为阴极，该 部位的金属受到保护。
电极:电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系
电位：单位正电荷有无穷远处移至该点，因反抗电场力
所做的电功即为该点的电位。
电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为
该电极的电极电位，即E=E金属-E溶液
金属腐蚀的原理
金属腐蚀的原理金属腐蚀是指金属与周围环境发生化学反应而导致金属表面失去原有性能的现象。
金属腐蚀是一个普遍存在的问题，不仅影响着金属制品的使用寿命，还给人们的生产和生活带来了诸多不便。
了解金属腐蚀的原理对于预防和控制金属腐蚀具有重要意义。
金属腐蚀的原理主要包括以下几个方面：1. 电化学腐蚀。
电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的一种电化学反应。
在电解质溶液中，金属表面会发生阳极溶解和阴极析出两种反应，导致金属表面的腐蚀。
阳极溶解是金属表面的原子失去电子成为离子溶解到溶液中，而阴极析出是溶液中的阳离子得到电子在金属表面析出成为金属原子。
这种电化学腐蚀是金属腐蚀中最主要的一种形式。
2. 化学腐蚀。
化学腐蚀是指金属与一些化学物质直接发生化学反应而导致金属表面腐蚀的现象。
化学腐蚀的原因主要是金属与氧气、水、酸、碱等化学物质发生氧化、水解、酸碱中和等反应，导致金属表面的腐蚀。
例如，铁的表面会与空气中的氧气发生氧化反应，生成铁氧化物，即锈。
3. 生物腐蚀。
生物腐蚀是指微生物、植物或动物对金属表面进行化学侵蚀的现象。
微生物和植物会在金属表面产生一些酸性物质，这些酸性物质会对金属表面产生腐蚀作用。
而一些动物，如海洋生物，会在金属表面产生一些有机物，这些有机物也会对金属表面产生腐蚀作用。
4. 应力腐蚀。
应力腐蚀是指金属在受到应力作用的情况下，在特定环境中发生的腐蚀现象。
金属在受到应力作用时，其原子结构会发生变化，使得金属更容易发生腐蚀。
应力腐蚀是一种危害性很大的腐蚀形式，往往会导致金属的快速破坏。
以上就是金属腐蚀的主要原理。
了解金属腐蚀的原理有助于我们采取有效的措施来预防和控制金属腐蚀，延长金属制品的使用寿命，减少资源浪费，保护环境。
希望大家能够重视金属腐蚀问题，共同努力为建设美丽的地球贡献自己的一份力量。
自然环境中金属的腐蚀
自然环境中金属的腐蚀自然环境中，金属的腐蚀是一种常见的现象。
金属腐蚀指的是金属与周围环境发生化学反应，导致金属表面发生损坏。
金属腐蚀不仅会对金属材料本身造成损害，还会对环境和人类造成不良影响。
本文将介绍金属腐蚀的原理、影响因素以及防腐措施。
首先，金属的腐蚀是由于金属与氧气、水和其他化学物质之间的反应而引起的。
金属腐蚀的主要原理是电化学反应。
金属在电解质溶液中放电，被溶液中的阴离子氧化，并释放出电子。
在金属表面产生一个阳极区和一个阴极区，阳极区发生金属溶解，而阴极区则减少金属表面的反应。
金属腐蚀的速度在很大程度上取决于环境因素。
其中，氧气和水是金属腐蚀的主要因素。
水中的氧气与金属发生氧化反应，形成金属氧化物。
这种氧化反应是金属腐蚀的根本原因。
此外，温度、湿度、盐度、酸碱度等环境条件也会影响金属腐蚀的速度。
例如，高温和湿度会加速金属腐蚀的发生，而酸性环境也会增加金属腐蚀的程度。
金属腐蚀不仅会对金属材料本身造成损害，还会对环境和人类健康造成不良影响。
金属腐蚀会导致金属材料的强度降低，减少其使用寿命。
此外，金属腐蚀还会产生有害物质，如氧化物、盐和酸等，这些物质会对环境造成污染。
例如，铁腐蚀会生成铁锈，不仅对钢结构的稳定性造成威胁，还会对土壤和水体造成污染。
金属腐蚀还会导致环境中的金属离子增加，从而对生物体产生毒害。
为了延长金属材料的使用寿命，并减少金属腐蚀对环境和人类的危害，我们需要采取一系列的防腐措施。
其中，最常见的方法是涂层保护。
利用涂层可以将金属与周围环境隔离，降低金属表面与空气和水接触的机会，从而达到防止金属腐蚀的效果。
涂层材料通常有油漆、漆膜、聚合物薄膜等，其具有隔离作用，可以保护金属免受外界环境的侵蚀。
