4.0 均匀腐蚀和金属的钝化
油气储运设施腐蚀与防护复习资料
（1） 金属化学成分不均匀（含有杂质）
阳极：发生氧化和腐蚀的电极，本体金属；
阴极： 杂质
（2） 金属组织结构不均匀
阳极：晶界 ；
阴极： 晶粒
（3） 金属物理状态不均匀
阳极：变形和应力的部位 阴极：未（小）变形区
（4） 金属表面膜的不完整
（5） 周围介质的不均匀
5、 宏电池
定义：用肉眼能明显看到的由不同电极所组成的腐蚀原电池称为宏电池
金属腐蚀与防护
第一章 金属腐蚀的定义和分类
一、 金属腐蚀的意义
1、 金属腐蚀 定义：是指金属与周围环境（介质）发生化学反应、电化学反应或物理溶解作用而 导致金属损坏。 注：金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏，有时伴随有机械、 物理或生物作用。
2、 金属腐蚀发生的原因 从热力学的观点看，是因为金属处于不稳定状态，它有与周围介质发生作用转变成 金属离子的倾向。
化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系：
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与氧化剂接触
金属跟电解质溶液接触
区别
现象
无电流产生
有电流产生
本质
金属被氧化的过程
较活泼金属被氧化的过程
联系
两种腐蚀可同时发生，但电化学腐蚀比化学腐蚀要普遍得多
（3） 物理腐蚀
定义：物理腐蚀是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏。
四、 金属腐蚀速度表示方法
阴极反应： 总反应： 随着电位的上升，氧的平衡分压增加，Fe(OH)2 将进一步氧成 Fe(OH)3 ： 阳极反应： 阴极反应： 总反应： Fe(OH)3 的酸性强于 Fe(OH)2，故发生中和反应，生成盐和水：
4、 微电池 定义：由金属表面上许多微小的电极组成的腐蚀原电池称为微电池。 微电池形成原因：
【腐蚀学】第六章-金属的腐蚀腐蚀形态
iBa=iL(1+SA/SB)
——集氧面积原理
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4 防止电偶腐蚀的措施
• 电偶序中位置靠近的金属组合 • 设计和组装——首先应避免“小阳极－大阴
极”的组合，其次是尽量选择在电偶序中位 置靠近的金属进行组装。在不同的金属部件 之间采取绝缘措施可有效防止电偶腐蚀。 • 绝缘措施 • 涂层——在金属上使用金属涂层和非金属涂 层可以防止或减轻电偶腐蚀 • 阴极保护
当电极阳极极化时，钝化膜中的电场强度增加，吸 附在钝化膜表面上的腐蚀性阴离子（如 Cl－离子） 因其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜， 使钝化膜局部变成了强烈的感应离子导电，钝化膜 在该点上出现了高的电流密度。
当钝化膜－溶液界面的电场强度达到某一临界值时， 就发生了点蚀
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（2）吸附理论(吸附膜理论) • 吸附理论认为蚀孔的形成是阴离子(如Cl－离子)与氧
腐蚀产物 可能对金属有保护作用
质量损失 大
失效事故率 低
可预测性 容易
评价方法 失重法、平均深度法、电 流密度法
局部腐蚀 集中在某一区域 阴阳区相对固定，可分辨
阳极面积远小于阴极面积 阳极极化电位＜阴极极化电 位 无保护作用 小 高 难 局部腐蚀倾向、局部最大腐 蚀深度法、强度损失法等
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二、 电偶腐蚀
i’Ac i’Ba
iBa=iBc
lg i
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电偶腐蚀效应—— 当两种金属偶接后，阳极金属的腐蚀电流 与未偶接时该金属的自腐蚀电流的比值， 一般用表示
