材料腐蚀与防护PPT课件
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材料腐蚀与防护ppt课件
在某些情况下，磨损了的零件是可以修复的，例如， 用快速笔刷电镀法可以修复已轻微磨损了的车轴。 腐蚀: 是金属材料或其制件在周围环境介质的作用下， 逐惭产生的损坏或变质现象----化学变化。 金属材料的锈蚀是最常见的腐蚀现象之一。在机器设备 的损坏中，腐蚀与磨损经常是“狼狈为奸”，同时进行。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
二:腐蚀的定义
(1) 电偶腐蚀(Galvanic Corrosion) (2)点蚀(Pitting) (3)缝隙腐蚀(Crevice Corrosion) (4)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)
(5)剥蚀(Exfoliation)
(6)选择性腐蚀(Selective Corrosion) (7)丝状腐蚀(Filiform Corrosion)
2 金属氧化物的蒸气压
物质在一定温度下都具有一定的蒸气压。当固体氧化物 的蒸气压低于该温度下相平衡蒸气压时，则固体氧化物蒸发。 蒸气压与标准自由能的关系：
X (s) X ( g )
蒸发热愈大，蒸气压愈小，固态氧化物愈稳定
2.金属氧化物的熔点 一些金属氧化物的熔点低于该金属的熔点，因此，当 温度低于金属熔点以下，又高于氧化物熔点以上时，氧 化物处于液态，不但失去保护作用，而且还会加速金属 腐蚀。
五：研究材料腐蚀的重要性及控制
第一章 金属与合金的高温氧化
重点：
1. Ellingham平衡图 2. 金属高温氧化的历程，物质在氧化膜内的传输途径
3. 氧化膜的P-B比
4.氧化膜的晶体缺陷 哈菲原子价规则 5. Wagner理论 6.合金的氧化形式 7.提高金属抗氧化途径
引言 一：高温氧化定义
其中以在干燥气态介质中的腐蚀行为的研究历史最 久，认识全面而深入，本章重点介绍金属(合金)高温氧 化机理及抗氧化原理。
钢铁的锈蚀与防护(26张ppt)
23
我会做
1.在下列环境中，埋在底下的铸铁输气（液）管道被腐蚀的
速度最慢的是（ D）
A.含较多沙粒，潮湿透气的土中 B.沼泽地中 C.河流附近的盐碱地中 D.干燥、有黏性、透气性差的土中 2.芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已 有三百多年的历史。下列关于铁画的生锈与保护的叙述
不正确的是（ A）
9
一周 后 干燥空气中
全浸在沸水中
食醋浸没
铁钉放在干燥的空气中： 铁钉未生锈 铁钉完全浸没在沸水中： 铁钉未生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁钉在空气、水的界面处生锈严重 铁钉浸没一半在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了醋酸溶液: 铁钉严重锈蚀
10
1.铁生锈的主要因素：水和氧。
影响因素：钢铁的纯度、环境的温度、 湿度和酸碱性、盐溶液等。
第三节 钢铁的锈蚀与防护
1
观察下面的图片：
2
3
铁轨的锈蚀
Hale Waihona Puke 锈蚀的轮船钢铁是应用最普 遍且最容易被锈 蚀的金属材料
各种铁制品的锈蚀 4
家庭使用的铁制工具，一段时间不 用就变得锈迹斑斑，而广场矗立的不锈 钢旗杆，几经风霜雪雨却总能保持原有 的本色。为什么呢？
5
为了减少损失，需要探究 钢铁锈蚀的原因、防护的 方法
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建
议:＿防＿止＿＿金＿属＿腐＿蚀＿或＿回＿收＿＿利＿用＿废＿旧＿金＿属＿＿； 合＿＿理＿开＿采＿矿＿物＿或＿寻＿＿找＿金＿属＿的＿代＿用＿品＿＿
