金属腐蚀与防护自然环境中的腐蚀概论
高二化学金属的腐蚀和防护知识点总结
高二化学金属的腐蚀和防护知识点总结金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀，是最常见的腐蚀形态。
不同金属在不同的环境状态下所受到的腐蚀影响是不一样的，一般产品的使用环境大致分为室内环境、室外环境和海洋气候环境3种。
(1)室内环境：空气中侵蚀金属的主要因素大多数是氧气。
但是当空气有一定的相对湿度(即所谓临界湿度)时才会发生重要的实际腐蚀作用。
一般临界湿度为60%～70%，超过临界湿度越大，则腐蚀作用越大。
在居住和工作房间中，夏季的相对湿度高，因而腐蚀作用比冬天大。
在山区和海洋地区，室内的相对湿度大多比平坦的内地高，腐蚀作用相对较大。
如果空气中不存在特别侵蚀的成分，那么腐蚀的量一般来说就比较小。
因此，腐蚀作用会由于尘埃的增加，空气中的气态杂质，特别是二氧化硫、酸雾(由燃烧气体产生八含硫有机化合物(厨房和餐室中八氨气(主要是厕所、木工场)等含量的增加而加剧。
更严重的腐蚀可能是由于制件和各种物体相接触而产生的，如接触汗水、木材(有机酸或浸湿剂)、纸张(酸、碱，氯化物和硫化物)等。
(2)室外环境：腐蚀影响的情况基本上同室内环境相似，它们的主要差别是室外环境大多数在这区域的内部也有显著的差别。
如果物体直接受到海水区域的细水雾粒作用，则腐蚀作用还会加快。
金属腐蚀的防护主要方法有：①改变金属的内部结构。
例如，把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。
②在金属表面覆盖保护层。
例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。
③电化学保护法。
因为金属单质不能得电子，只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极阴极，就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。
具体方法有：a.外加电流的阴极保护法。
利用电解装置，使被保护的金属与电源负极相连，另外用惰性电极做阳极，只要外加电压足够强，就可使被保护的金属不被腐蚀。
b.牺牲阳极的阴极保护法。
利用原电池装置，使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池。
发生原电池反应时，原金属做正极(即阴极)，被保护，被腐蚀的是外加活泼金属负极(即阳极)。
金属腐蚀与防护042-44-自然环境下的腐蚀
2H2O 2H 2OH
Fe 2OH FeOH 2
2H
1 2
O
2
2e
H2O
Fe
1 2
O
2
H
2
O
FeOH2
SWPI
腐蚀过程（土壤中）
随着电位的上升，氧的平衡分压增加，Fe
OH
将进一步氧化
2
成 Fe OH 3 。
阳极反应：
FeOH 2 2H2O 2FeOH 3 2H 2e
海洋环境换分为:
盐影类响&溅因浓海区素度洋、大潮气汐区区、、飞全
在保金护属层表特面形点成
阳极极除化了程细度菌小腐，腐蚀蚀以速度主要由阴极 反应过外程，中海的藻去、极化贝作类用控制
pH值（浸影响区不和大）海泥区 碳酸饱、和全大度浸陆区架分和为深浅海水区
溶解氧量
由 要于 比海 土等在水 壤海金电 中洋属阻 大生表率 得物面很 多小附，，着阻故腐蚀速率一般 海洋采碍油了平氧台与和金油气属输的送管道的防腐， 要特别接注触意，海会洋形大气成和氧飞溅带的特点
阴极反应：
1 2
O
2
H
2
O
2e
2OH
总反应：
2FeOH2
1 2
O2
