金属腐蚀PPT整理版

n 26.8 10 4 A I a 阳极电流密度( A / cm 2 ) Ia v v - - 用质量损失表示的腐蚀速率( g / m 2 h) A - 金属的原子量 n - 金属的化合价
1
I 10 2 10 4 ( A / cm 2 ) S 100 AI 65.4 10 4 v a 1.22( g /( m 2 h)) 4 nF 2 26.8 10 v 8.76 1.22 vL 8.76 1.51(mm / a ) 7.1 Ia
合金成分
碳： 奥氏体不锈钢中含碳量越高，产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩大， 晶间腐蚀倾向越大。 Cr、Mo 含量增高，可降低 C 的活度，有利于减轻晶间腐蚀倾向； Ni、Si 等非碳化物形成元素降低 C 在奥氏体中的溶解度，促进 C 的扩散和碳化物的 析出，增加晶间腐蚀倾向。 Ti、Nb：Ti 和 Nb 与 C 的亲合力大于 Cr 与 C 的亲合力，因而在高温下能先于 Cr 形成 稳定的 TiC 和 NbC，从而大大降低了钢中的固溶 C 量，使 Cr23C6 难以析出，降低了不 锈钢晶间腐蚀倾向。 B：在不锈钢中加入 0.004－0.005%的 B 可降低晶间腐蚀的敏感性，这可能是 B 在晶 界的吸附减少了 C、P 在晶界的偏聚之故。 黄铜脱锌
简单整理 （最后一章没有） 、 、上课最后一章也考 但是没听 老师最后也没划重点。 。 。
最重要、最常见、基本的损坏形式：腐蚀、磨损和断裂； 腐蚀现象的特点：自发性、普遍性、隐蔽性 常见的局部腐蚀包括：点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀 断裂、腐蚀疲劳、氢脆等。
Ia
I S
4
点蚀发生的条件
1．材料条件： 点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上（如不锈钢、Al 及 Al 合金）或表面有阴 极性镀层的金属上（如镀 Sn、Cu 或 Ni 的碳钢表面） 。 原因：当钝化膜或阴极性镀层局部发生破坏时，未破坏区和破坏区的金属形成了大阴 极、小阳极的“钝化－活化腐蚀电池”，使腐蚀向基体纵深发展而形成蚀孔。 2．介质条件： 对处于钝态的金属，点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中。 卤素离子容易引起点蚀。 按照引起点蚀作用大小排列为： － － － Cl >Br >I 原因： 卤素离子在金属表面不均匀吸附, 导致钝化膜的不均匀破坏， 诱发点蚀。 3．对于钝态金属来说，点蚀发生需要满足电位条件 金属的电位在特定的电位以上才会发生点蚀，该电位为点蚀临界电位、击穿电位或 点（孔）蚀电位 Eb。 理论阳极极化曲线回扫，又达到钝态时对应的电位为再钝化电位或保护电位 Ep 当 E>Eb 时，点蚀迅速发生和发展； 当 Ep<E<Eb 时，不产生新的蚀孔，已 有的蚀孔可继续发展； 当 E<Ep 时，不发生点蚀。 Eb 值越高，材料耐点蚀性能越好； Eb 与 Ep 越接近，表示钝化膜修复能力 越强。 控制点蚀的措施 1．改善介质条件： ＋ ＋ 降低溶液中的 Cl-含量；减少氧化剂(除氧、防止 Fe3 及 Cu2 存在)；降低温度；提高 pH 值；增加溶液流动性等可减少孔蚀的发生。 2．