25
作业： 1.教材P.71.挑战自我 2.教材P.75.单元练习，将第4、5、6
题写在作业本上
26
6
第三节 钢铁的锈蚀与防护
我会做
1.在下列环境中，埋在底下的铸铁输气（液）管道被腐蚀的
速度最慢的是（ D）
A.含较多沙粒，潮湿透气的土中 B.沼泽地中 C.河流附近的盐碱地中 D.干燥、有黏性、透气性差的土中 2.芜湖铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩，至今已 有三百多年的历史。下列关于铁画的生锈与保护的叙述
不正确的是（ A）
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一周 后 干燥空气中
全浸在沸水中
食醋浸没
铁钉放在干燥的空气中： 铁钉未生锈 铁钉完全浸没在沸水中： 铁钉未生锈 铁钉浸没一半在水中： 铁钉在空气、水的界面处生锈严重 铁钉浸没一半在食盐水中：浸没在食盐水中的铁钉几乎全部生锈 铁钉沾了醋酸溶液: 铁钉严重锈蚀
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1.铁生锈的主要因素：水和氧。
影响因素：钢铁的纯度、环境的温度、 湿度和酸碱性、盐溶液等。
第三节 钢铁的锈蚀与防护
1
观察下面的图片：
2
3
铁轨的锈蚀
Hale Waihona Puke 锈蚀的轮船钢铁是应用最普 遍且最容易被锈 蚀的金属材料
各种铁制品的锈蚀 4
家庭使用的铁制工具，一段时间不 用就变得锈迹斑斑，而广场矗立的不锈 钢旗杆，几经风霜雪雨却总能保持原有 的本色。为什么呢？
5
为了减少损失，需要探究 钢铁锈蚀的原因、防护的 方法
（2）请你联系实际再提出两条节约金属资源的建
议:＿防＿止＿＿金＿属＿腐＿蚀＿或＿回＿收＿＿利＿用＿废＿旧＿金＿属＿＿； 合＿＿理＿开＿采＿矿＿物＿或＿寻＿＿找＿金＿属＿的＿代＿用＿品＿＿
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作业： 1.教材P.71.挑战自我 2.教材P.75.单元练习，将第4、5、6
题写在作业本上
26
6
第三节 钢铁的锈蚀与防护
腐蚀与防护检测技术 ppt课件
磁力层析技术
磁力层析技术
磁力层析技术
磁力层析技术
应用磁力仪沿管道正上方采 集磁场异常数据。管体出现 磁异常即为应力集中区，对 应管体腐蚀缺陷。
磁力层析技术（MTM）
参数和特点：
检测速度：3 米/秒 检测深度：20 倍管径 检测精度：5％ 壁厚 管径范围：56 - 1420mm ➢以外检方式实现内检效果 ➢无需任何管道额外准备 ➢不受防腐层影响 ➢通过应力评估管道腐蚀缺陷
（4） 管体腐蚀损伤的检测方法
①腐蚀环境模拟：挂片模拟、防腐层材料老化试验 现场（挂片、实验短管）模拟 腐蚀速率（土壤线性极化）测量
②管内检测：漏磁、涡流、超声探伤；内窥、红外检测 ③地面检测：管地电位、电流测量、管体金属蚀失量评价
----- 间接检查
（5） 管道腐蚀检测评价流程（ECDA）
2.3 埋地管道检测设备的 基本原理与方法
2.3.4 工作原理–声发射法
2.3.4 声发射法–应用实例 储罐底板
2.3.5 工作原理– 导波技术 LRUT
长距离超声波是目前可用的扫描检测工具，提供与局 部厚度测量不同的检测方案。作为快速扫描方法提供粗略 检测结果指示进一步检测区域。 LRUT不提供对管道壁厚 直接测量，但能提供金属腐蚀的深度和环向范围的综合灵 敏度，也就是上轴向长度会附加到检测结果中。由于环向 波沿着管道壁传播，在环向截面的每一点都相互影响，该 技术对于截面的减少是敏感的。
管道腐蚀与防护管理的特点
➢ 管理过程的持续性和周期性 ➢ 检测手段的不完备性 ➢ 评价结果的不确定性
➢ 管理过程的工程特点
-济型
-- 计划性
➢ 多种技术的配合
管道腐蚀与防护管理的考虑因素
2. 埋地管道检测的 技术、仪器与方法