此外，金属腐蚀还可以通过电化学方法来防止。
例如，将金属与另一种更容易腐蚀的金属连接在一起，将使腐蚀发生在后者上，而保护前者。
这种方法被称为阴极保护。
此外，还可以通过阳极保护的方法，即在金属表面附着一个以金属为主的阳极，在金属腐蚀过程中发生氧化反应，将腐蚀反应集中在阳极上。
金属腐蚀的原理及防治方法
金属腐蚀的原理及防治方法金属腐蚀是指金属在化学或电化学作用下，发生破坏性变化的过程。
腐蚀过程会降低金属的强度和硬度，使其失去原有的机械性能，影响材料的使用寿命和安全性。
因此，研究金属腐蚀的原理和防治方法，对延长金属材料的使用寿命、提高生产效率和确保安全具有重要的意义。
一、金属腐蚀的原理金属在自然环境中，常被暴露在空气、水、液体、土壤、化工介质、海水等导致的化学反应和电化学作用中，而导致金属的腐蚀。
在金属腐蚀过程中，发生的反应分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
（一）化学腐蚀化学腐蚀是指金属与某种化学物质，如酸、碱、盐等反应产生的腐蚀现象。
化学腐蚀常用来描述各种酸性、碱性和盐性的腐蚀。
例如，铁在水和氧气的作用下，会和水中的二氧化碳形成碳酸化合物，这种化合物会使铁逐渐被分解，并形成红褐色的铁锈。
当铁上的铁锈不断增长，破坏铁表面的保护层，导致铁的腐蚀。
（二）电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属通过电极反应与电解质溶液中的阳、阴离子，或电解质溶液中的氧分子反应发生的腐蚀现象。
电化学腐蚀的过程中，金属表面的阳极区发生氧化反应，金属表面的阴极区发生还原反应。
例如，当铁在水中淋湿时，铁的表面会形成一个电解质界面。
随着时间的推移，铁表面的阳极区，也就是金属离子会溶解到电解质中，释放出电子，在表面形成负电位。
金属表面的阴极区则会吸收电子，在表面形成正电位。
由于阳离子的溶解和阴离子的吸附，会导致金属表面产生氢离子，它们会不断地在金属表面上沉积，并形成小洞使金属逐渐腐蚀。
二、金属腐蚀的防治方法（一）表面处理表面处理是一种防止金属腐蚀的有效方法。
表面处理的目的是为了增加金属的耐腐蚀性能，通过处理金属表面，使其不容易和外界物质发生反应，从而达到防止腐蚀的目的。
表面处理一般采用喷涂、热浸镀、电镀、电泳、涂层等方法，来对金属表面进行处理，从而防止金属腐蚀。
（二）金属镀层金属镀层是一种常用的防止金属腐蚀的方法。
在金属的表面涂上一层抗腐蚀能力强的金属，可以保护金属的表面不受腐蚀的侵蚀。
第一章 金属腐蚀的基本原理
O2+4H++4e→2H2O
氧化性的金属离子，产生于局部区域，虽然较少见，但能 引起严重的局部腐蚀。 一种是金属离子直接还原成金属，称为沉积反应，如锌 在硫酸铜中的反应 Zn+Cu2+→Zn2++Cu↓ 阴极反应 Cu2++2e→Cu↓ 另一种是还原成较低价态的金属离子，如锌在三氯化铁 溶液中的反应 Zn+2Fe3+→Zn2+2Fe2+ 阴极反应 Fe3++e→Fe2+
1、什么是原电池？举例说明并阐述工作机理。
原电池（丹尼尔电池） 是利用两个电极的电极 电势的不同，产生电势差， 从而使电子流动，产生电流。 又称非蓄电池，是电化学电 池的一种。其电化学反应不 能逆转，即是只能将化学能 转换为电能。简单说就即是 不能重新储存电力，与蓄电 池相对。需要注意的是，非 氧化还原反应也可以设计成 原电池。
试验表明，70%的硝酸可使铁表面形成保护膜，使它在后来 不溶于35%的硝酸中，但当表面膜一旦被擦伤，立即失去保护作 用，金属失去钝性。此外，如果铁不经70%的硝酸处理，则会受 到35%硝酸的强烈腐蚀。 当金属发生钝化现象之后，它的腐蚀速度几乎可降低为原 来的1/106～1/103，然而钝化状态一般相当不稳定，像上述试验 中擦伤一下膜就受到损坏。因此，钝态虽然提供了一种极好的 减轻腐蚀的机会，但由于钝态较易转变为活态，所以必须慎重 使用。
船舶腐蚀防护措施
船舶的防护直接关系到船舶的使用寿命和航行安全。船舶 的防护包括合理选材、合理设计结构、表面保护（涂层保护、 金属喷涂层、金属包覆层、衬里）、阴极保护等。船体防护系 统是保护船体免受腐蚀侵害的系统，主要有两大系统组成：防 腐蚀涂漆系统和外加电流或牺牲阳极的阴极保护系统。 1．防腐蚀涂料技术
