第四章 金属在各种介质中的腐蚀 金属腐蚀教学课件
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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)
普通化学第四章-电化学与金属腐蚀
0.05917 lg c( Zn2） 2
0.05917 0.7618 lg 0.00100 2 = - 0.851V
例4.2 求高锰酸钾在pH=5.00 时的弱酸性介质中的电 极电势。设其中c(MnO4-) = c(Mn2+) =1.000mol•dm-3 ， T=298.15K。 解：在酸性介质中，高锰酸钾的电极反应和标准电 极电势值为： MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O θ =1.507V 根据题意，可得：
例如kmno浓度在从1000mol?dm3降低到1000105mol?dm3电对的电极电势从1507v降低到1034v43电动势与电极电势在化学上的应用431氧化剂和还原剂相对强弱的比较电极电势的大小反映了氧化还原电对中氧化态物质和还原态物质在水溶液中氧化还原能力的相对强弱
第 4 章 电化学与金属腐蚀
2、氧化态物质的浓度减小会使其电极电势变小， 会导致其氧化能力减弱；反之，增大氧化态物质的浓 度，会使其电极电势变大，会导致其氧化能力增强。
3、还原态物质的浓度减小会使其电极电势变大， 会导致其还原能力减弱；反之，增大还原态物质的浓 度，会使其电极电势变小，会导致其还原能力增强。 4、介质的酸碱性对含氧酸盐氧化性的影响较大。 一般来说，含氧酸盐在酸性介质中表现出较强的氧化 性。例如，KMnO4 作为氧化剂，当介质中的H+浓度 在从1.000 mol•dm-3降低到1.000 10-5 mol•dm-3 时， MnO4-/ Mn2+电对的电极电势从1.507V降低到1.034V。
（2）原电池的图式（符号、表达式）
原电池装置可用图式来表示，如： (-) Zn∣ZnSO4(c1)‖ CuSO4(c2)∣Cu (+) 规定：负极写在左边，正极写在右边 “‖” 表示盐桥，
金属腐蚀.ppt
2 面积效应 电偶腐蚀电池的阴阳极面积之比， 阴阳极
面积比增大，阳极腐蚀速度呈直线关系。 大阴极小阳极应避免
3 介质的导电性
介质导电率对电偶腐蚀影响很大，导电率高 腐蚀区域大，腐蚀面积减少，腐蚀不严重， 否则，腐蚀严重
四 防止
1 采用电位相近的金属相联接，避免大阴极 小阳极
2 不同金属连接，应加绝缘 3 不应采用多孔涂料，防止出现大阴极小
的回路
二 腐蚀过程及作用
阳极过程 阴极过程 电流的流动
三 类型
根据腐蚀电池中电极大小不同，可分为宏观 腐蚀电池和微观腐蚀电池
宏观腐蚀电池：电偶电池、浓差电池 浓差电池：金属离子浓差电池，氧浓差电池
电偶电池
在同一电解质溶液中，两种具有不同电极电 位的金属或合金通过电连接形成的腐蚀电池 称为电偶电池。
按环境分 大气、水和蒸汽、土壤、化学介质
按腐蚀形态分
全面和局部
局部包括：应力腐蚀破裂、点蚀、晶间腐蚀、 电偶腐蚀和缝隙腐蚀
第一章 金属腐蚀的基本原理
第一节 金属电化学腐蚀的电化学反应过程 电解质：能导电的溶液，几乎所有水溶液都是
电解质 一 电化学反应式 1 金属在酸中：活泼金属被腐蚀放出氢气
第二节 电偶腐蚀
电偶腐蚀：当两种具有不同电位的金属相互 接触，并浸入电解质溶液时，电位较负的金 属遭受腐蚀，电位较正的金属不腐蚀。
原因：两种金属电位差别较大。腐蚀越严重。
电偶序
金属在特定介质中电位不同，可以根据电偶 序表来判断，那种金属是阳极，那种是阴极。
三影响因素
1 环境 不同环境，金属电位可能不同， 甚至逆转
二 电极电位
电极：金属与电解质溶液构成的体系 电极电位：金属与溶液的电位差即该电极的
面积比增大，阳极腐蚀速度呈直线关系。 大阴极小阳极应避免
3 介质的导电性
介质导电率对电偶腐蚀影响很大，导电率高 腐蚀区域大，腐蚀面积减少，腐蚀不严重， 否则，腐蚀严重
四 防止
1 采用电位相近的金属相联接，避免大阴极 小阳极
2 不同金属连接，应加绝缘 3 不应采用多孔涂料，防止出现大阴极小
的回路
二 腐蚀过程及作用
阳极过程 阴极过程 电流的流动
三 类型
根据腐蚀电池中电极大小不同，可分为宏观 腐蚀电池和微观腐蚀电池
宏观腐蚀电池：电偶电池、浓差电池 浓差电池：金属离子浓差电池，氧浓差电池
电偶电池
在同一电解质溶液中，两种具有不同电极电 位的金属或合金通过电连接形成的腐蚀电池 称为电偶电池。
按环境分 大气、水和蒸汽、土壤、化学介质
按腐蚀形态分
全面和局部
局部包括：应力腐蚀破裂、点蚀、晶间腐蚀、 电偶腐蚀和缝隙腐蚀
第一章 金属腐蚀的基本原理
第一节 金属电化学腐蚀的电化学反应过程 电解质：能导电的溶液，几乎所有水溶液都是
电解质 一 电化学反应式 1 金属在酸中：活泼金属被腐蚀放出氢气
第二节 电偶腐蚀
电偶腐蚀：当两种具有不同电位的金属相互 接触，并浸入电解质溶液时，电位较负的金 属遭受腐蚀，电位较正的金属不腐蚀。
原因：两种金属电位差别较大。腐蚀越严重。
电偶序
金属在特定介质中电位不同，可以根据电偶 序表来判断，那种金属是阳极，那种是阴极。
三影响因素
1 环境 不同环境，金属电位可能不同， 甚至逆转
二 电极电位
电极：金属与电解质溶液构成的体系 电极电位：金属与溶液的电位差即该电极的
《金属的腐蚀》PPT课件
07 金属腐蚀的案例 分析与讨论
案例一：某桥梁钢构件的腐蚀问题
腐蚀现象描述
桥梁钢构件出现锈蚀、开裂、变形等现象。
原因分析
钢构件长期暴露在潮湿环境中，受到氧气、水分和氯离子的侵蚀，导致电化学腐蚀。
防护措施
采用耐候钢、镀锌钢等耐腐蚀材料，对钢构件进行定期除锈、喷漆等维护措施。
案例二：某化工厂管道的腐蚀与防护
危害
造成金属构件的突然断裂，引发严 重事故。
腐蚀疲劳
腐蚀疲劳裂纹
