金属在各种环境中的腐蚀.ppt
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金属在各种环境中的腐蚀
• 在干湿交替的条件下，锈层加速钢腐蚀过程。
• 碳钢锈层结构一般分内外两层：
• 内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致 密，主要由致密的带少许Fe3O4晶粒和非晶 FeOOH构成；
• 外层由疏松的结晶金α属-在F各e种O环境O中的H腐和蚀 γ-FeOOH构成。
锈层生成的动力学规律
• 锈层生成的动力学曲线遵循幂定律；
3)区域III 水膜厚度增加到1mm时，发生湿的大气腐蚀， 氧通过该膜扩散到金属表面显著困难，因此腐蚀速度 明显下降。
4)区域IV 金属表面水膜厚度大于1mm，相当于全浸在 电解液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
• 通常所说的大气腐蚀是指在常温下潮湿空气中的腐蚀
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.2 大气腐蚀机理
1)Air很纯, 很小, 随湿度增加仅有轻微增加。 2)污染空气，相对湿度<70%时，长期暴露， V 也
很小；有SO2存在，当相对湿度略>70%，腐蚀 速度急剧增加。 3)硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。
金属在各种环境中的腐蚀
• 常用金属在不同大气环境中的平均腐蚀速度
金属在各种环境中的腐蚀
• 铜、银等在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。
2)潮大气腐蚀 潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
金属在各种环境中的腐蚀
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀 湿大气腐蚀指金属在相对湿度>100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上， 表面存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀。
•
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 碳钢锈层结构一般分内外两层：
• 内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致 密，主要由致密的带少许Fe3O4晶粒和非晶 FeOOH构成；
• 外层由疏松的结晶金α属-在F各e种O环境O中的H腐和蚀 γ-FeOOH构成。
锈层生成的动力学规律
• 锈层生成的动力学曲线遵循幂定律；
3)区域III 水膜厚度增加到1mm时，发生湿的大气腐蚀， 氧通过该膜扩散到金属表面显著困难，因此腐蚀速度 明显下降。
4)区域IV 金属表面水膜厚度大于1mm，相当于全浸在 电解液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
• 通常所说的大气腐蚀是指在常温下潮湿空气中的腐蚀
金属在各种环境中的腐蚀
4.1.2 大气腐蚀机理
1)Air很纯, 很小, 随湿度增加仅有轻微增加。 2)污染空气，相对湿度<70%时，长期暴露， V 也
很小；有SO2存在，当相对湿度略>70%，腐蚀 速度急剧增加。 3)硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。
金属在各种环境中的腐蚀
• 常用金属在不同大气环境中的平均腐蚀速度
金属在各种环境中的腐蚀
• 铜、银等在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。
2)潮大气腐蚀 潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
金属在各种环境中的腐蚀
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀 湿大气腐蚀指金属在相对湿度>100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上， 表面存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀。
•
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
金属的腐蚀与防护完整版PPT课件
数据分析与结果讨论
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