iB' a ig iB' c ig
iBa
iBa
iBa
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3 电偶腐蚀的影响因素 (1) 电化学因素
• 电位差 • ——在电偶序中的起始电位差越大，电偶腐蚀倾向就
镀锌产品钝化的原理
镀锌产品钝化的原理镀锌是将钢件浸入含有锌离子的溶液中，使其在表面形成一层均匀、致密的锌合金层。
钝化是在锌层的表面形成一层保护性的氧化膜，使锌层具有更好的耐蚀性能。
钝化的主要原理是当锌与氧发生反应时，生成一层致密的氧化锌薄膜，该薄膜可以在一定程度上隔离空气和水分，减少锌在外界环境中的腐蚀速度。
下面将详细介绍镀锌产品钝化的原理。
1. 电化学原理：在镀锌过程中，首先将钢件作为阴极，与阳极的锌板之间形成电化学反应。
在电解液的作用下，阳极锌板上的金属锌被溶解成为锌离子，然后在钢件的表面沉积下来形成锌层。
在钝化的过程中，当锌的表面与氧气发生反应时，生成氧化锌薄膜。
电化学反应的过程主要是锌溶解和氧化锌的生成，锌离子与氧化锌在钢件的表面上相互转化。
2. 不均匀腐蚀原理：钢件表面形成的锌层有导电性，在外界环境中形成一个微小的电池。
当钢件表面的锌层破损或出现裸露时，锌与氧发生反应生成氧化锌。
钢件表面的锌层充当阳极，氧化锌薄膜充当阴极。
由于氧化锌的比锌还原电位高，所以氧化锌接受电子，还原成锌离子，从而发生锌层的不均匀腐蚀。
在这个过程中，锌层破损部位的锌溶解得相对较多，而周围的锌层则保护得较好。
从而形成锌层的不均匀腐蚀，进一步保护了钢件的表面。
3. 阴极保护原理：钢件表面镀锌后，形成的锌层具有良好的阴极保护性能。
因为锌的标准电位是-0.76V，比钢铁的标准电位-0.44V高。
当环境中出现腐蚀介质时，腐蚀介质在电位上比锌更容易和钢铁发生反应。
因此，腐蚀介质首先与锌层发生反应，而将钢件表面保护起来，使得钢件不易发生腐蚀。
这是镀锌产品具有较好耐蚀性的重要原因之一。
4. 微观结构变化原理：在镀锌过程中，锌与钢件表面的铁形成锌铁合金层。
在这个过程中，锌与钢中的铁发生固溶反应，形成致密的金属化合物层。
这种形成的金属化合物层在一定程度上阻止了环境中的氧气和水分对铁的腐蚀。
因此，镀锌产品的钢件表面形成的锌铁合金层也为锌层提供了额外的保护层。
不锈钢的腐蚀及耐腐蚀原理
5.不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理不锈钢的腐蚀定义为材料由于与其所处环境介质的反应而造成的破坏。
对于含镍材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。
在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。
此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。
在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。
另一方面，像合金400这种耐腐蚀性较好的金属，它们在海洋大气中表现出良好的均匀抗腐蚀性。
这是由于合金400可形成一种非常薄而坚韧的保护膜。
均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式，因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。
由局部腐蚀而引起的破坏是很难预测的。
因而，设备的寿命也不能精确地预计。
这里给出几种局部腐蚀的例子。
第一例是电化学腐蚀。
当两种或多种不同的金属在某种导电液（电解液）存在条件下接触和连接时，电化学腐蚀就发生了。
此时，两种金属间建立了势能差，同时电流将流动。
电流会从抗腐蚀能力较差的金属（即阳极）流向抗腐蚀能力较强的金属（即阴极）。
腐蚀由阴极上的反应情况而控制，如氢气的生成或氧气的还原。