材料腐蚀与防护-第十二章-防腐设计PPT课件
腐蚀余量的大小，要根据具体情况而定。—般来说， 介质的腐蚀性越大，腐蚀余量也越大。对于管道和槽体， 由于所接触的往往是腐蚀性较强的介质，所以设计时壁 厚常为计算量的2倍。腐蚀余量一般局限于预计腐蚀率特 别高的结构部分，例如液-气交界区。
（2）局部腐蚀的强度设计
局部腐蚀类型较多．破坏形式相差较大。目前还很 难根据局部腐蚀的强度降低，采用强度公式对腐蚀余量 进行估算。
在选材的同时，应考虑行之有效的防护措施。适当的 防护如涂层保护、电化学保护及施加缓蚀剂等，不仅可以 降低选材标准．而且有利于延长材料的使用寿命。 （6）考虑材料的加工性能；
材料最后的选定还应考虑其加工焊接性能，加工后是 否可进行热处理，是否会降低耐蚀性。
12.2 防腐蚀结构设计
1） 合理的结构形式和表面状态
结构材料除具有一定的耐蚀性外一般还要具有必要的机械性能如强度硬度弹性塑性冲击韧性疲劳性能等物理性能如耐热导电导热光磁及密度比重等及工艺性能如机加工铸造焊接性能等
第十二章 防腐蚀设计
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要 的课题。通过正确运用已有的知识和经验，经过周密的 防腐蚀设计来减少和避免的损失。
·为避免高流速液体直接冲击容器壁，可在适当位置安装易 于拆卸的缓冲板或折流板．如图所示，还可以考虑采取加固 该处的容器壁的措施。
6） 防止环境诱发破裂
环境诱发破裂是由机械应力和腐蚀联合作用产生， 包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。防止这类破坏的措施旨在 消除奴应力〔或交变应力)或腐蚀环境，或者可能时使两 者一并消除。
• 对应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳，在材料的数据齐全的情况下， 可能作出合适可靠的设计。 例如：在有应力腐蚀断裂危险的场合，设计时应保 证构件所受拉应力不超过该结构材料在实际应用环境中的 应力腐蚀临界应力。在可能出现腐蚀疲劳的场合，应保证 可变载荷不超过构件疲劳极限。
《材料腐蚀与防护》材料的腐蚀与防护
（4）钻井液 多种钻井液类型，腐蚀不相同。
2、钻井过程的腐蚀特点
（1）（一般）电化学腐蚀 （2） （一般）应力腐蚀 （3）磨损腐蚀 （4）硫化物应力腐蚀开裂 （5）腐蚀疲劳
典型案例
钻杆应力 腐蚀开裂
3、钻井系统的腐蚀控制
（1）降低钻井液的腐蚀性 （a）添加除氧剂 （b）添加缓蚀剂 （c）添加除硫剂 （d）减低砂量 （e）提高pH值
集输系统的防护
（1）正确选材 （2）合理设计 （3）内外防护层 （4）阴极保护 （5）缓蚀剂 （6）杀菌剂和阻垢剂
8.4 海洋采油装置的腐蚀
防腐措施
原则：分段防腐 （1）飞溅区 增加结构壁厚或附加“防腐蚀钢板”是飞溅区有效的防护措施。 玻璃鳞片或玻璃纤维的有机防腐层。 热喷涂。 （2）大气区 海洋和滩涂石油平台的大气区，都采用涂层保护。 对一些形状复杂的结构，如格栅等，也采用浸镀锌加涂层。 （3）潮差区 对平台的潮差区，一般也采用涂层保护。 （4）全浸区 全浸区的构件可以只采用阴极保护。 （5）海泥区 平台在泥中的钢桩和油井察管，仅采用阴极保护。
某油田1993年有400多口油井因井下管柱或共居的腐 蚀而频繁停产作业，100多口注水井套管因腐蚀穿孔， 更换注水井套管耗费3950万元。
1500多公里的集输管线1993年腐蚀穿孔3338次，更 换53.7公里。
石油工业的腐蚀常导致灾难性事故，如罗家寨2号井 和开县井喷事故，造成人身伤害。
石油工业的腐蚀还会导致严重的环境污染，例如 1994年俄罗斯的集输管线破裂，原油泄漏，导致严 重的环境污染。
（2）硫化氢 硫氢腐蚀表现的形式有以下几种； （1）电化学腐蚀。 （2）氢诱发裂纹(HIC)和氢鼓泡(HB) （3）硫化物应力开裂(SSCC)。