对实验数据进行处理和分析，提取金属内部或表面的缺陷信息，评 估金属的腐蚀程度和剩余寿命。
06 金属防护工程实践案例 分享
石油化工行业金属设备防护案例
案例一
某石化公司炼油厂塔器设备腐蚀防护。采用高分子复合涂层技术进 行防护，有效延长了设备使用寿命。
案例二
某油田输油管道腐蚀防护。采用阴极保护技术，结合涂层保护，降 低了管道的腐蚀速率。
阴极保护法
01
将被保护金属与外加直流电源的负极相连，使其成为阴极而防
止金属腐蚀的方法。
阳极保护法
02
将被保护金属与外加直流电源的正极相连，使其处于阳极电位
下成为钝态或致钝而防止金属腐蚀的方法。
牺牲阳极保护法
03
在被保护金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，使其在
腐蚀介质中优先溶解，从而保护被连接金属的方法。
金属的腐蚀与防护完 整版PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀概述 • 金属腐蚀类型及特点 • 金属防护方法及原理 • 不同环境下金属腐蚀与防护策略 • 金属腐蚀实验方法与检测技术 • 金属防护工程实践案例分享
01 金属腐蚀概述
腐蚀定义与分类
腐蚀定义
金属与周围环境发生化学或电化学 反应，导致金属性能劣化的现象。
案例三
某变电站高压开关柜金 属外壳腐蚀防护。采用 阴极保护技术，结合涂 层保护，降低了金属外 壳的腐蚀速率。
交通运输领域金属部件防护案例
案例一
某地铁列车车体腐蚀防护。采用 不锈钢车体材料，结合电化学保 护技术，提高了车体的耐蚀性。
案例二
某汽车制造厂车身钢板腐蚀防护。 采用镀锌钢板材料，结合涂层保 护技术，延长了车身的使用寿命。
腐蚀学原理第八章 金属在自然环境中的腐蚀_图文
1 毛细凝聚。
零件之间的间缝和狭缝、氧化膜和腐蚀产物以及镀层中的 孔隙、材料的裂缝，以及落在金属表面上的灰尘和碳粒下 的缝隙等等，都是促使毛细凝聚的良好条件。在这些地方 大气腐蚀的产生和加速，很大程度上取决于毛细凝聚作用 。
2 吸附凝聚。在相对湿度低于100％时，未发生纯粹的物 理凝聚之前，由于固体表面对水分子的吸附作用也能形成 薄的水分子层。吸附的水分子层数随相对湿度的增加而增 加。吸附水分子层的厚度也与金属的性质及表面状态有关 。一般为几十个分子层的厚度。
(2) 湿膜的形成
金属暴露在室外大气或易遭到水滴飞溅的条件下，金属表面易形 成约1μm～1mm厚的可见水膜。这种情况如大气沉降物的直接 降落(雨、雪、雾、露、融化的霜和冰等)；水分的飞溅(海水的 飞沫)；周期浸润(海平面上工作的零件，周期地与水接触的构件 等)；空气中水分的凝结(露点以下水分的凝结、水蒸气的冷凝等 )。例如，露天仓库、户外工作的飞机、设备、仪器、海上运输 和水上飞机等，这些都经常会溅上水分或落上雨雪。
在中性或碱性液膜下：O2+2H2O+4e → 4OH－
在酸性液膜下： O2+4H++4e → 2H2O
3．大气腐蚀机理
大气腐蚀开始时受很薄而致密的氧化膜性质的影响。一旦金属处于“湿态 ”，即当金属表面形成连续的电解液膜时，就开始以氧去极化为主的电化 学腐蚀过程。在薄的锈层下氧的去极化在大气腐蚀中起着重要的作用。
8.1.3 影响大气腐蚀的主要因素
1．大气相对湿度的影响
空气中含有水蒸气的程度叫做湿度。水分愈多，空气愈潮 湿，通常以1m3空气中所含的水蒸气的克数来表示潮湿程 度，称为绝对湿度。在一定温度下空气中能包含的水蒸气 量不高于一定极限(不高于大气中的饱和蒸汽值)，温度愈 高，空气中达到饱和的水蒸气量就愈多。所以习惯用在某 一温度下空气中水蒸气的量和饱和水蒸气量的百分比来表 示相对湿度(RH)。当空气中的水蒸气量增大到超过饱和 状态，就出现细滴状的水露。
零件之间的间缝和狭缝、氧化膜和腐蚀产物以及镀层中的 孔隙、材料的裂缝，以及落在金属表面上的灰尘和碳粒下 的缝隙等等，都是促使毛细凝聚的良好条件。在这些地方 大气腐蚀的产生和加速，很大程度上取决于毛细凝聚作用 。
2 吸附凝聚。在相对湿度低于100％时，未发生纯粹的物 理凝聚之前，由于固体表面对水分子的吸附作用也能形成 薄的水分子层。吸附的水分子层数随相对湿度的增加而增 加。吸附水分子层的厚度也与金属的性质及表面状态有关 。一般为几十个分子层的厚度。
(2) 湿膜的形成
金属暴露在室外大气或易遭到水滴飞溅的条件下，金属表面易形 成约1μm～1mm厚的可见水膜。这种情况如大气沉降物的直接 降落(雨、雪、雾、露、融化的霜和冰等)；水分的飞溅(海水的 飞沫)；周期浸润(海平面上工作的零件，周期地与水接触的构件 等)；空气中水分的凝结(露点以下水分的凝结、水蒸气的冷凝等 )。例如，露天仓库、户外工作的飞机、设备、仪器、海上运输 和水上飞机等，这些都经常会溅上水分或落上雨雪。
在中性或碱性液膜下：O2+2H2O+4e → 4OH－