如果某一大的阴极面与某一小的阳极面相连接时，阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。
这种情况必须避免。
另一方面，当我们将此情况颠倒一下，即让某一大的阳极面与小的阴极面相连接时，两种金属之间则会产生小的电流流动。
这种情况是我们所期望的。
在实用指南中，我们将位于某一容器或槽中的焊接金属接点设计为阴极。
紧固件装置是这样设计的，即将阴极紧固件（小面积）与阳极件（大面积）连接在一起。
此概念的例子是将钢板用铜铆钉铆接在一起并暴露在流动速度低的海水中，铜质固定件为小的阴极面，而钢板为大的阳极面。
这种设计是非常便利的，而且可产生良好的相容性。
另一方面，如果相反进行连接，即用钢铆钉来固定铜板，则在钢铆钉上会产生非常快的腐蚀。
此时，铜板则由于钢的腐蚀而被阴极保护。
有趣的是在这种情况下，铜离子的释放被停止，铜板将被海水中的有机物缠结。
第 4 章 金属的钝化
金 Cr、Al、Ti等金属在空气中和许多氧化性的溶液中都易被钝化，
称之为“自钝化”金属
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2. 电化学钝化：采用外加阳极电 流的方法，使金属由活化状态 转变为钝化状态
不含Cl-的电解质溶液中，阳极极
阴、阳极极化曲线有一个交点
E
交点位于钝化区
金属在该介质中自动进入钝态
Ep 极极化曲线交于过钝化区 钝化膜被溶解
ip
ipp
i
钝化金属在氧化能力不同的 介质中的钝化行为
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成相膜理论
◦ 理论要点：金属与介质作用，在金属表面生成一层固态产 物独立相（成相膜）。成相膜非常薄，但是结构致密（孔 隙率小）、覆盖度良好，把金属与溶解机械地隔开，使溶 解速度大大降低。腐蚀体系能形成固态产物是钝化的先决 条件。 ◦ 实验证据：某些金属上能观察到膜的存在，并已测定了某 些钝态有实际意义的金属表面膜的厚度和组成。
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自钝化体系：不依靠外加阳极极化金属就能自动进 入钝化状态的腐蚀体系（金属材料+环境）
◦ 自钝化是可贵的性质
◦ 是腐蚀介质中氧化剂的还原促进金属钝化 ◦ 自钝化与金属的本性有关，还与氧化剂的性质和浓度有关
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自钝化的必要条件
Fe在浓硝酸的钝化膜厚度约为2.5~3.0nm，碳钢约为 9~10nm，不锈钢的最薄，但最致密，保护性最好 Al在空气中氧化生成的钝化膜厚度约为2~3nm
腐蚀 第4章 均匀腐蚀和金属钝化
（3）钝化源于金属表面生成的钝化膜（表面性质改变）：在同 样浓度的硝酸处理过程中，碳钢表面的钝化膜为100A，铁表面钝 化膜为30A，不锈钢表面为10A左右。
尽管不锈钢表面的钝化膜最薄，但是由于其非常致密，因 此耐蚀性最好。
1、氧化剂的氧化-还原平衡电位E0要高于该金属的致钝电位 Epp，即E0>Epp；
2、在致钝电位Epp下，氧化 剂阴极还原反应的电流密度 iC必须大于该金属的致钝电 流密度ipp，即在Epp下iC>ipp
只有满足上述两个条件， 才能使金属的腐蚀电位落在 该金属的阳极钝化电位范围 内，如图5-5中的交点e。
该电位F与溶液的pH值之间存在着某种线性关系： F= F0-0.059pH
F与p关系：
两者接近，一般前者略大。 当钝化膜形成过电位很小或化学溶解速度不大时，重合。
4.3.4 金属的自钝化
金属的自钝化：没有任何外加极化的情况下，由于腐蚀介质 的氧化剂(去极化剂)的还原引起的金属的钝化。
实现金属的自钝化必须满足下列两个条件：
4.2 均匀腐蚀速度的表示
4.2.1 平均腐蚀速度的表示
4.2.2 均匀腐蚀速度计算
教材图4-2 p58
教材图4-4 p59
4.3 金属的钝化
4.3.1 金属钝化现象
钝化：电动序中一些较活泼的金属，在某些特定的环境 或介质中，变为钝态的过程。