金属在交变应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂 纹。
腐蚀疲劳断裂
金属在腐蚀疲劳裂纹扩展至临界尺寸时发生的断 裂。
危害
降低金属构件的疲劳强度，缩短使用寿命，增加 维修成本。
04 影响金属腐蚀的有不同的耐腐蚀性，如不锈钢、铝合金等耐腐蚀性较 好。
复合缓蚀剂
将无机和有机缓蚀剂复配使用，发挥协同作用，提高缓蚀 效果。
电化学保护方法
阴极保护
利用外加电流使金属电位负移，成为阴极而得到保护，如牺牲阳极 法和外加电流法。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其电位正移并处于钝化状态从 而防止腐蚀。此方法适用于易钝化的金属体系。
电化学再活化
对于已经发生腐蚀的金属，通过电化学方法使其恢复到活化状态，然 后采取适当的防护措施。
06 金属腐蚀的实验 研究方法
失重法测腐蚀速率
原理
通过测量金属在腐蚀前后质量 的变化来评估腐蚀速率。
优点
简单易行，适用于各种金属和 腐蚀环境。
缺点
只能得到平均腐蚀速率，无法 反映局部腐蚀情况。
应用范围
广泛用于实验室和工业现场的 金属腐蚀研究。
电化学测试技术
原理
优点
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。
金属材料学不锈钢课件.ppt
火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
金属材料学不锈钢课件
5.5 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈 钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下：
① 具有很高的耐腐蚀性； ② 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； ③ 加热时没有同素异构转变，焊接性好； ④ 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆 倾向，有一定的热强性； ⑤ 不具有磁性； ⑥ 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。
金属材料学不锈钢课件
图 不锈钢组织状态图（焊后冷却）
金属材料学不锈钢课件
⑴ M不锈钢： 1Crl3~4Crl3等Crl3型， Crl7Ni2、9Cr18等
不
⑵ F不锈钢：如0Cr17Ti ，1Cr25Ti，
锈
00Cr27Mo等
钢 分 类
⑶ A不锈钢：具有单相A组织，如 0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等
金属材料学不锈钢课件
5.5.1 奥氏体不锈钢的成分特点
奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和 8Ni
的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。
Cr+Ni= 18+8=26
耐蚀电位接近n/8定 律中n=2的电位值
耐蚀性达到 较高的水平. Cr、Ni再↑, 更为优良
具有良好钝化性能 单相奥氏体组织
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理 马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
金属材料学不锈钢课件
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。
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
高中化学 人教版选修4 课件：第四章 第四节 金属的电化学腐蚀与防护(33张PPT)
是M－ne－===Mn＋ B．金属的化学腐蚀过程中电子由金属直接转移给氧化 剂，所以无电流产生 C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D．金属腐蚀时往往是化学腐蚀和电化腐蚀同时发生， 但主要是电化学腐蚀中吸氧腐蚀
栏 目 链 接
解析：金属腐蚀的实质是金属失去电子而损耗的过程，
故A正确；金属的化学腐蚀是金属和氧化性物质之间的氧化 还原反应，金属失电子而氧化剂得电子，电子由金属直接 转移给氧化剂，所以无电流产生，B正确；金属的腐蚀主要 是电化学腐蚀中吸氧腐蚀，D正确；金属发生化学腐蚀在酸 性条件下可以发生，在较强的氧化剂中也可以发生，C错误。 答案：C
(2) 同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为： 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3) 有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀＞有一定 保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极金属的腐蚀＞有外接 电源的阴极金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐 蚀越快。
栏 目 链 接
栏 目 链 接
要点二
金属的电化学防护
1．牺牲阳极的阴极保护法 原电池 原理，让被保护金属作________ 正极 ，另找一 应用________ 较强 的金属作________ 负极 。 种活泼性________
2．外加电流的阴极保护法
电解 原理，把被保护的钢铁设备作为________ 阴 极， 利用______ 阳 用惰性电极作为辅助________ 极。在电解质溶液里，接外加 直流 ________ 电源。
栏 目 链 接
哪种腐蚀为主？