材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀
23
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
29
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
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图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。
腐蚀与防护概论第四章 工业及自然环境中的腐蚀PPT
以氯盐为主的腐蚀环境中保护钢筋的措施
措施种类
钢筋材质及涂层
混凝土外加剂、 掺和料
措施内容
环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀合金钢 筋、不锈钢钢筋
钢筋阻锈剂、硅灰、细粉煤灰、其他外 加剂、掺和料、纤维添加剂等
混凝土表面封闭、 硅酮类、涂料、聚合物灰浆、聚合物浸
涂层
渍等
电化学方法
阴极保护、电化学除盐
维护
裂缝修补、清洗排水、控制防冻盐用量
定的腐蚀介质中才会发生。
易于发生应力腐蚀开裂的金属——介质体系
合金
介质
低碳钢
热硝酸盐溶液、过氧化氢
低合金钢
氢氧化钠、三氯化铁溶液
高强度钢 奥氏体不锈钢
蒸馏水、湿大气、硫化氢H2S 氯化物溶液、高温高压含氧纯水
铜合金 铝合金 钛合金
含SO2大气、氨溶液、三氯化铁 氧化钠水溶液、海水、含SO2大气
含Cl－、Br－、I－水溶液、甲醇
（l）由于充气不均匀引起的腐蚀
这主要指地下管线穿过结构不同和潮湿 程度不同的土壤带时，由于所接触的氧 浓度差别引起的宏电池腐蚀。
（2）由于杂散电流引起的腐蚀
电气火车、电车、电解槽、电焊机等直流电力系统 都可在土壤中产生杂散电流，使邻近的埋在地下的 金属构筑物，管道等都因这种杂散电流引起腐蚀 （也可以理解为在外电流作用下的电解）。
石油天然气生产包括油气开发和油气储运 两个局部。
油气开发局部的腐蚀：
主要包括钻井、采油和采气以及地面油气 集输系统腐蚀，如钻杆、油套管、抽油杆 的断裂、穿孔和挤毁。此外还包括油田注 水系统的腐蚀问题。
例如，塔里木的轮南油田其原始地层压力 在50MPa以上，温度为120℃左右，氯离子 含量高达130g/L，CO2分压0.7~3.5MPa。 这样恶劣的腐蚀环境对井下设备造成了十 分严重的腐蚀。
材料腐蚀与防护课件
氧化还原反应
金属与氧化剂直接发生化学反应 ，导致金属原子失去电子成为正 离子，氧化剂获得电子成为负离 子。
酸碱反应
金属与酸或碱发生中和反应，释 放氢离子或氢氧根离子，导致金 属溶解。
生物腐蚀机理
01
生物腐蚀是指微生物、藻类等生 物对材料造成的腐蚀。
02
生物腐蚀通常发生在潮湿环境， 如土壤、水体等，由于生物活动 产生的代谢产物对材料造成腐蚀 。
详细描述
腐蚀的本质是材料与环境中的介质发生化学或电化学反应，导致材料结构、性能 和外观发生变化。化学腐蚀是指材料与环境中的介质发生化学反应，生成新的物 质；电化学腐蚀则是材料与电解质溶液发生原电池反应，导致材料损失。
腐蚀的原理与过程
总结词
腐蚀的原理主要包括氧化还原反应和电化学反应。在氧化还原反应中，材料失去或获得 电子，与环境中的氧化剂或还原剂发生反应；在电化学反应中，材料作为原电池的一个
蚀性。
03
材料的耐腐蚀性能评价
耐蚀性能的测试方法
浸泡试验
将材料浸泡在腐蚀介质 中，观察其腐蚀速率和
程度。
盐雾试验
模拟海洋环境，通过盐 雾加速材料的腐蚀。
恒温恒湿试验
在恒定的温度和湿度条 件下，测试材料的耐腐
蚀性能。
电化学测试
利用电化学方法测量材 料的腐蚀电流和电位等
参数。
材料的耐蚀性等级评定
腐蚀等级标准
船舶海洋工程的腐蚀防护
总结词
船舶洋工程长期处于海洋环境中，面临严重的腐蚀问题。