选用耐点蚀的合金材料： 近十几年来发展了很多耐点蚀不锈钢， 含有较多的 Ni 和 Mo， 含有 N， 碳含量低于 0.03%. 发展高 Cr、Mo、低 C（<0.03%）的不锈钢。双相不锈钢及高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良 好；Ti 和 Ti 合金。 3．对材料表面进行钝化处理，提高其钝化膜的稳定性，即提高材料的钝态稳定性； 4．阴极保护：使电位低于 Eb，最好低于 Ep，使不锈钢处于稳定钝化区。实际上应用比较困 难； 5. 使用缓蚀剂。特别在封闭系统中使用缓蚀剂最有效，用于不锈钢的缓蚀剂有硝酸盐、铬 酸盐、硫酸盐和碱，最有效的是亚硫酸钠。 缝隙腐蚀的特征 1．可发生在所有的金属和合金上，特别容易发生在靠钝化耐蚀的金属材料表面。 － 2．介质可以是任何酸性或中性的侵蚀性溶液，而含有 Cl 的溶液最易引发缝隙腐蚀。 3．与点蚀相比，同一种材料更容易发生缝隙腐蚀。当 Ep<E<Eb 时，原有的蚀孔可以发展， 但不会产生新的蚀孔；而缝隙腐蚀在该电位区间内，既能发生，又能发展。缝隙腐蚀的临界 电位比点蚀电位低。
（4）当 Fe 的电位为+0.4V 时，Fe 处于钝化区，表面生成一层 Fe2O3 钝化膜，Fe 不被腐蚀。 3、氢去极化腐蚀的特点 阴极材料的性质对腐蚀速率的影响很大。 溶液的流动状态对腐蚀速率的影响较小。 阴极面积增加，腐蚀速率加快。 氢离子浓度增加，温度升高，均会加剧氢去极化腐蚀。 1、氧去极化腐蚀的必要条件： 溶液中必须有氧存在； 金属阳极的电位必须低于氧的平衡电位。
6
黄铜脱锌的特征
黄铜脱锌即是 Zn 被选择性溶解，留下了多孔的富 Cu 区，从而导致合金强度大大下 降。 脱锌后合金的颜色由黄色变为紫红色，但其总尺寸改变不大。 脱锌有两种形态：一种是均匀的、层状腐蚀型的，另一种是不均匀的带状或塞状腐 蚀。 一般来说，锌含量较高的黄铜在酸性介质中易发生均匀或层状脱锌；而锌含量较低 的黄铜在一些弱酸性或中性、碱性介质中易发生带状或塞状脱锌。 黄铜的组织结构和成分是重要的影响因素。黄铜中锌含量越高，脱锌倾向和腐蚀速 率也越大。 铸铁的石墨化腐蚀 石墨是阴极，铁素体为阳极
阳极反应： 2Fe - 4e 2Fe2 阴极反应：在中性和碱性溶液中：O2 2H 2O 4e 4OH 在酸性溶液中：O2 4H 4e 2H 2O
（2）较强酸性，析氢腐蚀。
阳极反应：Fe Fe2 2e 阴极反应： 2H 2e H 2
3、把 a、 b、c、d 四个金属片浸泡在稀硫酸溶液中， 用导线两两相连组成各种原电池，若 a、 b 相连，则 a 为负极；c、d 相连，c 为负极；a、c 相连，c 为正极；b、d 相连，b 为正极， 则这四种金属的活泼性顺序为（ ） 。 a、a>b>c>d； b、a>c>d>b； c、c>a>b>d； d、b>d>c>a。 答：b。金属的活泼性越高，电位越负，在原电池中越易作阳极。Leabharlann 阳极反应：Fe Fe 2e
阴极反应： 2H 2e H 2
（3）当 Fe 的电位为-0.3V 时，Fe 处于 a 线以上的腐蚀区，即处于 Fe2+和 H2O 的稳定区。在 该条件下，铁将发生吸氧腐蚀。其电极反应为：
阳极反应：Fe Fe2 2e
1 阴极反应： O 2 H 2 O 2e 2OH2
1、正确选材和合理设计： 2、采用电化学保护 3、改变腐蚀环境： 4、材料与腐蚀环境隔绝处理： 金属的腐蚀实质是金属和介质发生氧化还原反应。