化学钝化：金属与钝化剂（包括空气和含氧溶液）的化 学作用而产生的钝化现象。
如： 使用I2和KI甲醇溶液作溶剂，便可以分离出铁的钝 化膜。用光学、电化学方法可测量钝化膜的厚度。
铁在硝酸中2.5~3.0nm，碳钢9.0~10.0nm，不锈钢0.9~1nm。 膜溶解是一个纯粹化学过程，其溶解速度应与电位无关。
4-均匀腐蚀和金属钝化
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随着介质的氧化性和浓度的不同有如下情况:
① 氧化剂的氧化性很弱，阴极、阳极极化曲线只能 交于点a或点b，该点处于活化溶解区，因此金属不能进 入钝态。
② 氧化剂的氧化性较弱或者浓度不高，阴极、阳极 极化曲线有三个交点。c点位于活化溶解区，d点位于活 化钝化区，e点位于稳态钝化区。（有交点意味着）在三 个点上都满足氧化速度和还原速度相等的条件，但它们 对金属的腐蚀影响却不大相同。
表示腐蚀时间。
6பைடு நூலகம்
②厚度法 工程上，腐蚀深度或构件腐蚀变薄的程度
直接影响该部件的寿命，更具有实际意义。在 衡量不同密度的金属的腐蚀程度时，更适合用 这种方法。 • 将金属失重腐蚀速度换算为腐蚀深度的公式为： • vd= v失×8.76/ρ • 式mm中/年vd为；以v失腐为蚀失深重度腐表蚀示速的度腐，蚀单速位度为，g／单m位2h为； ρ为金属的密度，单位为g／cm3；8.76为单位换 算系数 • (365χ24/106m=1000χ 365χ24/106mm=8.76)
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• 4.3.5 钝化理论 • 金属钝化是一种界面现象，它没有改
变金属本体的性能，只是使金属表面在 介质中的稳定性发生了变化。产生钝化 的原因较为复杂，目前对其机理还存在 着不同的看法，还没有一个完整的理论 可以解释所有的钝化现象。下面扼要介 绍目前认为能较满意地解释大部分实验 事实的两种理论，即成相膜理论和吸附 理论。
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构成均匀腐蚀过程的腐蚀原电池是微观腐蚀电池，而 构成局部腐蚀过程的原电池是宏观腐蚀电池。均匀腐蚀时， 阳极溶解和阴极还原的共轭反应在金属表面相同的位置发生， 阳极和阴极没有空间和时间上的区别。因此，金属在全面腐 蚀时整个表面呈现一个均一的电极电位，即自然腐蚀电位。 在此电位下的金属的溶解在整个电极表面上均匀地进行，阳 极电位且等于阴极电位，且等于金属的自然腐蚀电位；阳极 区和阴极区在同一位置，且阳极区面积等于阴极区面积。全 面腐蚀的腐蚀产物对于基体金属可能产生一定保护作用，导 致表面的钝化或降低腐蚀速度。局部腐蚀由于金属表面存在 电化学不均匀性，腐蚀介质中构成宏观腐蚀原电池，并且阳 极电位小于阴极电位，引起金属腐蚀的阳极条件下阳极反应 和共轭阴极反应主要分别集中在阳极区和阴极区发生，阳极 区和阴极区发生空间分离。
钝化原理与基本常识
钝化原理与基本常识2015.12现象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。
如Fe→Fe++时标准电位为－0.44V，钝化后跃变到+0.5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。
金属的钝化也可能是自发的过程(如在金属的表面生成一层难溶解的化合物，即氧化物膜)。
在工业上是用钝化剂(主要是氧化剂)对金属进行钝化处理，形成一层保护膜。
常见例子：冷浓硫酸与铁会发生钝化。
钝化的简介知识什么是腐蚀？腐蚀是一种电化学变化过程，未经处理的金属表面存在少量电离子，这些电离子会由高电位区(阴极)向低电位区(阳极)移动，因此产生电流。
在此电流的作用下会加速对金属破坏性的攻击而在金属电位薄弱的部位产生腐蚀，通俗的说就是生锈。
钝化的原理其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。