金属腐蚀原理
金属腐蚀原理金属腐蚀是指金属在特定条件下与周围环境中的化学物质发生反应导致其损失其原有性能和结构的现象。
金属腐蚀是一种自然现象，不可避免地影响了工业、农业、医疗、建筑和航空等领域的金属制品。
金属腐蚀的原理主要涉及以下几个方面：1. 化学反应金属与环境中的化学物质接触时，必然发生一系列化学反应。
铁与水和氧气反应会形成氧化铁，即铁锈。
Fe + H2O + O2 → Fe2O3·nH2O（铁锈）金属的电化学性质在这个过程中起着关键的作用。
如铜与氯离子反应如下：Cu + 2Cl- → CuCl2 + 2e-金属的原子释放出电子，产生正离子。
在电解质中，这些正离子随后会与负离子反应，导致金属表面的电化学腐蚀。
2. 电化学反应金属的表面被涂上一层绝缘性较好的材料或涂层，可以防止其与外部环境发生化学反应。
当涂层损坏或表面存在缺陷时，金属会变得更易受到腐蚀。
此时，金属会表现出电化学反应，也就是在金属表面形成电池。
金属的电子从阴极（电池的负极）流向阳极（电池的正极），从而导致阳极处的金属被电化学腐蚀。
3. 介质腐蚀金属腐蚀还会受到介质的影响，介质包括气体、液体和固体。
在钢材上，只有当表面附着了盐、油、水或化学物质等附件时，金属才会腐蚀。
在线的腐蚀往往会发生在地下管道和油罐等结构中，因为它们被完全包围在介质中。
在这种情况下，防护系统和钝化剂等方法可能会用来防护金属免受腐蚀的影响。
4. 海洋水腐蚀金属在海洋环境中面临更复杂的腐蚀挑战，因为海洋环境包含盐、水以及许多化学物质。
海水的腐蚀效果比纯水的腐蚀效果更严重，并可以在金属表面形成锈。
氯离子是最具腐蚀性的物质。
在船舶、桥梁和海上平台等重要结构中，通常需要采用特殊的腐蚀防护措施来保护金属免受海洋环境的损害。
金属腐蚀涉及多个因素，包括化学反应、电化学反应、介质腐蚀和海水腐蚀等。
通过了解这些原理，我们可以采取更有效的方法来防止金属腐蚀并延长其寿命。
除了了解金属腐蚀的原理之外，还需要对不同类型的金属腐蚀有深入的了解。
金属电化学腐蚀基本原理
金属电化学腐蚀基本原理
金属电化学腐蚀是指金属与环境中的化学物质发生反应而遭受损害的过程。
其基本原理可以概括为以下几点：
1. 金属的电化学性质：金属具有导电性质，其内部存在自由电子，可以形成电流。
不同金属的电化学性质有所差异，会影响金属的耐腐蚀性能。
2. 电化学反应：金属腐蚀主要是通过电化学反应进行的。
在电解质溶液中，金属表面会发生氧化和还原反应。
这些反应中，金属作为阴极或阳极参与电子传递过程，从而导致金属的腐蚀。
3. 电化学腐蚀过程：在电解质溶液中，当金属表面存在局部缺陷（如划痕、裂缝等）时，就会形成阳极和阴极的区域差异。
阳极区域发生氧化反应，金属通过失去电子被溶解成阳离子进入溶液中；而阴极区域则发生还原反应，一些物质被还原成金属。
在这个过程中，金属的一部分被腐蚀，组成金属的原子被离子替代，最终导致金属的损坏。
4. 影响腐蚀速率的因素：金属电化学腐蚀速率受多种因素影响，包括溶液中的电导率、氧含量、温度等。
此外，金属的合金成分、微观结构和表面处理等也会对腐蚀速率产生影响。
5. 防腐措施：为了减缓金属电化学腐蚀的发生，可以采取多种防腐措施，例如使用防腐涂层、合金化、电镀、阳极保护等方法，以提高金属的耐腐蚀性能。
金属腐蚀原理简介
2.设计选材时，采用某些耐缝隙腐蚀的材料，可以延长设备寿命。例如采用高钼铬镍不
锈钢、哈氏合金等，但由于价格昂贵，未能广泛使用。
电偶腐蚀
异种金属彼此接触或通过其它导体连通，处于同一个介质中，会造成接触部位的局部腐蚀。其中电位较 低的金属溶解速度增大，电位较高的金属溶解速度反而减小，这种腐蚀称为电偶腐蚀，或称接触腐蚀、 双金属腐蚀，异金属腐蚀 。 机理：混合电位理论。 在彼此偶接以后，电位比较低的M2成为阳极，电位比较高的M1为阴极，并有电偶电流从M1流向M2，因 而M2发生阳极极化，M1发生阴极极化。当极化达到稳定时，总阴极极化曲线与总阳极极化曲线的交点 所对应的电位Ec即为偶对的混合电位，对应的腐蚀电流ic即为电偶电流。 此时M2的腐蚀电流从icorr2增加到i’corr2，说明比其单独存在时腐蚀速度增加了，而M1则相反，它的腐蚀 电流从icorr1降到i’corr1，说明偶合后比单独存在时腐蚀速度下降了。 电偶腐蚀电池中，阳极体金属腐蚀速度增加的效应，称为接触腐蚀效应，而阴极体金属腐蚀速度减小的 效应，称为阴极保护效应。两种效应同时存在，互为因果。