提示：由于钢铁通常所处的外部环境干燥度较低，氧气
的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速 率高，所以钢铁主要是电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因 为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液。
栏 目 链 接
解析：金属腐蚀的实质是金属失去电子而损耗的过程，
故A正确；金属的化学腐蚀是金属和氧化性物质之间的氧化 还原反应，金属失电子而氧化剂得电子，电子由金属直接 转移给氧化剂，所以无电流产生，B正确；金属的腐蚀主要 是电化学腐蚀中吸氧腐蚀，D正确；金属发生化学腐蚀在酸 性条件下可以发生，在较强的氧化剂中也可以发生，C错误。 答案：C
(2) 同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的顺序为： 强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。
(3) 有无保护措施的：无保护措施的金属腐蚀＞有一定 保护措施的金属腐蚀＞牺牲阳极的阴极金属的腐蚀＞有外接 电源的阴极金属腐蚀。 (4)对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐 蚀越快。
栏 目 链 接
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要点二
金属的电化学防护
1．牺牲阳极的阴极保护法 原电池 原理，让被保护金属作________ 正极 ，另找一 应用________ 较强 的金属作________ 负极 。 种活泼性________
2．外加电流的阴极保护法
电解 原理，把被保护的钢铁设备作为________ 阴 极， 利用______ 阳 用惰性电极作为辅助________ 极。在电解质溶液里，接外加 直流 ________ 电源。
栏 目 链 接
哪种腐蚀为主？
提示：由于钢铁通常所处的外部环境干燥度较低，氧气
的存在又比较广泛，且原电池反应比一般的氧化还原反应速 率高，所以钢铁主要是电化学腐蚀，其次为化学腐蚀，又因 为钢铁表面一般不会遇到酸性较强的溶液。
金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版
8
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子，进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子，发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动，形成闭合回 路，维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
2024/3/28
19
缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等，通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜，
减缓金属的腐蚀速率。
2024/3/28
有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物，通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用，发挥协同作用，提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质，提高其 耐蚀性，如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层，提高金属的耐蚀性 能。
18
阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位，使其成为阴 极而得到保护，如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其 成为阳极并形成致密的氧化膜，从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期，降低成本，同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异，结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
2024/3/28
25
06
金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
2024/3/28
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子，进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子，发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动，形成闭合回 路，维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
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缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等，通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜，
减缓金属的腐蚀速率。