在酸性液膜下： O2+4H++4e → 2H2O
3．大气腐蚀机理
大气腐蚀开始时受很薄而致密的氧化膜性质的影响。一旦金属处于“湿态 ”，即当金属表面形成连续的电解液膜时，就开始以氧去极化为主的电化 学腐蚀过程。在薄的锈层下氧的去极化在大气腐蚀中起着重要的作用。
8.1.3 影响大气腐蚀的主要因素
1．大气相对湿度的影响
空气中含有水蒸气的程度叫做湿度。水分愈多，空气愈潮 湿，通常以1m3空气中所含的水蒸气的克数来表示潮湿程 度，称为绝对湿度。在一定温度下空气中能包含的水蒸气 量不高于一定极限(不高于大气中的饱和蒸汽值)，温度愈 高，空气中达到饱和的水蒸气量就愈多。所以习惯用在某 一温度下空气中水蒸气的量和饱和水蒸气量的百分比来表 示相对湿度(RH)。当空气中的水蒸气量增大到超过饱和 状态，就出现细滴状的水露。
第五章金属在各种环境中的腐蚀
• 常用金属材料耐海水腐蚀性能见表：
8
2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
11
3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
12
第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
6
第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
7
2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
8
2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
11
3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
12
第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
6
第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
7
2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
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：
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。
金属腐蚀学习课件 金属在各种环境中的腐蚀
3．暂时性防护层和缓蚀剂；暂时性防护涂层，包括 各种防锈油、防锈脂、可剥性塑料等。 4．控制环境；主要是控制密封金属容器或非金属容 器内的相对湿度和充以惰性氮气或抽去空气，以使 制件与外围介质隔离。从而避免锈蚀，并使非金属 件防霉、防老化。其方法有充氮封存法，吸氧剂法 和干燥空气封存法等 。
防锈
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐
蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀
当Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液 膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大。 (3) 湿的大气腐蚀
当Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随 水膜厚度增加， V-逐渐减小。
石油磺酸钡 氧化石油脂 苯甲酸丁酯 变压器油
2% 1% 1% 余量
轴承，工具机械 室内封存防锈
（热涂型）
01号气 相防锈 纸
尿素
30%
苯甲酸钠 20%
亚硝酸钠 30%
蒸馏水 160%
钢，铜及其合金，
镀锌层，镀隔层
法兰件，硅钢片， 9号气
铝等组合件组成 相防锈 的仪器，仪表的 纸
库存及长期封存。
苯并三氮唑 50% 乌各托品 33% 苯甲酸铵 17% 蒸馏水 300%
(1)各种金属耐大气腐蚀性能 普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐
蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐 蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。
部分金属大气腐蚀速度（mm/y)
m/s
g/m2.n
0
金属腐蚀机理(共10张PPT)
金属腐蚀机理
点蚀有大有小，一般情况下，点蚀的深度要比其直径大的多。
腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态.