详细描述
船舶和海洋工程结构的腐蚀不仅影响使用寿命，还可能引发安全事故。为了应对海洋腐蚀环境，通常 采用耐腐蚀的金属材料和涂层保护，同时对船体和海洋平台进行阴极保护，以减缓腐蚀速率。
材料腐蚀与防护-10讲-金属耐蚀性与腐蚀防护
实例 用Au使Cu合金化，Cu使Ni合金化，Ni使Cr钢合金化
提高Zn、A1、Fe等金属的纯度，可增加它们在 HCl及H SO 中的稳定性及Mg在NaCl中的稳
24
定性 使合金中的阴极性杂质转入固溶体
如硬铝的淬火等
工业Zn的汞齐化；用Cd使工业Zn合金化 用Mn使Mg及Mg合金合金化；As使黄铜合金化
– 海水中，不论钢的组织是马氏体还是珠光体，是退 火态还是冷加工状态，是碳钢、低合金钢还是铸 铁，腐蚀速度都是在0.13mm／a左右
合金化阻滞阴极过程
• 阻滞析氢腐蚀阴极方法 1.消除或减少阴极面积
– 冶金过程中金属和合金纯净度、固溶热处理
2.提高阴极析氢过电位
– 在合金中加入析氢过电位高的元素，增大析氢反应的 阻力
2、氧化性酸中，随着C含量的增加，腐蚀速率增高，当C含 量超过某一数值后，腐蚀速率下降 阴极相（渗碳体）促进了Fe的钝化
3、中性或微酸性水溶液中，C含量对碳钢腐蚀速度影响不大 氧去极化腐蚀占主要地位，起主要作用的是保护膜的性能
和氧达到阴极表面的难易程度。
碳钢和低合金钢的耐蚀性
• 化学成分对耐蚀性的影响——S、P S：
结构钢
金属的耐蚀性与元素周期表
1. 同一族中：稳定性随元素的原子序数增大而增加 2. 最容易钝化金属：长周期偶数列IV、VI，原子内电子层未
被填满。 3. 最活性的金属：第I主族，比较不稳定的金属位于第II主族
耐蚀材料的合金化原理和途径 I = Ec0 E0a Pc + Pa + R
耐蚀合金化途径的极化图 (a）提高阳极金属的平衡电位；（b）增加阴极极化率；（c）增加阳极极化率；
– 对钢的耐蚀性不利 – S增加，酸性溶液中加速溶解，易出现局部腐蚀 – S增加，硫化物夹杂增多，诱发点蚀和硫化物应力腐蚀
相关主题
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基团－SO3－不一定与不饱和碳相连。
如：乙烯磺酸钠； 烯丙基磺酸钠； 苯乙烯磺酸钠；
20
多层镍体系的抗蚀性
双层镍铬镀层：
半光亮镍镀层的硫含量相对于光亮镍镀层硫含量
低，即半光亮镍镀层的电势比光亮镍镀层的电势正，
半光亮镍镀层作铁基体上的底镀层，在其上再镀光亮
衡量小孔腐蚀程度指标――点蚀系数（点蚀 因子）：
点蚀系数 最＝ 大腐蚀＝ 深P度 平均腐蚀深d度
点蚀系数越大，表示点腐蚀程度越严重。
8
一 小孔腐蚀的形貌与特征
1 形貌
由于材料和腐蚀介质不同，小孔腐蚀的形
貌多种多样。
2 点腐蚀发生的特征（产生点腐蚀的条件）
（1）点腐蚀多发生在有表面钝化膜的金属材
镍层，光亮镍镀层对于半光亮镍镀层是阳极性镀层。
若光亮镍镀层中存在孔隙，将下部的半光亮镍镀
层暴露在外时，空气中的水分成为电解质，形成以光
亮镍层为阳极，半光亮镍层为阴极的微电池，使腐蚀
沿着横向在光亮镍层中发展，保护了半光亮镍层不被
以及应力腐蚀断裂；
（3）差异充气电池引起的局部腐蚀――土壤
腐蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀；
（4）金属离子浓差引起的局部腐蚀；
（5）膜－孔电池或活性－钝性电池引起的局
部腐蚀；
（6）杂散电流引起的局部腐蚀；
5
四 全面腐蚀与局部腐蚀的比较
项目 1 腐蚀形貌 2 腐蚀电池 3 电极面积 4 电势 5 腐蚀产物
多层镀镍体系：
1 双层镍铬镀层
Fe / 半光亮Ni(20μm) / 光亮Ni(10μm) / Cr(0.3μm);
2 三层镍铬镀层
Fe / 半光亮Ni(20μm) / 高硫Ni(1μm)光亮Ni(10μm) / Cr(0.3μm);
15
各镍层硫含量及电势差