这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。
钝化处理与防锈油区别钝化与防锈油最主要的区别是生成产物不一样；防锈油是利用油膜封闭金属表面的气孔达到隔离与氧气接触而有效防止生锈的作用，是一种名副其实的物理反应。
油膜比较容易随着生产的进行而被清除、破坏的失效；而钝化是利用钝化液中的氧化性物质与金属产生氧化还原反应，促使在金属表面生成一层金属的氧化化合物、达到有效保护金属的目的。
这一过程属于化学反应。
产生的钝化膜致密、完整不易被破坏。
选择钝化的优点1) 与传统的物理封闭法相比，钝化处理后具有绝对不增加工件厚度和改变颜色的特点、提高了产品的精密度和附加值，使操作更方便；2) 由于钝化的过程属于无反应状态进行，钝化剂可反复添加使用，因此寿命更长、成本更经济。
材料腐蚀与防护金属钝化
介质处于流动状态,金属的点蚀速度比介质处于静止状态时小, 实践表明,一台不锈钢泵经常运转,点蚀程度较轻,长期不运转很 快出现蚀坑, • 预防点蚀的措施： 1 加入抗点蚀的合金元素,含高Cr、Mo或少量N及低C的不锈钢抗点蚀 效果最好, 如：双相不锈钢及超纯铁素体不锈钢抗点蚀性能非常好, 2 电化学保护,防止点蚀的较好方法是对金属设备采用恰当的电化学保 护,在外加电流作用下,将金属的极化电位控制在保护电位Ep 以下, 3 使用缓蚀剂,对于循环体系,加入缓蚀剂可抑制点蚀,常用的缓蚀剂有 硝酸盐、亚硝酸盐、铬酸盐、磷酸盐等,
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,
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试问：
1 在相同极化条件下,在哪种金属上的析氢反应速度大 用表达式表示 2 用作盛装稀设备的内衬,应该选用Fe还是Pb,为什么
第七章 全面腐蚀与局部腐蚀
第一节 全面腐蚀
1.1全面腐蚀的特征 • 整个金属表面均发生腐蚀,它可以是均匀的也可以是不均匀的, • 一般属于微观电池腐蚀,
1.2全面腐蚀速度 1 腐蚀速度常用的表示方法：重量法和深度法
• 稳定钝化区 钝化区,CD段 ：当电位达到C点后,金属转入完全钝化状态, 该点电位称为初始稳态钝化电位Ep,CD段电流密度降为最小值,并且这 一数值几乎不变,这一电流密度称之为维钝电流密度ip,此值大小反映了 金属钝态的溶解速度,
• 过钝化区 过钝化区,DE段 ：当电位超过D点后,电流密度又开始增大,D 点的电位称之为过钝化电位Eip,通常是由于形成了可溶性的高价金属 离子,引起钝化膜的破坏,使金属又发生腐蚀,
1 金属的致钝电位必须＜氧化剂的氧化还原平衡电位； 2 在致钝电位下,氧化剂阴极还原反应的电流密度必须＞改金属的致 钝电流密度,
第四章 金属的钝化——【腐蚀与防腐】
• 过钝化区发生析O2反应、Cr+6生成，进入二次钝化区。
2）钝化介质的影响
• 金属在介质中发生钝化，主要是有钝化剂的存在 • 钝化剂的性质与浓度对金属钝化发生很大影响 • 氧化性介质、非氧化性介质都可能使某些金属钝化，
• c点在过渡区，电位不稳定，弱钝 化金属浸在不能修复钝化膜的溶 液中，将导致金属腐蚀
• d点在钝化区，如果金属原先处于 该点为钝态，则仍然维持钝态
f
Ept
e
IV
d
c
III
Ep
a
b II
p
I ip
易钝化金属在氧化能力不同的介质中 钝化行为示意图
• 线III：代表中等浓度的氧 化剂，曲线有一个交点e， 位于稳定钝化区。所以， 只要将金属浸入介质，自 然与介质作用成钝态
Epp、 EF、 Ep、 Ept 活化区、过渡区、钝化区、过钝化区
两个特征电流密度
ip、 imax
金属在整个阳极过程中，由于电极电位所处范围不同， 电极反应不同，腐蚀速度也不一样
3. 钝化膜
• 金属之所以发生钝化，是因为在金属表面形成钝化 膜。钝化膜有不同类型
成相膜
成相膜 无保护性膜
沉积层 成相膜
孔 成相膜
吸附膜
金属
金属
金属
金属