这是因为在金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
GB/T6461-2002
QB/T 3832-1999
金属腐蚀机理
金属材料腐蚀的分类： 1点蚀
2 缝隙腐蚀 3 应力腐蚀 4 腐蚀疲劳
5 晶间腐蚀
6 均匀腐蚀
7 磨损腐蚀（冲蚀）
8 氢脆
金属腐蚀机理
正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-
这是点因蚀为在：金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
负极（Fe）：负2极Fe（- 4Fee=）2F：e22+Fe - 4e = 2Fe2+
点这蚀是又 因称为坑在蚀金正和属极小表孔面（腐缺C蚀陷）。处：易漏2H出机2O体金+ 属O，2使+其4呈e活=化4状O态H，- 而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
定义：各类金属结构一般在大气干湿交替或浸水条件下工作，金属与水或电解质溶液接触，极易发生电化学反应而受到的破坏。
Fe（OH）2
Fe2O3(铁红即肉眼可见的红锈)
正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-
《腐蚀的基本知识》课件
《腐蚀的基本知识》PPT 课件
本课程将介绍腐蚀的定义和原理，腐蚀的分类和常见形式，以及腐蚀带来的 影响和危害。我们还将探讨腐蚀的预防和控制方法，并通过实例和案例分析 加深理解。最后，我们将讨论常见的腐蚀材料和应用领域。
腐蚀的定义和原理
腐蚀定义
腐蚀是指金属在与环境接触时逐渐 被侵蚀和破坏的过程。
腐蚀原理
腐蚀的影响和危害
设备损坏
腐蚀可以导致设备结构的破坏和功能的丧失。
安全隐患
腐蚀可能导致设备故障，引发火灾、爆炸或其他安 全事故。
资源浪费
腐蚀会导致金属材料的损失，造成资源浪费。
环境污染
腐蚀过程释放出的化学物质会对环境造成污染。
腐蚀的预防与控制方法
设计防腐
选择耐腐蚀材料，采用合理的设 计和处理方法。
保护涂层
使用涂层来隔离金属与环境直接 接触。
输入抗腐化措施
通过添加阻止腐蚀的化学物质或 改变环境条件来防止腐蚀。
腐蚀实例和案例分析
腐蚀实例
展示不同金属在不同环境中的腐蚀 状况。
腐蚀案例分析
腐蚀案例研究
分析腐蚀对管道系统和设备的影响。 研究腐蚀对汽车结构的损害和维护 方法。
常见的腐蚀材料和应用领域
钢铁 铝合金 镀锌钢
建筑、桥梁、汽车 飞机、汽车、电子设备 管道、船舶、太阳能
结语和总结
腐蚀是一个普遍存在的问题，但我们可以通过预防和控制措施来减少其影响。了解腐蚀的原理和掌握防腐技术是重 要的。希望通过本课程，您能更好地理解和应对腐蚀问题。
腐蚀是由于金属与环境中的化学物 质相互作用引起的。
腐蚀因素
腐蚀受多种因素影响，包括湿度、 温度、氧气和其他化学物质的存在。
腐蚀的分类和常见形式
本课程将介绍腐蚀的定义和原理，腐蚀的分类和常见形式，以及腐蚀带来的 影响和危害。我们还将探讨腐蚀的预防和控制方法，并通过实例和案例分析 加深理解。最后，我们将讨论常见的腐蚀材料和应用领域。
腐蚀的定义和原理
腐蚀定义
腐蚀是指金属在与环境接触时逐渐 被侵蚀和破坏的过程。
腐蚀原理
腐蚀的影响和危害
设备损坏
腐蚀可以导致设备结构的破坏和功能的丧失。
安全隐患
腐蚀可能导致设备故障，引发火灾、爆炸或其他安 全事故。
资源浪费
腐蚀会导致金属材料的损失，造成资源浪费。
环境污染
腐蚀过程释放出的化学物质会对环境造成污染。
腐蚀的预防与控制方法
设计防腐
选择耐腐蚀材料，采用合理的设 计和处理方法。
保护涂层
使用涂层来隔离金属与环境直接 接触。
输入抗腐化措施