H2O
2FeOH3
FeOH3 的酸性强于 Fe OH 2，故发生中和反应，生产盐和水：
中和
FeOH3 FeOH2 Fe3O4 4H2O 黑色锈
SWPI
金属在土壤中腐蚀的分类
（1）差异充气引起的腐蚀
SWPI
土壤的组成特性
《金属的腐蚀与防护》 讲义
《金属的腐蚀与防护》讲义一、金属腐蚀的概念与类型金属腐蚀，简单来说，就是金属材料在环境的作用下发生了性能的劣化和损坏。
这是一个广泛存在且影响重大的现象，从日常生活中的铁制品生锈，到工业设备的损坏，都与之密切相关。
金属腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
化学腐蚀是金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。
比如，金属在干燥的气体或非电解质溶液中发生的腐蚀，通常是因为金属与氧气、氯气等直接反应。
这种腐蚀在高温环境下较为常见，例如钢铁在高温下的氧化。
电化学腐蚀则是金属在电解质溶液中形成原电池而发生的腐蚀。
这是金属腐蚀中最为常见和危害最大的一种类型。
比如，钢铁在潮湿的空气中生锈，就是因为钢铁表面吸附了水膜，形成了无数微小的原电池，发生了电化学腐蚀。
二、金属腐蚀的原因金属腐蚀的发生，往往是由多种因素共同作用的结果。
首先，金属本身的性质是一个重要因素。
不同的金属在相同的环境中，其耐腐蚀性能可能有很大差异。
例如，金、铂等贵金属通常具有良好的耐腐蚀性，而铁、锌等相对活泼的金属则更容易被腐蚀。
其次，环境条件对金属腐蚀有着显著的影响。
湿度、温度、酸碱度、氧气含量等都会影响腐蚀的速率和程度。
潮湿的环境、酸性或碱性溶液、高氧含量等都容易加速金属的腐蚀。
再者，金属表面的状态也至关重要。
粗糙的表面、裂缝、划痕等缺陷会增加金属与介质的接触面积，从而加速腐蚀。
另外，微生物的存在有时也会促进金属的腐蚀。
某些微生物在代谢过程中产生的酸性物质或其他腐蚀性物质，会对金属造成损害。
三、金属腐蚀的危害金属腐蚀带来的危害不容小觑。
在经济方面，它会造成巨大的损失。
每年因金属腐蚀而报废的金属设备、金属制品数量惊人，这导致了大量的资源浪费和经济损失。
例如，桥梁、船舶、石油管道等大型设施的腐蚀维修和更换需要耗费巨额资金。
在安全方面，金属腐蚀可能引发严重的事故。
例如，腐蚀后的飞机零部件可能导致飞行事故，腐蚀的化工设备可能发生泄漏，造成环境污染和人员伤亡。
金属腐蚀与防护
铁钉渐 渐生锈
无现象
无现象
分 析
铁钉被 腐蚀 铁钉未被
腐蚀
由铁于钉无 未被O2，由 H2于O铁无
腐蚀
钉不能
被腐蚀
思考
为什么左边家用燃气灶的中心部位很容易 生锈，而右边的食品罐头放在南极近９０
年了，却很少生锈，你知道为什么吗？
一般情况下，温度的升高会加快化学反应速率。 因此，温度对化学腐蚀的影响较明显。
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条
水膜呈酸性。
件 CO2+H2O H2CO3
H++HCO
-
3
水膜呈中性或酸性很弱。
负极Fe(- ) Fe-2e- =Fe2+
2Fe-4e- =2Fe2+
电 正极C(+) 2H++2e- =H2↑ O2+2H2O+4e- =4OH-
极 总反应: Fe+2H+=Fe2+ +H2 ↑ 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2
请根据生活常识以及下图总结金属防 护常用的方法，并解释这些方法为什 么可以达到防止金属腐蚀的目的。
健身器材刷油漆 某些工具的“机械转动部位”涂 油脂（机油），为什么不能用油