小结
金属电化学腐蚀机理可帮助进行极化实验结果的分析，利用各种极化产生的根本原 因来改善材料的性质，在阅读文献时可以从更深层次来分析电化学分析数据产生的 原因，从而针对该材料的性质来进行相应的材料改进。 从一具体的材料成分上来计算分析该腐蚀现象所出现的内在原因。 从理论上对腐蚀情况作出解释。
极化：电极上有电流通过时，电动势偏离了平衡电位。故又分阴极极化和阳极极化。
极化电流：对腐蚀系统通入的外加电流。 腐蚀速度：用阳极电流密度表示，阳极腐蚀金属发生氧化反应。 过电位：描述电极电位偏离的程度，即极化程度。极化程度越高，腐蚀速度速度越小。 活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态时所需要的能量。
第一章 金属腐蚀的基本原理
试验表明，70%的硝酸可使铁表面形成保护膜，使它在后来 不溶于35%的硝酸中，但当表面膜一旦被擦伤，立即失去保护作 用，金属失去钝性。此外，如果铁不经70%的硝酸处理，则会受 到35%硝酸的强烈腐蚀。 当金属发生钝化现象之后，它的腐蚀速度几乎可降低为原 来的1/106～1/103，然而钝化状态一般相当不稳定，像上述试验 中擦伤一下膜就受到损坏。因此，钝态虽然提供了一种极好的 减轻腐蚀的机会，但由于钝态较易转变为活态，所以必须慎重 使用。
3．其他防腐蚀措施 （1）防止不当操作的异常腐蚀措施 （2）减少异种金属部件的直接连接 （3）应用防腐蚀监测技术
第四节
金属电化学腐蚀的电极动力学
钝化,金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致 密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖 在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电 位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。
第二节 金属电化学腐蚀倾向的判断
一、腐蚀反应自发性的判断
在 一 个 标 准 大 气 压 下 ， 空 气 中 的 O2 占 21% ， 其 分 压 为 2.1278×104Pa 。只有金属氧化物的分解压力 >2.1278×104Pa ， 金属才不会发生氧化；若金属氧化物的分解压力<2.1278×104Pa ，就会发生自然氧化，其值越小，越易发生氧化，生成的金属 氧化物越稳定。
从金属发生氧化的热力学判据得到的启示：
金属氧化的防护：降低氧化气氛中氧气的分压：抽真空、
惰性气体隔绝（氩弧焊）、密封体系化学耗氧等（如为防止灯 泡里的钨丝在高温下的氧化，内置红磷）；隔绝氧气：刷防锈 油漆、塑钢。
二、 吉布斯自由能变与温度的关系
许多金属都可形成不同氧化态的氧化物形式，例如 Fe 就有 FeO、Fe3O4、Fe2O3。 一般，越富氧的氧化物，其分解压力越大，稳定性越高。 有人分析过钢高温氧化形成的这几种氧化物的成分，发现氧化 膜中厚度Fe2O3：Fe3O4：FeO=1：10：100，即FeO占绝大部分，由 于其结构疏松、氧气易于穿透达到基体金属表面，这样基体金 属不断氧化。同时还会发生钢的脱碳反应，渗碳体Fe3C→Fe，导 致钢的表面硬度减小，疲劳极限降低。 发黑的氧化层主要成分是 Fe3O4, 它在加热到 600℃多时会转 变成FeO，较疏松易脱落。
第一章-金属电化学腐蚀基本原理
阴极反应通式：
D n eD •ne
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
二、金属与溶液的界面特性——双电层 德国化学家W.H.Nernst在1889年提出“双