半光亮镍层 w(S) < 0.005% 光亮镍层 w(S) = 0.05%~0.1%; 高硫镍层 w(S)>0.1%
阳极和阴极是独立分开；腐蚀电池中的阳极 溶解反应和阴极区腐蚀剂的还原反应在不同区域 发生，而腐蚀产物在第三地点形成；通常阳极区 的面积比阴极区的面积小得多，使阳极区腐蚀剧 烈。
4
3 引起局部腐蚀的原因
（1）异种金属接触――电偶腐蚀；
（2）同一种金属上的自发微观电池――晶间
腐蚀、选择性腐蚀、孔蚀、石墨化腐蚀
1 半光 Ni亮 光N 亮 i12 ～ 1 06 m 0V 2＝光N 亮 － i 高N 硫 ＝ i 2m 0 V
16
电镀镍添加剂
1 第一类光亮剂（初级光亮剂） （1）类型 具有 ＝C－SO2－结构
① 对甲苯磺酰胺； ② 糖精（芳香族磺酰亚胺类） ③ 噻吩－2－磺酸 ④ 苯亚磺酸（芳香族亚磺酸）
腐蚀分布于金属的整个表面，腐蚀的结果是使金属
全面变薄。
2 电化学过程特点
腐蚀电池的阴、阳极面积非常小；微阴极和微阳极
的位置变幻不定，整个金属表面在溶液中都处于活化状
态。
2
三 局部腐蚀（Localized Corrosion） 1 腐蚀特征
腐蚀仅局限或集中在金属的某一特定部位。
2 电化学过程特点
全面腐蚀
局部腐蚀
腐蚀分布在整个金属表面
阴、阳极在表面上变幻不 定，阴、阳极不可辨别 阳极面积＝阴极面积
腐蚀平衡集中在一定区 域，其他部分不腐蚀 阴、阳极可分辨
阳极面积<<阴极面积
阳极电势＝阴极电势＝腐 蚀电势
可能对金属有保护作用
阳极电势<阴极电势 无保护作用
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第二节 小孔腐蚀(点腐蚀、孔蚀)
定义：深入到金属内部的蚀孔腐蚀状态。
金属表面局部地区的电势≥某一临界电势值时，才
能形成小孔腐蚀。这一临界电势称为小孔腐蚀电势或
“击穿电势”，
孔蚀电势 br 和保护电势 rp 是表征金属材料
孔蚀敏感性的基本电化学参数。
（1）A br 钝化膜被击穿，形成新的蚀孔，已
有的蚀孔继续长大；
（2） rpAbr不会形成新的蚀孔，原有的蚀孔
继 续长大；
（3）A rp 不形成新的孔蚀，原有的蚀孔全部
钝越化接；近，br说值明越钝正化，膜耐修孔复蚀能性力能越越强好；；rp与br 的值
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多层镀镍体系的电化学保护
装饰防护性镀层：
Fe/Cu/Ni/Cr; Fe/Ni/Cr;
F /F e 2 e 0 .4V 4 , C 0 /C u 2 u 0 .3V 32 N /N i2 i 0 .2V 5 , C 0 /C r 3 r 0 .7V 40
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2 第二类光亮剂(次级光亮剂)
主要包括醛类、酮类、炔类、氰类和杂环类。 ① 甲醛，水合氯醛 ② 香豆素 ③ 1，4丁炔二醇 ④ 乙撑氰醇 ⑤ 喹啉甲碘化合物
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近年来发展的辅助光亮剂除具有第一类光 亮剂的某些作用外，还能防止或减少镀层针孔， 与第一类光亮剂、第二类光亮剂配合使用，加 快出光速度和整平速度，对低电流密度区镀层 的光亮起良好作用，还能降低其他光亮剂的消 耗。
17
（2）初级光亮剂的特点
① 能使镀层晶粒减小，具有一定的光泽，但单 独使用时不能产生全光亮镀层，只能与第二 类光亮剂配合使用，才能使镀层达到全光亮； ② 能降低镀层的张应力，但用量过多时会给镀层带来 压应力； ③ 具有 ＝C－SO2－ 结构，在镍催化作用下，使镀层 的硫含量达0.05～0.1％； ④ 通过初级光亮剂的不饱和链吸附在阴极表面的晶体 生长部位。由于适宜于吸附的部位有限，能有效地 控制镀层硫的夹入量。
料上；
（2）在有特殊离子的介质中易发生小孔腐蚀