点 A 处于免蚀区，不会发生腐蚀。 点 B 处于腐蚀区，且在氢线以下，即处于 Fe2+和 H2 的稳定区。在该条件下，铁将发 生析氢腐蚀。其电极反应为：
7
材料发生 SCC 的实例 1. 碳钢、低合金钢的碱脆 2. 碳钢、低合金钢的硝脆 3. 奥氏体不锈钢的氯脆 4. 铝合金的 SCC 5. 铜合金的 SCC
在中性和碱性溶液中：O2 2H 2O 4e 4OH 在酸性溶液中：O2 4H 4e 2H 2O
2、氧去极化腐蚀的特征 氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更易发生； 氧去极化腐蚀速率受氧浓差极化的控制； 氧具有双重作用。
3
把一个铁块浸在 70%硝酸中，无反应； 往容器中加水，使硝酸浓度降低至 30%，铁块无反应； 把另一个铁块直接浸在 35%硝酸中，铁块剧烈反应。 钝化现象： 金属或合金在一定条件下， 或经过一定的处理， 失去了原来的化学活性， 其腐蚀速率明显降低的现象。 1、下列各种情况，铁片腐蚀的速度由快到慢的顺序是（ ） ，已知金属 的电位序是 Zn<Fe<Sn<Cu。
金属和合金发生 SCC 必须同时具备三个基本条件:
（1） 、特定的合金成分结构（敏感材料） （2） 、拉应力 （3） 、特定的腐蚀介质
应力腐蚀开裂的特征
1．敏感金属或合金： 几乎所有的金属或合金在特定的介质中都有一定的 SCC 敏感性。 合金比纯金属更容易发生 SCC。 2．特定环境介质： 每种金属或合金只对某些特定的介质有 SCC 敏感性，并不是任何介质都能引起 SCC； 通常合金在引起 SCC 的环境中是钝态的。 3.只有拉应力能引起 SCC： 应力来源： ①工作状态下材料承受外加载荷造成的工作应力； ②在生产、制造、加工和安装过程中在材料内部形成的热应力、形变应力等残余应力； ③裂纹内腐蚀产物的体积效应引起的残余应力； ④阴极反应形成的氢进入金属内部后产生的应力。 压应力能阻止和减缓应力腐蚀，但金属或合金表面在某些情况下压应力也能产生 SCC，但与拉应力相比，危险性小得多。 4.应力腐蚀开裂还发生在一定的电位范围内： SCC 发生有三个敏感电位区，即活化-阴极保护过渡区（区域 1） 、活化-钝化过渡区 （区域 2） 、钝化-过钝化电位区（区域 3） 。 钝化膜不稳定的区域。 5．SCC 属于滞后破坏: 材料在拉应力和腐蚀介质共同作用下，需要经过一定时间裂纹形核、裂纹亚临界扩展， 并最终达到临界尺寸后，发生断裂。 SCC 分为三个阶段： 孕育期：裂纹萌生阶段，即裂纹源成核所需时间，约占整个 SCC 时间的 90％左右。 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。 快速断裂期：裂纹达到临界尺寸后，受纯力学的作用，裂纹失稳瞬间断裂。
Fe 2H 2O HFeO2 3H 2e
作业 1：根据 25℃时 Fe-H2O 体系的电位-PH 图（Fe2+的活度为 10-6mol/L） ，当溶液的 PH 值为 7 时，Fe 在此溶液中分别处在 4 个不同电位-0.85V、-0.55V，-0.3V、+0.4V 时，铁处于何种状 态？并写出可能进行的电极反应。 答： （1）当 Fe 的电位为-0.85V 时，Fe 处于免蚀区，不会发生腐蚀。 （2）当 Fe 的电位为-0.55V 时，Fe 处于 a 线以下的腐蚀区，即处于 Fe2+和 H2 的稳定区。在 该条件下，铁将发生析氢腐蚀。其电极反应为： 2