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有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物，通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用，发挥协同作用，提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质，提高其 耐蚀性，如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层，提高金属的耐蚀性 能。
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阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位，使其成为阴 极而得到保护，如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其 成为阳极并形成致密的氧化膜，从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期，降低成本，同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异，结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
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金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
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金属在各种环境中的腐蚀
O² 大气 土壤
金属
I:土壤孔隙中氧的 对流迁移区； II:土壤孔隙中氧的 扩散迁移区； III：液膜或腐蚀产 物中氧的扩散迁移 区；
氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程 根据ToMamoB 引自<Teopu> P369
影响土壤腐蚀性的因素
主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率。 ➢ 土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。 ➢ 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 ➢ 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土
上 端 距
2.4 3.1
离 3.7
（ 米 ）
4.3 4.9
5.5
6.1
飞溅区
美
国
潮汐区
耐 海
水
钢
Mariner
与
全浸区 碳
钢
的
试
验
海泥区
结
Mainer钢• 碳钢
果 （ 九
年
暴
露
）
6
5
4
3
2
海水腐蚀的特点
✓ 由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很 小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显 著的电偶腐蚀破坏。
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防锈
(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。
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
第四章电化学与金属腐蚀课件
电极名称
金属-金属 离子电极 氧化还 原电极 非金属非金属 离子电极
电极反应 Zn2+(aq)+2eZn(s)
电极符号 Zn|Zn2+
Pt | Fe2+(c), Fe3+(c)
Fe3+(aq) + e-
Fe2+(aq)
1 O (g)+H O(l)+2e – 2 2 2
2OH-(aq) Pt | O2(p)|OH-(c)
1mol电子 所带电量
从热力学的化学反应等温式中，可得到下式：
2-
SO3 + H2O → SO4 + 2H+ 右边多 1个O原子，左边加 1个H2O， 右边加2个H+
27
2-
步骤
(2)将反应分解为两个半反应方程式
1.使半反应式两边相同元素的原子数相等
+ → Mn2+ + 4H O MnO+ 8H 2 4
SO3 + H2O → SO4 + 2H+
2-
2-
2.用加减电子数方法使两边电荷数相等
金属-难 AgCl(s) +e溶盐电极
Ag(s) +Cl-(aq) Ag|AgCl|Cl-（C）
20
例：将Fe2+(aq)+Ag+(aq)
Fe3+(aq)+Ag组
成原电池，用电池图解式表示。
解：电对
Fe3+/Fe2+
Ag+/Ag Fe3+ (aq) +e- (-) Ag (s) (+)
氧化反应 Fe2+(aq) 还原反应 Ag+ (aq) +e-
金属-金属 离子电极 氧化还 原电极 非金属非金属 离子电极
电极反应 Zn2+(aq)+2eZn(s)
电极符号 Zn|Zn2+
Pt | Fe2+(c), Fe3+(c)
Fe3+(aq) + e-
Fe2+(aq)
1 O (g)+H O(l)+2e – 2 2 2
2OH-(aq) Pt | O2(p)|OH-(c)
1mol电子 所带电量
从热力学的化学反应等温式中，可得到下式：
2-
SO3 + H2O → SO4 + 2H+ 右边多 1个O原子，左边加 1个H2O， 右边加2个H+
27
2-
步骤
(2)将反应分解为两个半反应方程式
1.使半反应式两边相同元素的原子数相等
+ → Mn2+ + 4H O MnO+ 8H 2 4
SO3 + H2O → SO4 + 2H+
2-
2-