漆
衣架和电线的外面包上一层塑料层
自行车的钢 圈和车铃是 在钢上镀上 一层既耐腐 蚀又耐磨的 Cr
金属腐蚀的防护
1、金属表面覆盖保护层 如涂油漆、油脂、塑料、陶瓷等，镀上一层耐腐
金属的腐蚀
（1）定义： 金属或合金与周围接触到的气体或液体 进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
（2）金属腐蚀的本质： 金属失去电子被氧化
金属原子 失e－
金属腐蚀与防护措施
金属腐蚀与防护措施金属腐蚀是指金属在特定环境条件下与周围介质发生一系列不可逆转的化学或电化学反应，导致金属表面质量和性能的变化。
腐蚀对于工业、制造和基础设施等各个领域都造成了巨大的经济损失。
为了延长金属的使用寿命和减少腐蚀带来的损害，各种防护措施得到了广泛的应用。
本文将讨论金属腐蚀的原因以及常见的防护措施。
一、金属腐蚀的原因金属腐蚀的主要原因是金属与外界环境中的化学物质相互作用，导致金属表面发生物理、化学或电化学的改变。
以下是金属腐蚀的几个常见原因：1. 氧化：金属与氧气反应会产生金属氧化物层，这层氧化物层可能会进一步被水和其他物质侵蚀，从而导致金属腐蚀。
2. 湿气：金属暴露在湿润的环境中，特别是含有盐类等腐蚀性物质的湿气中，容易发生腐蚀反应。
3. 酸碱腐蚀：金属与酸碱溶液接触会发生化学反应，破坏金属表面的结构和性能。
4. 电化学腐蚀：当金属处于电解质溶液中时，会发生电化学反应，从而引发金属腐蚀。
特别是存在电解质间隙效应或形成局部腐蚀的情况下，腐蚀会更为严重。
二、金属腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀，人们采取了多种防护措施，既包括表面防护措施，也包括合金改性和涂层防护等。
下面将列举一些常见的金属腐蚀防护措施：1. 电镀：通过电解的方法，在金属表面形成一层具有防护性的金属薄膜，如镀锌和镀铬等。
2. 钝化处理：将金属浸泡在含有腐蚀抑制剂的溶液中，形成一层钝化膜，提高金属的抗腐蚀性能。
3. 涂层：通过在金属表面涂覆一层具有防护性能的物质，如油漆、聚合物和橡胶等，来阻隔金属与外界环境的接触。
4. 合金改性：将其他金属或非金属元素与金属进行合金化，改变金属的组织结构和化学成分，提高其抗腐蚀能力。
5. 热处理：通过加热和冷却等工艺手段，改变金属的晶体结构，提高其物理和化学性能，提高抗腐蚀性能。
6. 阳极保护：通过将一个更容易被腐蚀的金属连接到需要防护的金属上，使其成为阳极，从而减少需要防护金属的腐蚀程度。
7. 控制环境：控制金属周围的环境条件，比如减少湿度、避免金属长时间暴露在潮湿、有害气体等恶劣环境中。
金属的腐蚀与防护基础知识
金属的腐蚀与防护基础知识引言材料在使用过程中会怎样？●•力学要求：强度韧性…●•功能要求：热电磁声光…●•环境适应性－是否耐腐蚀？失效：失去其应有的性能或作用2断裂：强度、力学破坏、瞬间破坏磨损：表面、力学-摩擦损坏、缓慢腐蚀：表面、化学-力学损坏、不可再生31. 腐蚀的基本概念20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀。
腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域塑料发胀或开裂，木头干裂或腐烂，花岗岩风蚀，水泥剥离脱落材料+ 化学+ 力学腐蚀51. 腐蚀的基本概念腐蚀定义：材料与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象。
环境---是指与材料体系直接接触的所用介质和气氛材料与环境的相互作用--包括化学反应、电化学反应、物理溶解、电磁辐射等。