如卤素离子Cl－、Br－、I－以及SCN－、
ClO4－；
（3）小孔腐蚀发生在某一临界电势以上；
（4）镀有机械保护的阴极性镀层的金属基体
易发生小孔腐蚀；
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Pitting in Aluminum
CO2 Pitting Corrosion
临界电势 ( br ):
第六章 局部腐蚀
第一节 局部腐蚀与全面腐蚀的比较 第二节 小孔腐蚀(点腐蚀、孔蚀) 第三节 电偶腐蚀 第四节 晶间腐蚀 第五节 选择性腐蚀 第六节 缝隙腐蚀
1
第一节 局部腐蚀与全面腐蚀的比较
一 全面腐蚀与局部腐蚀的主要腐蚀形态 二 全面腐蚀（General Corrosion）
1 腐蚀特征
如：乙烯磺酸钠； 烯丙基磺酸钠； 苯乙烯磺酸钠；
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多层镍体系的抗蚀性
双层镍铬镀层：
半光亮镍镀层的硫含量相对于光亮镍镀层硫含量
低，即半光亮镍镀层的电势比光亮镍镀层的电势正，
半光亮镍镀层作铁基体上的底镀层，在其上再镀光亮
衡量小孔腐蚀程度指标――点蚀系数（点蚀 因子）：
点蚀系数 最＝ 大腐蚀＝ 深P度 平均腐蚀深d度
点蚀系数越大，表示点腐蚀程度越严重。
8
一 小孔腐蚀的形貌与特征
1 形貌
由于材料和腐蚀介质不同，小孔腐蚀的形
貌多种多样。
2 点腐蚀发生的特征（产生点腐蚀的条件）
（1）点腐蚀多发生在有表面钝化膜的金属材
镍层，光亮镍镀层对于半光亮镍镀层是阳极性镀层。
若光亮镍镀层中存在孔隙，将下部的半光亮镍镀
层暴露在外时，空气中的水分成为电解质，形成以光
亮镍层为阳极，半光亮镍层为阴极的微电池，使腐蚀
沿着横向在光亮镍层中发展，保护了半光亮镍层不被
以及应力腐蚀断裂；
（3）差异充气电池引起的局部腐蚀――土壤
腐蚀、缝隙腐蚀、水线腐蚀；
（4）金属离子浓差引起的局部腐蚀；
（5）膜－孔电池或活性－钝性电池引起的局
部腐蚀；
（6）杂散电流引起的局部腐蚀；
5
四 全面腐蚀与局部腐蚀的比较
项目 1 腐蚀形貌 2 腐蚀电池 3 电极面积 4 电势 5 腐蚀产物
多层镀镍体系：
1 双层镍铬镀层
Fe / 半光亮Ni(20μm) / 光亮Ni(10μm) / Cr(0.3μm);
2 三层镍铬镀层
Fe / 半光亮Ni(20μm) / 高硫Ni(1μm)光亮Ni(10μm) / Cr(0.3μm);
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各镍层硫含量及电势差
半光亮镍层 w(S) < 0.005% 光亮镍层 w(S) = 0.05%~0.1%; 高硫镍层 w(S)>0.1%
阳极和阴极是独立分开；腐蚀电池中的阳极 溶解反应和阴极区腐蚀剂的还原反应在不同区域 发生，而腐蚀产物在第三地点形成；通常阳极区 的面积比阴极区的面积小得多，使阳极区腐蚀剧 烈。
4
3 引起局部腐蚀的原因
（1）异种金属接触――电偶腐蚀；
（2）同一种金属上的自发微观电池――晶间
腐蚀、选择性腐蚀、孔蚀、石墨化腐蚀
1 半光 Ni亮 光N 亮 i12 ～ 1 06 m 0V 2＝光N 亮 － i 高N 硫 ＝ i 2m 0 V
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电镀镍添加剂
1 第一类光亮剂（初级光亮剂） （1）类型 具有 ＝C－SO2－结构
① 对甲苯磺酰胺； ② 糖精（芳香族磺酰亚胺类） ③ 噻吩－2－磺酸 ④ 苯亚磺酸（芳香族亚磺酸）
腐蚀分布于金属的整个表面，腐蚀的结果是使金属
全面变薄。
2 电化学过程特点
腐蚀电池的阴、阳极面积非常小；微阴极和微阳极
的位置变幻不定，整个金属表面在溶液中都处于活化状
态。
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三 局部腐蚀（Localized Corrosion） 1 腐蚀特征