2.用加减电子数方法使两边电荷数相等
金属-难 AgCl(s) +e溶盐电极
Ag(s) +Cl-(aq) Ag|AgCl|Cl-（C）
20
例：将Fe2+(aq)+Ag+(aq)
Fe3+(aq)+Ag组
成原电池，用电池图解式表示。
解：电对
Fe3+/Fe2+
Ag+/Ag Fe3+ (aq) +e- (-) Ag (s) (+)
氧化反应 Fe2+(aq) 还原反应 Ag+ (aq) +e-
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▪ 在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝 化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀 受阴极极化控制
▪ 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此 腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。
析
出 30
H2 或 20
吸
1
收 10
O2 的
体
种
50 100 150 200
(cm3/dm2)
镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条
➢ II区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在， 开始了电化学腐蚀过程．腐蚀速度急剧增加。
➢ III区为可见的液膜层，III区相当于“湿大气腐蚀”。随 着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀 速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液 体中的腐蚀相同。
➢ 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的，随着气 候条件和相应的金属表面状态的变化，各种腐蚀形式可 以互相转换。
件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化
全浸
薄水膜 大气腐蚀
氧去极化
氢去极化
(根据ToMawoB)
(ų) (mA/cm2)
氧 还 原
1.2 1.0
反 0.8
应 速 度
0.6 0.4
0.2
0
150 氧 扩
150 散
层
2
120 厚
90 度
60
30
1
0
200
400
600
水膜厚度(ų)
铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反 应速度及氧扩散层厚度的关系
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。
盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还
具有强腐蚀性。
烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者 在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。
120 暴露55天
100 80 60 40 20 0
腐 蚀 增 120 量
80
40
E烟尘颗粒
+0.01%SO2
D硫铵颗粒
空气
1172
100
氮(N2) 879
75
氧 (O2) 氩(Ar)
269
23
水蒸汽 15
1.26
二氧化 8
0.70
碳
0.5
0.04
成分 毫克/米３
重量
氖(Ne)
14
12
氪(Kr)
4
3
氦(He)
0.8
0.7
氙(Xe)
0.5
0.4
氢(H2)
0.05
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷 P2.4
大气腐蚀机理
金属基底 微孔内
氧化物界面
氧化物外层
Fe Fe 2+ + 2e 3Fe 2+ + 2OH- +1/2O2 Fe3O4 +H2O 8FeOOH + 3Fe 2+ +2e 3 Fe3O4 + H2O 3 Fe3O4 +0.75 O2 + 4.5 H2O 9FeOOH
大气腐蚀的特点
▪ 氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。 即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的 主要地位。
春季测量
质
的数字
的
工业区：4.8
典
农村地区：2.1
型
内地工业区：冬天4.8夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4
浓
内地工业区：冬天7.9夏天5.3 沿海农村区：冬天57夏天18
毫克/升
度
工业区：冬天250夏天100 农村地区：冬天60夏天15
根据Meetham. 转引自Shreir ed.<Corrosion>
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3)
硫化氢(H2S)
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品)
尘粒
典型浓度，微克/米３
工业区：冬天350.夏天 100 农村地区：冬天100.夏天40
大
气
大约为SO2含量的10％
杂
工业区：1.5~90 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45
大气腐蚀原理
O2 O2
化学凝聚
H2O
毛细管凝聚
H2O
吸附凝聚
H2O
OH-
M
Mn+
ee
阴极反应：O2+ H2O + 4e 4OH— 阳极反应：Fe Fe2++2e