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a) 吸附膜：由氧或其他物质的单分子或多分子层组成 (b) 三维氧化物聚合物成相膜：首先有氧的多分子吸附膜转变生成氧化物膜，如铁在酸性溶液
中内层为Fe3O4，外层为Fe2O3膜 (c) 在无保护性膜上形成的成相膜：如铜在中性溶液中先形成Cu2O膜，然后形成CuO膜 (d) 氢氧化物沉积层覆盖的成相膜：如铁在中性溶液中形成的钝化膜 (e) 同组成的多孔膜覆盖的成相膜：如铝在阳极氧化后在其表面形成多孔氧化物膜
重金属钝化技术
重金属钝化技术1. 引言重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素，包括铅、汞、铬、镉等。
这些重金属在自然界中广泛存在，但高浓度的重金属对环境和人体健康都具有严重的危害。
为了减少重金属的毒性和生态风险，重金属钝化技术逐渐应用于工业制造和环境保护领域。
本文将详细介绍重金属钝化技术的原理、应用、优势和发展趋势。
2. 重金属钝化技术原理重金属钝化技术是通过改变金属表面的化学性质，形成稳定的钝化膜来降低重金属的反应活性和溶解度，从而减少对环境和人体的危害。
钝化膜可以通过以下几种方式形成：2.1. 化学钝化化学钝化是在金属表面形成一层化学活性较低的氧化膜，常见的方法有酸洗、阳极氧化和化学沉积。
其中，酸洗是最常用的方法，通过将金属浸入酸性溶液中，使金属表面与溶液中的氧化物发生反应，生成稳定的氧化膜。
2.2. 电化学钝化电化学钝化是利用外加电场使金属表面发生氧化还原反应，形成致密的氧化膜。
常见的方法有阳极极化和阳极保护。
阳极极化是通过将金属作为阳极，在电解液中施加电压，使金属表面发生氧化反应，形成氧化膜。
阳极保护是在金属表面涂覆一层具有良好保护性能的保护剂，保护剂能提供额外的电子，使金属表面形成稳定的氧化膜。
2.3. 蒸镀钝化蒸镀钝化是一种将其他金属或合金物质覆盖在金属表面，形成钝化膜的方法。
常见的蒸镀钝化方法有镀锌、镀铝、镀铬等，这些材料能够有效地阻隔重金属与环境的接触，减少金属的溶解和反应。
3. 重金属钝化技术应用重金属钝化技术在工业制造和环境保护领域具有广泛的应用，主要应用于以下几个方面：3.1. 金属制造在金属制造过程中，重金属钝化技术可以提高金属的耐腐蚀性能，延长金属的使用寿命。
例如，将钢材进行镀锌处理可以防止钢材锈蚀，提高钢材的耐腐蚀性能和机械强度；将铝材进行阳极氧化处理可以增加铝材的硬度和耐磨性。
3.2. 电子行业在电子行业中，重金属钝化技术可以提高电子元件的稳定性和可靠性。
例如，通过化学钝化处理可以降低电子元件表面的电阻和导电损耗，提高元件的电气性能；通过电化学钝化处理可以增加电子元件的耐热性，抑制介电损耗。
金属材料的腐蚀类型及其试验方法
金属材料的腐蚀类型及其试验方法1.均匀腐蚀（uniform corrosion）均匀腐蚀（又称全面腐蚀）是指在整个合金材料表面上以比较均匀的方式所发生的腐蚀现象。
其形貌特征是发生全面腐蚀时，材料的厚度逐渐变薄，甚至腐蚀穿透。
全面腐蚀是机械设备在实际使用中发生失效的基本形式。
全面腐蚀代表材料总的重量损失。
这种腐蚀可以通过简单的浸泡试验，或查阅腐蚀方面的文献资料，或凭生产经验加以预测，便于估计设备的寿命。
在选用耐蚀材料时，其全面腐蚀性能是耐蚀性的最基本要求。
均匀腐蚀试验最常用的是重量法，即将试样臵于试验介质中，经一定时间后测量其重量变化，求出其腐蚀速率，标准为GB/T10124－1998《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》2.点腐蚀（pitting corrosion）钝化型金属之所以能抗腐蚀乃是由于其表面能形成一层具有保护性的钝化膜。
然而，一旦这层钝化膜遭到破坏，而又缺乏自钝化的条件或能力，金属就会发生腐蚀，如果腐蚀仅仅集中在设备的某些特定点域，并在这些点域形成向深处发展的腐蚀小坑，而金属的大部分表面仍保持钝性的腐蚀现象，称为点腐蚀。
点腐蚀的试验方法主要有电化学法和化学浸泡法。
电化学法主要是测量试样的不锈钢击穿电位。
