金属腐蚀的基本原理
合集下载
相关主题
- 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)。
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。
腐蚀原电池的类型
异种金属接触形成电偶电池 宏 观 金属处于不同浓度的介质中形成浓差电池
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。
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。
。
•物理腐蚀
金属腐蚀基本原理
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：
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
3.1金属材料的本身
内因
•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
•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
g /m2·h
VL = 8.76 V —/ d
mm/a
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
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
微观组织不均匀
观
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：
金属腐蚀基本原理
２、 腐蚀的电化学原理 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 =ZnCl2 + H2 ↑
阳极 Zn
→ Zn2+ + +2e
阴极 2H＋ +2e →
H2 ↑
e
阳极
Zn=Zn2++2e
阴极 2H++2e=H2
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。
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
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。
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Βιβλιοθήκη Baidu”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。
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
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
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。
腐蚀原电池的类型
异种金属接触形成电偶电池 宏 观 金属处于不同浓度的介质中形成浓差电池
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。
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。
。
•物理腐蚀
金属腐蚀基本原理
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：
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
3.1金属材料的本身
内因
•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
•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
g /m2·h
VL = 8.76 V —/ d
mm/a
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
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
微观组织不均匀
观
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：
金属腐蚀基本原理
２、 腐蚀的电化学原理 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 =ZnCl2 + H2 ↑
阳极 Zn
→ Zn2+ + +2e
阴极 2H＋ +2e →
H2 ↑
e
阳极
Zn=Zn2++2e
阴极 2H++2e=H2
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。
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
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。
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Βιβλιοθήκη Baidu”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。
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
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