通过添加阻止腐蚀的化学物质或 改变环境条件来防止腐蚀。
腐蚀实例和案例分析
腐蚀实例
展示不同金属在不同环境中的腐蚀 状况。
腐蚀案例分析
腐蚀案例研究
分析腐蚀对管道系统和设备的影响。 研究腐蚀对汽车结构的损害和维护 方法。
常见的腐蚀材料和应用领域
钢铁 铝合金 镀锌钢
建筑、桥梁、汽车 飞机、汽车、电子设备 管道、船舶、太阳能
结语和总结
腐蚀是一个普遍存在的问题，但我们可以通过预防和控制措施来减少其影响。了解腐蚀的原理和掌握防腐技术是重 要的。希望通过本课程，您能更好地理解和应对腐蚀问题。
腐蚀是由于金属与环境中的化学物 质相互作用引起的。
腐蚀因素
腐蚀受多种因素影响，包括湿度、 温度、氧气和其他化学物质的存在。
腐蚀的分类和常见形式
第四章金属在各种环境下腐蚀
I： 路轨（阳极） 土壤 管线（阴极）； II： 管线（阳极） 土壤 路轨（阴极）。
两个串联 的电解池
杂散电流腐蚀: 当杂散电流流过埋在土壤中的管道、电缆等，进入大地处的阳极端出现的腐蚀。 交流电也会引起杂散电流腐蚀，但破坏要弱得多。 频率为60Hz交流电的作用约为直流电的1％
微生物的影响 在缺氧的土壤条件下，有利于某些微生物的生长。细菌生命活动间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。
淡水腐蚀的影响因素 pH影响
溶氧的影响
水温的影响 温度增加，溶氧降低 温度增加，化学反应加快
流速的影响 氧增多 钝态
海水腐蚀 海水中主要盐类的含量
把海水看作是3.5％的NaCl溶液
海水的特性： 1、含盐量高， 2、海水有很高的电导率，远远超过河水和雨水 3、海水温度在0-35℃变化 4、海水中pH通常为8.1-8.3 5、海水表层氧的浓度（5-10）×10-6
淡水和海水腐蚀
淡水腐蚀 河水、湖水、地下水等含盐量少的天然水。 世界河水溶解物的平均值％
淡水腐蚀机理 阳极反应：Fe → Fe 2 + + 2 e 阴极反应：O 2+ 2H 2O + 4e → 4OH − 溶液中：Fe2+ + 2OH − → Fe(OH) 2 进一步氧化：4Fe(OH) 2 + O2 + 2H 2O → 4Fe(OH)3 形成铁锈：2Fe (OH)3 − H 2O → Fe 2O3 . H2 O Fe( OH)3 − H2 O → FeOOH 氧去极化的电化学腐蚀过程，通常受阴极过程控制
潮大气腐蚀 当大气中的相对湿度足够高，在金属表面存在着肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀。 电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大
湿大气腐蚀 相对湿度接近于100％ 金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜时发生的腐蚀。 氧扩散困难，腐蚀速度下降。 水膜厚>1mm，金属全浸在电解质溶液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
两个串联 的电解池
杂散电流腐蚀: 当杂散电流流过埋在土壤中的管道、电缆等，进入大地处的阳极端出现的腐蚀。 交流电也会引起杂散电流腐蚀，但破坏要弱得多。 频率为60Hz交流电的作用约为直流电的1％
微生物的影响 在缺氧的土壤条件下，有利于某些微生物的生长。细菌生命活动间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。
淡水腐蚀的影响因素 pH影响
溶氧的影响
水温的影响 温度增加，溶氧降低 温度增加，化学反应加快
流速的影响 氧增多 钝态
海水腐蚀 海水中主要盐类的含量
把海水看作是3.5％的NaCl溶液