电层理论”对电极电势给予了说明。 金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与
溶液中的极性水分子、电解质离子相互作用， 使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷 的双电层。双电层的模式随金属、电解质溶液 的性质而异，一般有以下三种类型。
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
2、微电池 构成金属或合金表面电化学不均一性的主要原因如 下：
化学成分不均一 电化学不均一性 组 物织 理结 状构 态不 不均 均一 一
表面膜不完整
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
如下图所示：含杂质铅的锌在硫酸中的微电池腐蚀
第一章 金属电化学腐蚀基本原理
第一节 电化学腐蚀的原理
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
CO2 SO 2
H + H 2O Cu
Fe2+
2 e-
Fe
O2 O2
H 2O
H+
Cu
铁与铜都能导 电,且两者的金 属活动性有较 大的差别,当两 者之间存在电 解质(能使电子 或电荷自由移 动,充当导线),
第一节 电化学腐蚀的原理
国 际 上 规:定 标 准 状 态 下 ， 即 温 29度 8K，为 氢 离 子 活 度 1，为氢 分 压10为132P5a时 ， 氢 的 平 衡 电 极E电 H02 位0 常 温 下 氢 电 极 的 平 极衡 电电 位 可 简 化
腐蚀基本原理
腐蚀基本原理1. 金属的电化学腐蚀1.1. 腐蚀原理与阴阳极反应如果把金属材料浸入水溶液中，因不同部位电极电位不同，形成阳极区和阴极区，在局部电池作用下便发生腐蚀。
如图2.7.1所示。
阴、阳极位置的变化将使金属成为全面腐蚀形态。
在阳极区金属以离子状态溶出，阳极区获得残余电子并发生析氢反应，可以用下式表示：如在酸性水溶液中：Fe Fe2++2e- (阳极反应)2H++e-H2 (阴极反应)但溶液中有溶解氧存在时，阴极反应为：2H+1O2+2e-H2O(氧的还原2反应)在脱气的碱性溶液中发生的阴极反应为：H2O+e-1H+OH-2在含氧的碱性溶液中，对应的阴极反应力：H2O+1O2+2e-22OH-在溶液中存在高价金属离子的还原。
如在铁或铝上沉积出铜和银：Cu2++2e-CuAg++e-Ag某些有机化合物的还原，如：RO+4e+4H+RH2+H2OR+2e+2H+RH2这种情况在石油化工设备的腐蚀中常见。
氧化性酸或某些负离子进行还原，如：NO3-+2H++2e NO2+H2O金属的腐蚀量一般可表示如下：(法拉弟定律)W(g)=k·I·t式中：Ｉ——电流(A)；ｔ——时间(h)；ｋ—一常数。
按照法拉第定律，腐蚀速度(R)可表示如下：R=0.13ie/ρ式中：ｉ——电流密度(μA/cm2)；ｅ——全感的克当量数(g)；ρ——金属的密度(g/cm3)。
1.2.各种腐蚀类型1.2.1. 点蚀表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分的金属就会迅速溶解而发生局部腐蚀。
被称为点蚀。
其腐蚀机理是在中性溶液中的离子(例如Cl—)作用于表面钝化膜，表面膜受破坏，因而发生点蚀。
组织、夹杂物等金属构造上的不均匀部分易成为点蚀源。
1.2.2.缝隙腐蚀浸在腐蚀介质中的金属构件，在缝隙和其它隐蔽的区域内常常发生强烈的局部腐蚀，这种现象称为缝隙腐蚀，这种腐蚀常和孔穴，垫片的底面、搭接缝、表面沉积物以及螺栓螺帽和柳钉下的缝隙积存的少量静止溶液有关。
金属腐蚀的原理
金属腐蚀的原理
金属腐蚀是指金属表面与周围环境中的化学物质发生反应，使金属失去其原有的性能和外观的过程。
金属腐蚀的原理主要涉及电化学和化学反应两方面。
1. 电化学腐蚀：在金属与电解质溶液接触时，金属表面上会形成一个电化学反应的界面，即金属溶液间的电极。
在这个界面上，存在氧化和还原反应。