材料的破坏---宏观上：材料质量流失、强度退化、开裂、穿孔、溶解、溶胀等；微观上：组织、结构或价态的改变材料的变质---是指材料的服役性能变差，如强度下降、弹性降低等。
腐蚀环境严格讲，所有环境都有一定的腐蚀性，所以周围介质就称之为腐蚀环境。
腐蚀环境对于腐蚀影响很大，如在无氧的盐酸中，铁会发生腐蚀而铜不发生腐蚀；在含氧的盐酸中，铁和铜都会发生腐蚀，但是铁的腐蚀速度大于铜的腐蚀速度。
苛刻的腐蚀环境：高温、高压、交流电场、低温、粉尘、酸、碱、盐等。
腐蚀程度和速度与腐蚀环境、作用时间、材质、结构、化学组成、形状、表面状况、受力情况等密切相关。
2.金属腐蚀的危害金属的腐蚀遍及国民经济和国防建设的各个领域，从日常生活到工农业生产，凡是使用金属材料的地方都存在腐蚀问题，对国计民生的危害十分严重。
2.金属腐蚀的危害材料腐蚀给国民经济带来巨大损失腐蚀造成资源和能源的浪费腐蚀造成设备的破坏事故危及人身安全腐蚀引起环境污染腐蚀阻碍了科技技术的发展9材料腐蚀给国民经济带来巨大损失经济损失包括直接损失和间接损失◆直接损失包括：①更换已被腐蚀的设备和构件以及用耐蚀合金代替腐蚀性能差的材料产生的费用；②采用涂层、镀层、阴极保护、缓蚀剂等保护措施带来的材料和人员费用；③干燥、贮存金属设备的费用。
金属的腐蚀与防护
金属的腐蚀与防护大家好，今天我们要探讨的话题是金属的腐蚀问题以及如何有效地进行防护。
金属在我们的日常生活中无处不在，从建筑结构到家用电器，金属制品都扮演着重要的角色。
然而，金属也很容易受到腐蚀的影响，导致使用寿命缩短、外观破损等问题。
那么，究竟什么是金属腐蚀，腐蚀的原因是什么呢？接下来，让我们一起来深入了解。
金属腐蚀是什么？金属腐蚀是指金属与周围环境发生化学反应，造成金属表面逐渐损耗或形成新的物质的过程。
最常见的金属腐蚀形式是金属氧化，即金属表面与氧气发生反应，形成金属氧化物。
这种反应会导致金属失去原有的性能，产生锈蚀、褪色等现象。
金属腐蚀的原因金属腐蚀的原因主要包括以下几个方面：湿度：高湿度环境会加速金属腐蚀的速度，特别是在潮湿的气候条件下。
化学物质：空气中的氧气、二氧化硫等化学物质会促进金属腐蚀的发生。
电解质存在：金属表面存在电解质时，会形成电化学腐蚀，加速金属损耗。
如何进行金属防腐？针对金属腐蚀问题，我们可以采取一些措施进行有效的防护：涂层保护：通过表面涂层，如漆、油漆、镀层等，形成一层保护膜，隔绝金属与外界环境的接触，起到防腐作用。
金属镀层：将金属表面镀上一层其他金属或合金，形成复合材料，提高金属抗腐蚀性能。
防护涂料：选择具有防腐效果的防护涂料，如含锌涂料、环氧树脂涂料等，提高金属耐腐蚀性。
金属腐蚀是一个普遍存在的问题，但我们可以通过科学的方法进行有效防护。
通过对金属腐蚀原理的了解，选择合适的防护措施，可以延长金属制品的使用寿命，保持其良好的外观和性能。
让我们一起关注金属腐蚀问题，为保护环境、延长金属产品的使用寿命而共同努力。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
金属材料的腐蚀与防护
金属材料的腐蚀与防护腐蚀是指金属在与周围环境接触时由于电化学反应而发生的物理和化学变化的过程。
金属腐蚀是一个普遍存在的问题，不仅造成财产损失，还对人类的健康和环境产生不良影响。
因此，关于金属材料的腐蚀与防护问题，各行业和领域都给予了高度重视。
一、腐蚀的原因和类型1. 腐蚀的原因金属腐蚀主要有两个原因。
一是金属与周围环境中的氧气、水等物质发生化学反应，生成氧化物等化合物；二是金属与电解质溶液发生电化学反应，形成阳极、阴极和电解质等电池原理。