其标准为GB/T17899－1999《不锈钢点蚀电位测量测量方法》化学浸泡法主要是采用三氯化铁溶液进行点腐蚀化学加速试验。
其标准为GB/T17899－1999《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》。
3.晶间腐蚀（intergranular attack）晶粒间界是结晶方向不同的晶粒间紊乱错合的界域，因而，它们是金属中各溶质元素偏析或金属化合物（如碳化物和σ相等）沉淀析出的有利区域。
在某些腐蚀介质中，晶粒间界可能先行被腐蚀。
这种沿着材料晶粒间界先行发生的腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的局部破坏现象，称为晶间腐蚀。
常用的不锈钢和合金钢的晶间腐蚀试验方法有：草酸电介浸蚀法GB/T4334.1－2000《不锈钢10％草酸浸蚀试验方法》，硫酸－硫酸铁法GB/T4334.2－2000《不锈钢硫酸－硫酸铁腐蚀试验方法》，沸腾硝酸法GB/T4334.3－2000《不锈钢65％硝酸腐蚀试验方法》，硝酸－氢氟酸法GB/T4334.4－2000《不锈钢硝酸－氢氟酸腐蚀试验方法》，硫酸－硫酸铜法GB/T4334.5－2000《不锈钢硫酸－硫酸铜腐蚀试验方法》。
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对于不同的腐蚀情况，可采用不同的腐蚀速度 表示方法。如对于密度相近的金属，常用失重的腐 蚀速度指标表示，而对于密度不同的金属，则常用 厚度变化指标表示。 对于电化学腐蚀，当无其他副反应存在时，金 属的腐蚀速度可用阳极电流密度来表示。在电化学 腐蚀过程中，金属不断地进行阳极溶解，同时释放 出电子，放出电子越多，即输出的电量越多，溶解 的金属也越多。根据法拉第定律，可得到：
• 铬、铝、钛等金属在空气中和很多中含氧的溶液 中都易于被氧所钝化，故被称为自钝化金属。
• 某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化，但通入 外加阳极极化电流时能够使金属钝化(电位强烈正 移，腐蚀速度大降低)。这称为阳极钝化，或电化 学钝化。 ★阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。来自2. 金属阳极钝化曲线
电流密度i(mA/cm2)
v失重=iA/(nF)
4.3 金属的钝化 1. 钝化现象 研究钝化现象的意义 金属从活态向钝态的转变叫做钝化。
提高金属材料的钝化性能，促使金属材料
在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效 途径之一。
实验现象 — 室温下，将一块铁浸在硝酸中 ：
w < 30％-40%：硝酸浓度上升，铁 的溶解（腐蚀）速率增加 w = 30％-40%：铁的溶解（腐蚀） 速率达到最大值
4.2 均匀腐蚀速度的表示
1. 重量法（可用失重法和增重法 ） 根据质量变化评定腐蚀速度的方法习惯上仍 称为“失重法”或“增重法”。 v失重=(W0-W1 )/St v增重=(W2-W0 )/St
式中v增为腐蚀速度(g／m2h)， W0为试样原始质量(g)， W1为试样清除腐蚀产物后的质量(g)， W2为带有腐蚀产物的试样的质量(g)， S表示试样的表面积， t表示腐蚀时间。
2. 厚度法
用金属发生全面腐蚀后金属厚度的平 均减薄来表示金属的平均腐蚀速度。 工程上，腐蚀深度或构件腐蚀变薄的程度直 接影响该部件的寿命，更具有实际意义。在衡 量不同密度的金属的腐蚀程度时，更适合用厚 度方法来表示。
将金属失重腐蚀速度换算为腐蚀深度的公式为：
vd= v失×8.76/ρ
式中vd为以腐蚀深度表示的腐蚀速度，单位为mm/年； v失为失重腐蚀速度，单位为g／m2h； ρ为金属的密度，单位为g／cm3；
金属的电极电势发生突变，且明显正移