金属表面的阳极区域发生氧化反应，即金属原子失去电子形成离子，并溶解到电解质溶液中；而金属表面的阴极区域发生还原反应，即电解质中的阴离子接受电子，并在金属表面上发生沉积或析出。
这些电化学反应导致了金属表面的腐蚀。
2. 化学腐蚀：金属腐蚀还可以通过直接与大气中的化学物质发生反应引起。
例如，金属与氧气反应形成金属氧化物，如铁与氧气反应形成铁锈。
金属还可以与酸、碱等化学物质发生反应导致腐蚀。
这种腐蚀过程主要是由于金属与化学物质发生氧化还原反应，导致金属表面破坏。
除了电化学和化学反应，金属腐蚀还受到其他因素的影响，如湿度、温度、金属表面的质量、表面处理等。
湿度和温度的提高促进了金属腐蚀的发生，而金属表面的质量和表面处理可以对腐蚀起到一定的保护作用。
金属腐蚀是一种常见的现象，会导致金属材料的性能下降、丧失机械强度和导电性能，甚至导致设备和结构的损坏和失效。
因此，在工业和日常生活中，采取防腐措施或使用耐腐蚀材料来延缓金属腐蚀的发生是非常重要的。
金属腐蚀的原理和特点是
金属腐蚀的原理和特点是金属腐蚀是指金属与周围环境中的物质发生化学反应，导致金属表面产生氧化、腐蚀等现象的过程。
金属腐蚀是一个复杂的过程，它受到多种因素的影响，包括温度、湿度、氧气、酸碱性等。
金属腐蚀对金属材料的性能和寿命有着重要影响，因此深入了解金属腐蚀的原理和特点十分重要，有助于我们采取适当的防护措施，延长金属材料的使用寿命。
一、金属腐蚀的原理：1. 电化学腐蚀原理：金属腐蚀通常是一种电化学过程，涉及到两个重要的反应：氧化反应和还原反应。
当金属与介质接触时，金属表面发生氧化反应形成阳极区，金属离子在介质中溶解。
同时，介质中的电子被金属表面吸收，然后在离开金属表面的地方发生还原反应，形成阴极区。
金属腐蚀的电化学过程就是阳极和阴极之间的电子传递和离子迁移的过程。
2. 因素影响：金属腐蚀的速度受到多种因素的影响。
首先是介质的性质，如湿度、温度、气压、含氧量等。
湿度高、温度高、氧气浓度大的介质是金属腐蚀的主要原因。
其次是金属自身的性质，如金属在介质中的溶解度、自蚀性和金属晶格的缺陷等。
此外，金属腐蚀还受到介质中杂质、金属表面的形貌、金属的应力状态等因素的影响。
二、金属腐蚀的特点：1. 化学变化：金属腐蚀是一种化学反应，金属离子在介质中与其他物质发生反应形成化合物。
这个过程中，金属原子的价电子会发生改变，金属表面会发生氧化、还原等化学变化。
由于金属腐蚀引起的化学变化是不可逆的，往往会导致金属的损坏。
2. 金属材料破坏：金属腐蚀使金属表面受到侵蚀和腐蚀，使金属材料的物理性能和机械性能降低。
金属腐蚀会使金属表面产生褐色、黑色等不均匀的凹陷，甚至形成孔洞、脱落，导致金属材料的破坏。
3. 减小金属的强度和硬度：金属腐蚀会影响金属材料的力学性能，使其强度和硬度降低。
金属腐蚀使金属表面形成微小的凹坑和裂纹，这些缺陷对金属材料的强度和硬度造成负面影响。
金属腐蚀还使金属材料的疲劳寿命降低，容易导致断裂。
4. 影响金属材料的外观和质感：金属腐蚀会使金属表面变得粗糙、不光滑，影响金属材料的外观和质感。
金属的腐蚀原理及其防腐技术措施
金属的腐蚀原理及其防腐技术措施金属腐蚀问题一直是工程领域中需要考虑的重要因素之一。
腐蚀不仅会损害金属材料的性能和外观，还会对设备的使用寿命和可靠性造成不可忽视的影响。
本文将探讨金属腐蚀的原理，以及可采取的防腐技术措施。
一、金属腐蚀原理腐蚀是金属遭受化学或电化学破坏的过程。
金属物质在各种环境条件下与气体、液体或固体接触时，会发生不同形式的腐蚀反应。
以下是几种常见的金属腐蚀原理：1. 干腐蚀：金属在干燥环境中接触到氧气或其他氧化剂时，会形成氧化物，从而引发干腐蚀。
例如，铁会在氧气的存在下生成铁锈。
2. 湿腐蚀：金属在潮湿或液体环境中引起的腐蚀称为湿腐蚀。
常见的湿腐蚀形式包括普通腐蚀、点蚀腐蚀和应力腐蚀等。
3. 电化学腐蚀：当金属与电解质或其他金属接触时，会引发电化学反应，形成阳极和阴极区域，从而引起电化学腐蚀。
例如，铁与水形成的电池效应引发的腐蚀称为电化学腐蚀。
二、金属腐蚀防护技术措施为了保护金属材料免受腐蚀的侵害，人们采用了各种防腐技术措施。