腐蚀仅局限或集中在金属的某一特定部位。
2 电化学过程特点
全面腐蚀
局部腐蚀
腐蚀分布在整个金属表面
阴、阳极在表面上变幻不 定，阴、阳极不可辨别 阳极面积＝阴极面积
腐蚀平衡集中在一定区 域，其他部分不腐蚀 阴、阳极可分辨
阳极面积<<阴极面积
阳极电势＝阴极电势＝腐 蚀电势
可能对金属有保护作用
阳极电势<阴极电势 无保护作用
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第二节 小孔腐蚀(点腐蚀、孔蚀)
定义：深入到金属内部的蚀孔腐蚀状态。
金属表面局部地区的电势≥某一临界电势值时，才
能形成小孔腐蚀。这一临界电势称为小孔腐蚀电势或
“击穿电势”，
孔蚀电势 br 和保护电势 rp 是表征金属材料
孔蚀敏感性的基本电化学参数。
（1）A br 钝化膜被击穿，形成新的蚀孔，已
有的蚀孔继续长大；
（2） rpAbr不会形成新的蚀孔，原有的蚀孔
继 续长大；
（3）A rp 不形成新的孔蚀，原有的蚀孔全部
钝越化接；近，br说值明越钝正化，膜耐修孔复蚀能性力能越越强好；；rp与br 的值
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多层镀镍体系的电化学保护
装饰防护性镀层：
Fe/Cu/Ni/Cr; Fe/Ni/Cr;
F /F e 2 e 0 .4V 4 , C 0 /C u 2 u 0 .3V 32 N /N i2 i 0 .2V 5 , C 0 /C r 3 r 0 .7V 40
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2 第二类光亮剂(次级光亮剂)
主要包括醛类、酮类、炔类、氰类和杂环类。 ① 甲醛，水合氯醛 ② 香豆素 ③ 1，4丁炔二醇 ④ 乙撑氰醇 ⑤ 喹啉甲碘化合物
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近年来发展的辅助光亮剂除具有第一类光 亮剂的某些作用外，还能防止或减少镀层针孔， 与第一类光亮剂、第二类光亮剂配合使用，加 快出光速度和整平速度，对低电流密度区镀层 的光亮起良好作用，还能降低其他光亮剂的消 耗。
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（2）初级光亮剂的特点
① 能使镀层晶粒减小，具有一定的光泽，但单 独使用时不能产生全光亮镀层，只能与第二 类光亮剂配合使用，才能使镀层达到全光亮； ② 能降低镀层的张应力，但用量过多时会给镀层带来 压应力； ③ 具有 ＝C－SO2－ 结构，在镍催化作用下，使镀层 的硫含量达0.05～0.1％； ④ 通过初级光亮剂的不饱和链吸附在阴极表面的晶体 生长部位。由于适宜于吸附的部位有限，能有效地 控制镀层硫的夹入量。
料上；
（2）在有特殊离子的介质中易发生小孔腐蚀
如卤素离子Cl－、Br－、I－以及SCN－、
ClO4－；
（3）小孔腐蚀发生在某一临界电势以上；
（4）镀有机械保护的阴极性镀层的金属基体
易发生小孔腐蚀；
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Pitting in Aluminum
CO2 Pitting Corrosion
临界电势 ( br ):
第六章 局部腐蚀
第一节 局部腐蚀与全面腐蚀的比较 第二节 小孔腐蚀(点腐蚀、孔蚀) 第三节 电偶腐蚀 第四节 晶间腐蚀 第五节 选择性腐蚀 第六节 缝隙腐蚀
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第一节 局部腐蚀与全面腐蚀的比较
一 全面腐蚀与局部腐蚀的主要腐蚀形态 二 全面腐蚀（General Corrosion）
1 腐蚀特征