钝化会使金属的电势朝正方向移动。例如，铁钝化后电势 由-0.5~+0.2V升高到+0.5~+1.0V。因此有人这样描述钝化：当 活泼金属的电极电势变得接近于不活泼贵金属（如铂、金）的 电极电势时，活泼的金属就钝化了。
钝化只是金属表面性质的改变
钝化分类
• 金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化则叫做 化学钝化或自动钝化 。
4.0 全面腐蚀与金属的钝化
1
均匀腐蚀的概念 均匀腐蚀速度的表示 金属的钝化
2
3
4.1 均匀腐蚀的概念
按照腐蚀的形态可将金属分为全面腐蚀和局部腐蚀
两大类。全面腐蚀是最长见的一种腐蚀形态，在金属与
介质接触的整个表面上都发生腐蚀，全面腐蚀可以是均 匀腐蚀，也可以是不均匀腐蚀。均匀腐蚀的特征是腐蚀
破坏均匀地发生在整个金属表面上，金属由于腐蚀而普
在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或
局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼溶解的金属表
面状态会发生突变。金属的溶解速度则急速下降。这种 表面状态的突变过程叫做钝化。
此种耐腐蚀的状态称为钝态。能使金属钝化的物质称
为钝化剂。
钝态的特征
金属的腐蚀速度显著降低
金属处在钝化状态时，其腐蚀速率非常低。当由活化态转入钝 化态时，腐蚀速率将减小 104 ~ 106 数量级。这主要是由于腐蚀体系 中的金属表面形成了一层极薄的钝化膜。
800
A~D,电位增加 腐蚀速度减小
600
B
400
钝化过渡区
E
过钝化区
活性溶解区
200
A
-250 0 +2000 电位(mv) +250
C
+500 +750
钝化区
+1000
D
+1250 +1500 +1750
钝化体系的极化曲线：
（1）AB段，称为活性溶解区
阳极反应式 如
Fe Fe2+ + 2e
遍地减薄。金属的阳极溶解溶解和去极化试剂的阴极还 原反应在整个金属表面上是宏观地、均匀地发生。均匀 腐蚀中的均匀含义是相对于不均匀腐蚀或局部腐蚀而言 的，在金属全面的腐蚀的研究中，使用均匀腐蚀的概念 更容易和方便，也不失全面腐蚀的一般特征，因此这里 对全面腐蚀的讨论限于均匀腐蚀的范围。
均匀腐蚀的定义
腐蚀分布于材料整个表面，使得材料整体减薄。
均匀腐蚀发生的条件
腐蚀介质能够均匀到达材料的各个部位，并且材料的组织 和成分比较均匀。
均匀腐蚀的电化学特点
均匀腐蚀时，阳极溶解和阴极还原的共轭反应在金属表面 相同的位臵发生，阳极和阴极没有空间和时间上的区别。腐 蚀原电池的阴阳极面积非常小，甚至用微观的方法也无法辨 认，而且微阳极和微阴极的位臵随即变化。整个金属表面处 于活化状态，只是各点随时间（或地点）有能量起伏，能量 高时（处）呈阳极，能量低时（处）呈阴极，从而使整个金 属表面遭受腐蚀。
（2）BC段，称为钝化过渡区 阳极反应式 如 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ + 8e （3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化区 阳极反应式如 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 6H+ + 6e
（4）DE段，称为过钝化区
8.76为单位换算系数
3. 容量法 对于金属在不含溶解氧的非氧化性酸中的 均匀腐蚀，也可用析出腐蚀产物氢气的体积变 化来表示金属平均腐蚀速度。
v容量=V0/(St)
式中， v容量表示析出产物的氢气的体积变化表示平均腐蚀速 度指标，cm3/(cm2· ; h)
V0表示标准状况下腐蚀气体的体积，cm3。
w >30％-40%：硝酸浓度上升，腐 蚀速率降低，直至腐蚀反应停止， 强烈阳极极化——钝化
腐 蚀 速 10 度 ×103 g/m2· h ）
passivation
active
5
（
passive
0 10 20 30 40 50 60
HNO3/ %
Fe的腐蚀速度与硝酸浓度的关系(25℃)
金属钝化的定义