2. 腐蚀的类型根据腐蚀形式的不同，可以将金属腐蚀分为四种类型：（1）干腐蚀：在无水或低湿度环境下发生，如金属在高温下与氧气反应产生氧化物。
（2）湿腐蚀：在潮湿环境中，金属表面吸湿形成水，与氧气反应形成氧化物。
（3）电化学腐蚀：与电解液或电解质接触时，金属与电解液形成阳极和阴极的电池反应。
（4）微生物腐蚀：由微生物产生的酸性物质或氧化物，与金属发生化学反应，导致腐蚀。
二、金属材料的常见腐蚀问题1. 铁的腐蚀铁是最常见的金属之一，容易发生腐蚀。
铁腐蚀的主要形式是生锈。
在湿润环境中，铁与氧气反应生成赤铁矿（Fe2O3·xH2O）或者磁性赤铁矿（Fe3O4），导致铁的表面产生氧化物层。
2. 铜的腐蚀铜也容易发生腐蚀，主要是由于与湿润环境中的硫化物、氯化物和氧化物形成腐蚀性物质。
铜腐蚀的结果是产生铜绿或黑色氧化物。
3. 铝的腐蚀铝在大气中会形成均匀的氧化铝膜，具有自我防护的能力，但在潮湿或受到酸性、碱性环境的侵蚀下，仍然容易发生腐蚀。
4. 不锈钢的腐蚀不锈钢是抗腐蚀性能较好的材料之一，但并不是不会腐蚀。
不锈钢的腐蚀主要是由于破坏了其表面的无氧化膜或者遭受强酸、强碱等腐蚀性物质的侵袭。
三、金属材料腐蚀防护方法为了延长金属材料的使用寿命，减少腐蚀引起的损失，人们采取了各种腐蚀防护措施。
1. 表面涂层金属表面涂层是最常见的一种腐蚀防护方法。
常见的涂层材料包括漆膜、金属覆层和非金属覆层等。
腐蚀与防护概论第四章 工业及自然环境中的腐蚀PPT
以氯盐为主的腐蚀环境中保护钢筋的措施
措施种类
钢筋材质及涂层
混凝土外加剂、 掺和料
措施内容
环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀合金钢 筋、不锈钢钢筋
钢筋阻锈剂、硅灰、细粉煤灰、其他外 加剂、掺和料、纤维添加剂等
混凝土表面封闭、 硅酮类、涂料、聚合物灰浆、聚合物浸
涂层
渍等
电化学方法
阴极保护、电化学除盐
维护
裂缝修补、清洗排水、控制防冻盐用量
定的腐蚀介质中才会发生。
易于发生应力腐蚀开裂的金属——介质体系
合金
介质
低碳钢
热硝酸盐溶液、过氧化氢
低合金钢
氢氧化钠、三氯化铁溶液
高强度钢 奥氏体不锈钢
蒸馏水、湿大气、硫化氢H2S 氯化物溶液、高温高压含氧纯水
铜合金 铝合金 钛合金
含SO2大气、氨溶液、三氯化铁 氧化钠水溶液、海水、含SO2大气
含Cl－、Br－、I－水溶液、甲醇
（l）由于充气不均匀引起的腐蚀
这主要指地下管线穿过结构不同和潮湿 程度不同的土壤带时，由于所接触的氧 浓度差别引起的宏电池腐蚀。
（2）由于杂散电流引起的腐蚀
电气火车、电车、电解槽、电焊机等直流电力系统 都可在土壤中产生杂散电流，使邻近的埋在地下的 金属构筑物，管道等都因这种杂散电流引起腐蚀 （也可以理解为在外电流作用下的电解）。
石油天然气生产包括油气开发和油气储运 两个局部。
油气开发局部的腐蚀：
主要包括钻井、采油和采气以及地面油气 集输系统腐蚀，如钻杆、油套管、抽油杆 的断裂、穿孔和挤毁。此外还包括油田注 水系统的腐蚀问题。
例如，塔里木的轮南油田其原始地层压力 在50MPa以上，温度为120℃左右，氯离子 含量高达130g/L，CO2分压0.7~3.5MPa。 这样恶劣的腐蚀环境对井下设备造成了十 分严重的腐蚀。
第5章金属在自然环境中的腐蚀
2. 锈蚀机理
由于大气腐蚀的条件不同，锈层的成分和结构往
往很复杂。一般认为，锈层对于锈层下基体铁的离子
化将起到强氧化剂的作用。Evans认为大气腐蚀的锈层
与了阴极过程。
锈蚀机理