湿条件： 4Fe2O3 + Fe2++ 2e 3Fe3O4 干条件： 3Fe3O4 + 0.75 O2 4.5 Fe2O3
湿/干交替— 腐蚀不断发展
+0.01%SO2 大
C 含0.01%SO2 气
无颗粒
腐
B含硫铵颗盐粒 无SO2
蚀
A 纯净空气
20 40 60 80 10
相对湿度(%)
铁的大气腐蚀速度与 相对湿度的关系
(大气中含0.01%so2) 暴露55天的结果
30 50 60 80
90
99
相对湿度逐渐增大(到99%)
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防止大气腐蚀措施
（1） 选材－Mn钢，不锈钢，Al, Ti, Fe+Cu+P+Cr+N； （2） 表面覆盖保护层－表面处理、电镀、有机物涂覆 （3） 防锈油、防锈液、气相缓蚀剂、包装封存 （4） 吸氧 Na2SO3+ H2O + O2 Na2SO4 （5） 去水(除湿)
氧还原反应速度 氧扩散层厚度
(根据 Po3eHΦe∧b4)
大气腐蚀的影响因素
（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；日照量
（2）大气污染物质
SO2 ：能强烈促进Байду номын сангаас铁的大气腐蚀
▪
Fe + SO2 + O2 = FeSO4
▪
4FeSO4 + O2 +6H2O = 4FeOOH + 4H2SO4
▪
4H2SO4 + Fe + O2 = 4FeSO4 + 4H2O
第四章 金属在各种介质中的腐蚀
不同环境中腐蚀形式和机制 不同环境的规律性 不同环境腐蚀的控制
在自然和工业环境中，腐蚀介质种类 繁多，金属在不同腐蚀介质环境中， 其腐蚀的规律性不同，对实际腐蚀体 系的腐蚀规律要作具体分析。
大气的近似组成
（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2
成分
克/米３ 重量％
金属表面上的水膜
金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。 当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。 当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成 水膜，其原因有三： ◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水。
因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。
大气腐蚀的特点
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系
腐 蚀 速 度
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
水膜厚度
大气腐蚀速度随金属表面 水膜厚度的变化
I－ =100～1000A II－ = 1000A～1m III－ = 1m～1mm IV－ > 1mm
➢ I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形 成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学 腐蚀。
▪ 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此 腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。
析
出 30
H2 或 20
吸
1
收 10
O2 的
体
种
50 100 150 200
(cm3/dm2)
镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条
➢ II区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在， 开始了电化学腐蚀过程．腐蚀速度急剧增加。
➢ III区为可见的液膜层，III区相当于“湿大气腐蚀”。随 着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀 速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液 体中的腐蚀相同。
➢ 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的，随着气 候条件和相应的金属表面状态的变化，各种腐蚀形式可 以互相转换。
件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化
全浸
薄水膜 大气腐蚀
氧去极化
氢去极化
(根据ToMawoB)
(ų) (mA/cm2)
氧 还 原
1.2 1.0
反 0.8
应 速 度
0.6 0.4
0.2
0
150 氧 扩
150 散
层
2
120 厚
90 度
60
30
1
0
200
400
600
水膜厚度(ų)
铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反 应速度及氧扩散层厚度的关系
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。
盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还
具有强腐蚀性。
烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者 在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。
120 暴露55天
100 80 60 40 20 0