海水的特性： 1、含盐量高， 2、海水有很高的电导率，远远超过河水和雨水 3、海水温度在0-35℃变化 4、海水中pH通常为8.1-8.3 5、海水表层氧的浓度（5-10）×10-6
淡水和海水腐蚀
淡水腐蚀 河水、湖水、地下水等含盐量少的天然水。 世界河水溶解物的平均值％
淡水腐蚀机理 阳极反应：Fe → Fe 2 + + 2 e 阴极反应：O 2+ 2H 2O + 4e → 4OH − 溶液中：Fe2+ + 2OH − → Fe(OH) 2 进一步氧化：4Fe(OH) 2 + O2 + 2H 2O → 4Fe(OH)3 形成铁锈：2Fe (OH)3 − H 2O → Fe 2O3 . H2 O Fe( OH)3 − H2 O → FeOOH 氧去极化的电化学腐蚀过程，通常受阴极过程控制
潮大气腐蚀 当大气中的相对湿度足够高，在金属表面存在着肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀。 电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大
湿大气腐蚀 相对湿度接近于100％ 金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜时发生的腐蚀。 氧扩散困难，腐蚀速度下降。 水膜厚>1mm，金属全浸在电解质溶液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
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4.1.2.2 腐蚀机理
• 大气腐蚀条件不同，锈层成分和结构是很复杂。
• Evans认为大气腐蚀的锈层处在潮湿条件下，锈
层起强氧化剂作用,在锈层内阳极反应发生在金
属/Fe3O4界面上：
•
Fe → Fe2+ +2e
(4-3)
• 阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上:
• 6FeOOH + 2e → 2 Fe3O4 + 2H2O
• 锈层参与了阴极过程。
(4-4)
• 锈层内发生Fe3+→Fe2+的还原反应，锈层参与了 阴极过程。
• 锈层干燥时，外部气体相对湿度下降时，锈层和 底部基体钢在大气中氧的作用下，锈层重新氧化 成Fe3+的氧化物；
• 在干湿交替的条件下，锈层加速钢腐蚀过程。
• 碳钢锈层结构一般分内外两层：
• 内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致 密，主要由致密的带少许Fe3O4晶粒和非晶 FeOOH构成；
方法是非常必要的。
4.1.1 大气腐蚀的分类
• 全球范围大气主要成分几乎不变的，其中的水分含量 将随地域、季节、时间等条件而变化。
• 参与大气腐蚀过程的是氧和水气，二氧化碳。根据金 属表面的潮湿程度的不同，把大气腐蚀分为三类:
1)干大气腐蚀 干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层 时的腐蚀。特点是在金属表面形成不可见的保护性氧 化膜(1~10nm)和某些金属失泽现象。
• 石油、煤等燃科的废气中含SO2最多，在城市和 工业区SO2的含量可达0.1~100mg/m3。
1)Air很纯, 很小, 随湿度增加仅有轻微增加。 2)污染空气，相对湿度<70%时，长期暴露， V 也
很小；有SO2存在，当相对湿度略>70%，腐蚀 速度急剧增加。 3)硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。
• >临界湿度, 水膜形成, 电化学腐蚀, V 急增.