当锈层干燥时，即外部气体相对湿度降低时，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，可见在干湿交替的条件下，锈层能加速钢 的腐蚀过程。
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，结构较紧密，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α－ FeOOH，γ－FeOOH构成。
第六章 金属在各种介质中的腐 蚀与防护
§6－1 金属在大气中的腐蚀与防护
一、大气腐蚀
在大气中使用的钢材量一般超过全世界钢产量的60％， 厂房的钢梁、桥梁、钢轨、各种机械设备、车辆以及 武器装备等金属材料都是在大气环境下使用。据估计， 因大气腐蚀而造成的损失约占总的腐蚀损失量的一半 以上。
定义金属与所处的自然大气环境间因环境因素而引 起材料变质或破坏的现象。
锈层生成的动力学规律：ΔW=Ktn ΔW-失重量 k-常数 t－暴露时间 n－常数
三、影响因素
（1）气候因素
①相对湿度：温度和相对湿度是引起金属在大气腐蚀 的重要原因。相对湿度是大气中的水蒸汽压与同一温 度下大气中饱和水蒸汽压的比值。每种金属都存在一 个腐蚀速度开始急剧增加的湿度范围，人们把大气腐 蚀速度开始急剧增大时的大气相对湿度值成为临界湿 度。对于钢、铁、铜、锌，临界湿度约在70-80％之 间。由图可见，湿度小于临界湿度时，腐蚀速度很慢， 几乎不被腐蚀。
金属腐蚀与保护
金属腐蚀与保护金属腐蚀是指在金属表面与周围环境接触时，由于化学或电化学反应而导致金属表面发生物理、化学变化的过程。
腐蚀不仅会降低金属的性能和寿命，还可能对设备、结构和环境造成严重的损害。
因此，研究金属腐蚀的机理和保护方法至关重要。
一、金属腐蚀的机理金属腐蚀的机理主要涉及三个方面：金属本身的化学性质、环境介质的特性以及电化学反应。
首先，金属自身的电化学性质决定了其在特定环境中的腐蚀倾向性。
其次，环境介质的特性如酸碱度、氧含量、湿度等会影响金属与环境的相互作用。
最后，电化学反应在金属腐蚀中起到至关重要的作用，其中包括阳极反应和阴极反应。
二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。
化学腐蚀是指金属与化学试剂发生直接的氧化或还原反应，如金属被酸侵蚀。
电化学腐蚀则是通过金属与电解质溶液形成的电池系统触发的腐蚀过程，如金属离子在溶液中被还原或氧化。
三、金属腐蚀的影响因素金属腐蚀受到多种因素的影响，包括金属材料的特性、环境介质的性质、温度、湿度、氧含量、悬浮物和污染物的存在、金属表面的形貌和处理等。
不同金属在不同环境中的腐蚀性能也会有所不同。
四、金属腐蚀的常见保护方法为了延长金属的使用寿命和减少腐蚀带来的损失，我们可以采取一系列的保护方法。
以下是几种常见的金属腐蚀保护方法：1. 防护涂层：通过在金属表面形成一层密封、隔离和阻挡腐蚀介质进入的涂层，如漆膜、电泳涂层等。
2. 阳极保护：通过将更容易发生腐蚀的金属（称为阳极）与需要保护的金属（称为阳极）连接在一起，利用阳极金属作为电化学反应的基质来保护需要保护的金属。
3. 电位保护：通过在金属表面施加电流，使金属处于保护电位以上，阻止腐蚀反应发生。
4. 缓蚀剂：添加一定量的化学物质到环境中，形成一层能够减缓金属腐蚀速率的保护膜。
5. 表面处理：通过机械、物理、化学方法对金属表面进行处理，如抛光、酸洗等，以提高金属的抗腐蚀性能。
五、未来金属腐蚀保护的发展趋势随着科学技术的不断进步，金属腐蚀保护领域也在不断发展。
金属腐蚀与防护 04.1-自然环境下的腐蚀
4.1.1 大气腐蚀的概念