腐 蚀 增 120 量
80
40
E烟尘颗粒
+0.01%SO2
D硫铵颗粒
空气
1172
100
氮(N2) 879
75
氧 (O2) 氩(Ar)
269
23
水蒸汽 15
1.26
二氧化 8
0.70
碳
0.5
0.04
成分 毫克/米３
重量
氖(Ne)
14
12
氪(Kr)
4
3
氦(He)
0.8
0.7
氙(Xe)
0.5
0.4
氢(H2)
0.05
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷 P2.4
大气腐蚀机理
金属基底 微孔内
氧化物界面
氧化物外层
Fe Fe 2+ + 2e 3Fe 2+ + 2OH- +1/2O2 Fe3O4 +H2O 8FeOOH + 3Fe 2+ +2e 3 Fe3O4 + H2O 3 Fe3O4 +0.75 O2 + 4.5 H2O 9FeOOH
大气腐蚀的特点
▪ 氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。 即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的 主要地位。
春季测量
质
的数字
的
工业区：4.8
典
农村地区：2.1
型
内地工业区：冬天4.8夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4
浓
内地工业区：冬天7.9夏天5.3 沿海农村区：冬天57夏天18
毫克/升
度
工业区：冬天250夏天100 农村地区：冬天60夏天15
根据Meetham. 转引自Shreir ed.<Corrosion>
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3)
硫化氢(H2S)
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品)
尘粒
典型浓度，微克/米３
工业区：冬天350.夏天 100 农村地区：冬天100.夏天40
大
气
大约为SO2含量的10％
杂
工业区：1.5~90 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45
大气腐蚀原理
O2 O2
化学凝聚
H2O
毛细管凝聚
H2O
吸附凝聚
H2O
OH-
M
Mn+
ee
阴极反应：O2+ H2O + 4e 4OH— 阳极反应：Fe Fe2++2e
湿条件： 4Fe2O3 + Fe2++ 2e 3Fe3O4 干条件： 3Fe3O4 + 0.75 O2 4.5 Fe2O3
湿/干交替— 腐蚀不断发展
+0.01%SO2 大
C 含0.01%SO2 气
无颗粒
腐
B含硫铵颗盐粒 无SO2
蚀
A 纯净空气
20 40 60 80 10
相对湿度(%)
铁的大气腐蚀速度与 相对湿度的关系
(大气中含0.01%so2) 暴露55天的结果
30 50 60 80
90
99
相对湿度逐渐增大(到99%)
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防止大气腐蚀措施
（1） 选材－Mn钢，不锈钢，Al, Ti, Fe+Cu+P+Cr+N； （2） 表面覆盖保护层－表面处理、电镀、有机物涂覆 （3） 防锈油、防锈液、气相缓蚀剂、包装封存 （4） 吸氧 Na2SO3+ H2O + O2 Na2SO4 （5） 去水(除湿)
氧还原反应速度 氧扩散层厚度
(根据 Po3eHΦe∧b4)
大气腐蚀的影响因素
（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；日照量
（2）大气污染物质
SO2 ：能强烈促进Байду номын сангаас铁的大气腐蚀
▪
Fe + SO2 + O2 = FeSO4
▪
4FeSO4 + O2 +6H2O = 4FeOOH + 4H2SO4
▪
4H2SO4 + Fe + O2 = 4FeSO4 + 4H2O
第四章 金属在各种介质中的腐蚀
不同环境中腐蚀形式和机制 不同环境的规律性 不同环境腐蚀的控制
在自然和工业环境中，腐蚀介质种类 繁多，金属在不同腐蚀介质环境中， 其腐蚀的规律性不同，对实际腐蚀体 系的腐蚀规律要作具体分析。
大气的近似组成
（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2
成分
克/米３ 重量％
金属表面上的水膜
金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。 当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。 当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成 水膜，其原因有三： ◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水。
因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。
大气腐蚀的特点
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系
腐 蚀 速 度
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
水膜厚度
大气腐蚀速度随金属表面 水膜厚度的变化
I－ =100～1000A II－ = 1000A～1m III－ = 1m～1mm IV－ > 1mm
➢ I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形 成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学 腐蚀。