• 大气中SO2对不耐H2SO4腐蚀的金属，如Fe、 Zn、Cd 、Ni影响显著。
大气中SO2含量对碳钢腐蚀速度的影响
SO2促进金属大气腐蚀的机制
• SO2的腐蚀作用机制是硫酸盐穴自催化过程。 • 主要有两种方式：
3)区域III 水膜厚度增加到1mm时，发生湿的大气腐蚀， 氧通过该膜扩散到金属表面显著困难，因此腐蚀速度 明显下降。
4)区域IV 金属表面水膜厚度大于1mm，相当于全浸在 电解液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变。
• 通常所说的大气腐蚀是指在常温下潮湿空气中的腐蚀
4.1.2 大气腐蚀机理
• 特点是金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程， 规律符合电化学腐蚀规律。
• 铜、银等在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。
2)潮大气腐蚀 潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于 100%的大气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层 (10nm~1μm)发生的腐蚀。如铁没受雨淋也会生锈。
大气腐蚀的分类
3)湿大气腐蚀 湿大气腐蚀指金属在相对湿度>100%， 如水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上， 表面存在肉眼可见的水膜(1μm ~1mm)发生的腐蚀。
大气腐蚀的电化学过程
• 薄液膜下,阳极过程受较大阻滞，氧更易到达金 属表面，生成氧化膜或氧吸附膜，阳极处钝态。
• 阳极钝化及金属离子化过程困难造成阳极极化。 • 液膜增厚，湿大气腐蚀，氧到达金属表面有一个
扩散过程，腐蚀过程受氧扩散过程控制。 • 潮大气腐蚀主要受阳极过程控制； • 湿大气腐蚀主要受阴极过程控制。
(4-6)
4FeSO4 + O2 + 6H2O → 4FeOOH + 4 H2SO4 (4-7)
H2SO4 +2Fe + O2 →FeSO4 + 2H2O
(4-8)
• Schwarz：锈层内FeSO4生成机构如图4-6所示的模型。
• 锈层的保护能力受其形成时占主导地位的条件影响。
• 常用金属在不同大气环境中的平均腐蚀速度
A-纯净空气; B-有(NH4)2SO4; C-0.01%SO2; D-(NH4)2SO4+0.01%SO2; E-烟粒+0.01%SO2
图4-4 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿度的关系
• 污染Air，<临界湿度，金属表面没有水膜， 金属受化学作用引起的腐蚀，V 很小。
• 一是部分SO2在空气中能直接氧化成SO3，SO3 溶于水形成H2SO4；
• 二有一部分SO2吸附在金属表面上，与Fe作用生 成易溶的硫酸亚铁；
• FeSO4进一步氧化，因强烈水解生成H2SO4； • H2SO4再与Fe作用，以循环方式加速腐蚀。
锈层中硫酸盐穴的作用
• 其反应如下: Fe + SO2 + O2 → FeSO4
4 金属在各种环境中的腐蚀
4.1 金属在大气中的腐蚀 • 金属材料或构筑物在大气条件下发生化学或电
化学反应引起材料的破损称为大气腐蚀。 • 大气腐蚀是常见的腐蚀。全世界在大气中使用
的钢材量一般超过其生产总量的60％。 • 如钢梁、钢轨、各种机械设备、车辆等都是在
大气环境下使用。 • 大气腐蚀损失金属≥ 50％总腐蚀量； • 了解和研究大气腐蚀的机理、影响因素及防止
• 外层由疏松的结晶α-FeOOH和γ-FeOOH构成。
锈层生成的动力学规律
• 锈层生成的动力学曲线遵循幂定律；
P＝Ktn
(4-5)
• P-失重量，K-常数，t-暴露时间，n-常数。
4.1.3 工业大气中金属腐蚀特点
• 工业大气中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加 大气的腐蚀作用，加快金属的腐蚀速度．
4.1.2.1 大气腐蚀的电化学过程
• 金属表面形成连续电解液薄层时, 大气腐蚀的阴 极过程主要是氧去极化。
• 阴极过程： O2 + 2H2O +4e → 4OH- (4-1)
• 阳极过程： Me → Men+ + ne
(4-2)
• 铁、锌等金属全浸在还原性酸溶液中,阴极过程 主要是氢去极化，城市污染的大气所形成的酸 性水膜下，它们腐蚀主要是氧去极化腐蚀。
• 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系见图4-1。 •
腐蚀速度与水膜厚度的规律
1)区域I 金属表面只有约几个水分子厚(1~10nm)水膜， 没有形成连续的电解质溶液，干的大气腐蚀．腐蚀速 度很小。
2)区域II 金属表面水膜厚度约在1μm时，由于形成连续 电解液层，腐蚀速度迅速增加，发生潮的大气腐蚀。