以下是几种常见的金属腐蚀防护技术措施：1. 表面涂层：通过在金属表面形成一层保护膜，阻隔金属与环境物质的直接接触。
常用的涂层包括油漆、涂料、热浸镀锌等。
这些涂层可以提供良好的物理隔离和化学稳定性。
2. 阳极保护：通过将一种容易腐蚀的金属（阳极）与需要保护的金属（阴极）连接起来，从而在金属之间形成一个电流环路。
阳极自身会腐蚀，从而保护阴极金属免受腐蚀。
常见的阳极保护方法有热镀锌、铝阳极氧化等。
3. 好氧环境控制：许多金属腐蚀需要氧气的存在才能发生。
通过控制环境中的氧气含量或减少其接触金属的方式，可以有效降低金属腐蚀的速度。
例如，在油箱等封闭空间中加入惰性气体以替代空气中的氧气。
4. 缓蚀剂的应用：缓蚀剂是一种能够形成保护膜，从而减少金属腐蚀速度的物质。
缓蚀剂可以直接添加到金属表面，也可以通过液体介质的方式施加在金属上。
常见的缓蚀剂有磷酸盐、硝酸盐等。
5. 合金化：通过合金化的方式改善金属的抗腐蚀性能。
金属的腐蚀原理及其防腐技术
金属的腐蚀原理及其防腐技术金属，作为一种常见材料，广泛应用于建筑、交通工具、电子设备等领域。
然而，金属材料容易受到腐蚀的影响，降低其使用寿命和性能。
本文将探讨金属的腐蚀原理以及常见的防腐技术。
一、金属腐蚀的原理金属腐蚀是指金属表面在特定环境条件下，与周围介质发生氧化、电化学或生物化学反应，从而导致材料的性能和结构损坏的过程。
金属腐蚀的主要原理有以下几种：1. 电化学腐蚀：金属材料在特定环境中，如含有氧、水和电解质等，形成电化学腐蚀。
在金属表面形成阳极和阴极区域，形成电池。
阳极区域发生氧化反应，产生阴极区域的电子，从而导致金属的电离和溶解。
2. 化学腐蚀：金属表面与酸、碱或盐等化学物质发生反应，导致金属产生化学腐蚀。
化学腐蚀通常是非电化学的，但仍然导致金属的腐蚀和损坏。
3. 晶间腐蚀：金属晶界处的杂质和硬度差异引起的结构不均匀性，在腐蚀介质的侵蚀下出现腐蚀。
晶间腐蚀是一种严重的腐蚀类型，可能导致金属材料的完全破裂。
二、金属腐蚀的分类根据金属腐蚀的不同原因和形式，可以将金属腐蚀分为以下几类：1. 浸蚀腐蚀：指金属表面连续均匀溶解，使金属逐渐变薄。
例如，铁在潮湿环境中的锈蚀就属于此类。
2. 点蚀腐蚀：指金属表面出现局部腐蚀，形成小洞或窝坑。
此类腐蚀常常由于金属表面存在缺陷或异质金属接触而引起。
3. 应力腐蚀：指在应力存在的情况下，金属材料在特定环境中发生腐蚀。
应力腐蚀通常伴随着金属的开裂，导致材料的失效。
三、金属防腐技术为了延长金属材料的使用寿命和保护其性能，人们发展出各种防腐技术。
以下是几种常见的金属防腐技术：1. 表面涂层：通过在金属表面形成覆盖层，阻隔金属与外界环境的接触，达到防腐的效果。
常用的涂层包括有机涂层、无机涂层和金属涂层等。
2. 阳极保护：利用阴极和阳极之间的电流，将金属材料变为阴极，以减少金属在特定环境中的电化学反应，从而实现防腐的目的。
常用的阳极保护技术包括阴极保护、阴极保护涂层和阴极保护合金等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
腐蚀原电池的类型
宏 观 异种金属接触形成电偶电池 金属处于不同浓度的介质中形成浓差电池 金属处于温度不同的介质中形成温差电池 化学性质不均匀 微 观 微观组织不均匀 物理状态不均匀 表面膜不完整
金属腐蚀基本原理
３ 影响腐蚀的主要因素
金属腐蚀是非常复杂的。金属在各种环境条件下的腐蚀规律和破坏 程度，不但与腐蚀的电化学过程有关，而且与许多复杂的内在的和外 界的因素有关。了解各种因素堆腐蚀的影响，有利于科学地采取腐蚀 地控制措施。影响腐蚀的因素包括两个方面：
1.3按腐蚀的环境分类
常见的腐蚀环境有：酸腐蚀、碱腐蚀、盐腐蚀、大气 腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、谈水腐蚀等
金属腐蚀基本原理
２、 腐蚀的电化学原理
Байду номын сангаас
腐蚀原电池
例如，锌与其他金属、材料组成原电池，由于两极电 位差的存在，推动了电池反应的进行，也就是原电池的两 极电位差是电池反应的推动力。因此，只要金属表面存在 比它的电位更正的金属或杂质，溶液中又有H＋等氧化剂， 就会发生电极反应。金属腐蚀过程中的原电池就是腐蚀原 电池。 Zn + 2HCl Zn 2H＋ =ZnCl2 → +2e Zn2+ → + + H2 H2