金属材料暴露在空气中，由空气中的水和氧气 等的化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀 。 大气腐蚀所造成的金属损失约占金属总量 的 50%以上。 碳钢的大气腐蚀速率取决于湿度、温度、降水 量、凝露及大气组成、灰尘、含盐量、大气污 染等。——大气腐蚀是一个综合作用的结果。
水为决定性因素
按大气中水气与金属表面反应速度不同分类
干型大气腐蚀
大气很干燥，金属表面不存在水膜或水膜层的厚度不超 过10nm时的腐蚀（来形成连续电解液）
潮型大气腐蚀
大气湿度足够高，金属表面存在肉眼看不见的薄液膜层 时发生的腐蚀
湿型大气腐蚀
大气湿度接近100%，在金属表面存在着肉眼可见的凝结 水膜腐蚀（以雾、雨的报告形式）。
影响原因： 降雨后空气湿度 上升； 雨水沾湿表面； 冲刷破坏腐蚀产 物保护层而促进 腐蚀 结论：雨水多的地 区，空气潮湿， 金属腐蚀比较严 重
大气成分
（1）SO2
在大气污染物质中，SO2影响最大，且冬季污染更严重
来源：石油，煤为燃料的废气 例：铁，锌金属在含SO2大气中生成易溶的硫酸盐产物， 它们的腐蚀速度和大气中SO2含量成有线关上升。
结论
4.1.4 大气腐蚀的影响因素
当金属表面处在的比它温度高的空气
中，这时空气中的水蒸汽将以液态凝 结在金属表面上，这种现象称为结露 （如空调器的排水器）
结露
温度
大气腐蚀的 影响因素
降雨量
大气成分
临界湿度：大气腐蚀速度剧增时的大气相对湿度值 称为临界湿度。在临界温度附近结露和气温变化有 关。 结论：据统计结果表明，在其它条件相同时，平均 气温高的地区，大气腐蚀速度较大，气温剧烈变化 也会影响大气腐蚀。
《金属的腐蚀与防护》 讲义
《金属的腐蚀与防护》讲义一、金属腐蚀的概述在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在，从建筑结构中的钢铁到交通工具中的铝合金，从家用电器中的铜导线到精密仪器中的贵金属。
然而，金属材料在使用过程中常常会面临一个严重的问题——腐蚀。
金属腐蚀，简单来说，就是金属在环境的作用下发生了化学或电化学变化，导致其性能下降、结构损坏甚至失去使用价值。
这种现象不仅造成了资源的浪费，还可能带来安全隐患和经济损失。
金属腐蚀的类型多种多样，常见的有化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而引起的腐蚀，例如金属在高温干燥的气体中发生的氧化反应。
电化学腐蚀则是指金属在电解质溶液中形成原电池而产生的腐蚀，这是金属腐蚀中最为常见和危害较大的一种类型。
二、金属腐蚀的原因1、金属的本性不同的金属在相同的环境中具有不同的耐腐蚀性能。
一些金属，如金、铂等，化学性质稳定，不易被腐蚀；而像铁、铝等较为活泼的金属，则更容易发生腐蚀。
2、环境因素环境对金属腐蚀的影响至关重要。
湿度、温度、酸碱度、氧气浓度等都会加速金属的腐蚀。
例如，在潮湿的环境中，金属表面容易形成水膜，为电化学腐蚀提供了条件；酸性环境会直接与金属发生反应，加剧腐蚀。
3、电解质的存在电解质溶液的存在是电化学腐蚀发生的必要条件。
海水、土壤中的盐分、工业废水等都可能成为电解质，促进金属的腐蚀。
三、金属腐蚀的危害金属腐蚀带来的危害是多方面的。
首先，它会导致金属材料的强度降低，使结构变得脆弱，从而影响其承载能力和安全性。
例如，桥梁中的钢梁如果发生严重腐蚀，可能会在承受重载时突然断裂，造成严重的事故。
其次，腐蚀会缩短金属设备和设施的使用寿命，增加维修和更换的成本。
对于一些大型的工业设备，频繁的维修和更换不仅费时费力，还会导致生产的中断，给企业带来巨大的经济损失。
此外，金属腐蚀还可能造成环境污染。