3.1金属材料的本身 •材料的热力学稳定性 •合金成分的影响 •变形及应力的影响 •金属表面的状态的影响
内因
•热处理工艺及金相组织的影响
金属腐蚀基本原理
3.2 环境因素
外因
介质 PH 、 组分、浓度、温度、压力、溶液 运动速度和设备结构形式等。
金属腐蚀基本原理
４ 腐蚀速度的表示法
腐蚀的重量指标（V —）、腐蚀的深度指标（VL）和电 流指标等。 V —= （W0 – W1 ）/S*t VL = 8.76 V —/ d g /m2·h mm/a
金属腐蚀基本原理
•物理腐蚀 热镀锌的锌锅中的设备腐蚀 核工业中核反应堆中常用钠、钠钾合金、铋等冷却剂 中的设备腐蚀等 金属由于单纯物理溶解作用引起的腐蚀 物理腐蚀特点： 在某些区域金属不断溶解的同时，在另一些区域金属 不断析出，形成“物质转移”现象。
金属腐蚀基本原理
1.2 按腐蚀破坏的形态分类
以腐蚀的表面分布特征把腐蚀分为不同的形态。 常见的腐蚀形态有：全面腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐 蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀和应力腐蚀等。
↑
阳极 阴极
+2e
↑
e
阳极
阴极
2H++2e=H2 Zn=Zn2++2e
Cu-Zn 原电池示意图
金属腐蚀基本原理
２、 腐蚀的电化学原理
腐蚀原电池
金属在含有氧化性物质的电解质溶液中时，由于杂质 的存在，即组成无数个腐蚀微电池。 在金属与电解质溶液的接触面上形成了如电容一样的双 电层，双电层的一侧带正电，另一侧带负电。双电层之间 存在电位差，成为该金属和溶液体系的电极电位。 金属的电极电位大小与金属的性质、晶体结构、表面 状态、介质的组成、浓度、PH值和温度等有关。
金属腐蚀现象和机理十分复杂，因此有关腐蚀的分类 方法很多，可按腐蚀机理、腐蚀破坏的分布特征和腐蚀环 境等分类。
1.1
按腐蚀机理分类
化学腐蚀 、电化学腐蚀和物理腐蚀
金属腐蚀基本原理
•化学腐蚀 在干燥的空气中金属高温氧化； 在硫酸生产中硫铁矿焙烧炉中SO2气体对设备的腐蚀； 氨合成塔中高温高压的氢、氮、氨气对设备的腐蚀； 钢厂中钢板高温氧化； 以及许多不能电离的有机物如醇、烃类等对设备的腐蚀。 这类腐蚀都为金属与介质发生的是纯化学反应。 化学腐蚀的特点： 腐蚀产物直接产生并覆盖在腐蚀发生的地方 腐蚀过程中不产生电流 腐蚀介质不含电解质
W0 :金属试件腐蚀前的重量, g W1 : 金属试件被腐蚀并清除腐蚀产物后的重量, g S : 金属试件的原始表面积, m2 t : 金属腐蚀的时间, h
d :金属的密度, g / cm3
金属腐蚀基本原理
对于电化学腐蚀来说，腐蚀速度还可以用单位金属表面生成 的腐蚀电流来表示。电流密度i (单位为A/cm2)和V —、VL的 关系如下： V — = 104*Ar·i / 26.8n
耐腐蚀设备的故障及失效案例分析与探讨
金属腐蚀基本原理
闻景超 宝钢分公司
二OO七年九月
金属腐蚀基本原理
金属腐蚀基本原理
金属在环境介质作用下，由于化学、 电化学变化和物理溶解而产生的破坏称为 金属腐蚀。
所谓环境介质是指空气、土壤、化 学品、水、机械力、射线和微生物等。
金属腐蚀基本原理
1、 金属腐蚀的分类
金属腐蚀基本原理
•电化学腐蚀 金属在酸、碱、盐中产生的腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀 、海水腐蚀、谈水腐蚀、石油化工生产中大部分的腐蚀和熔 融盐腐蚀。 这类腐蚀都为金属与介质发生的是电化学反应。 电化学腐蚀的特点： 腐蚀介质含导电性的电解质溶液； 腐蚀产物产生在两个相互隔离又同时存在的阴阳极区； 腐蚀过程中伴随着电子流动，产生电流。 。
VL
= 3.27*103*Ar·i / d ·n
Ar : 金属的原子量 n :金属腐蚀失去的电子数,即金属离子的价数