例如，石油管道的腐蚀泄漏会导致石油污染土壤和水源；金属废料中的有害物质因腐蚀而释放，也会对生态环境造成破坏。
腐蚀与防护-第九章 金属在自然环境中的腐蚀与防护
12 4 8
16 时间(天)
SO2对钢铁大气腐蚀的影响(根据Evans)
大气腐蚀的防护措施
• 提高材料的耐蚀性：如在钢中加入Cu、P、Cr、 Ni
• 使用有机、无机涂层和金属镀层、暂时性涂层 • 使用气相缓蚀剂 • 降低大气湿度（加热空气，加吸水剂如硅胶
【蓝变红】、氯化钙、氮化锂等），主要用于 仓储金属制品的保护 • 充氮封存 • 采用吸氧剂 • 减少大气污染
40
B: 硫铵颗粒
无SO2
A
A: 纯净空气
0
30 50 60 80 90 99
相对湿度 (%)
抛光钢试样大气腐蚀（空气中杂质）
90.0
67.5
B
45.0 2
重 22.5 量0
2
A
变
2
A
化 -22.5
-45.0 mg -67.5
B
-90.0
-112.5
12 4 8
16
时间(天)
曲线A:暴露到不
含SO2湿空气中;
金属在自然环境中的 腐蚀与防护
1.大气腐蚀
• 定义
金属与所处的自然大气环境间因环境因素而引 起的材料变质或破坏的现象称为大气腐蚀
全世界在大气中使用的金属材料超过其生产总 量的60％
从全球的范围看，大气的主要成分几乎是不变 的，主要参与腐蚀的是大气中的H2O、O2、CO2
大气腐蚀还与地域、季节、时间等有关
腐蚀增重(mg/dm2)
120 100 80 60 40 20
0 20 40 60 80 100 相对湿度(%)
铁的大气腐蚀(大气中含0.01%SO2)暴露55天的结果
腐蚀增重(mg/dm2)
ED
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▪ 不均匀性： 土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性 质的土壤交替更换等；
▪ 相对固定性：土壤的固体部分不动，气相和液相 有限运动。
土壤腐蚀的电极过程
阳极过程 1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳 极过程腐蚀； 2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接 近于大气腐蚀的阳极过程。
大气中腐蚀性杂质及其典型浓度
大气腐蚀的分类
金属表面液膜的厚度对大气腐蚀的速度 有非常大的影响
根据金属表面潮湿度－电解液膜层的存 在状态，把大气腐蚀分为三类： 1.干大气腐蚀
2.潮大气腐蚀
3.湿大气腐蚀
干大气腐蚀
定义： 在空气非常干燥的条件下，金属表面
不存在液膜层的腐蚀。
特点： 吸附的水膜厚度10nm，无连续的电解
▪ 温度 :
环境温度越高，越容易结露,大气腐 蚀速度较大。
▪ 大气成分 :
大气中的污染物:
硫化物－SO2、SO3、H2S 氮化物－NO、NO2、NH3 碳化物－CO、CO2 固体污染物－盐颗粒、沙粒和灰尘等
▪ 大气成分中SO2的影响 :
1、SO2吸附在金属表面
Fe SO2 O2 FeSO4
-FeOOH 和钢基体间存在非晶产物层， 产物层转变为 -FeOOH。
工业大气环境中耐候钢锈层稳定化过程示意图
大气腐蚀的影响因素
▪ 相对湿度 : 在一定温度下大气中实际水蒸汽压力与
饱和水蒸汽压力之比。 ▪ 临界湿度:
腐蚀速度开始急剧增加的湿度. 钢铁、Cu、Ni、Zn等金属的临界湿度约为 50－70％之间。
阳极反应发生在金属／Fe3O4界面上：
Fe Fe2 2e
阴极反应发生在Fe3O4／FeOOH界面上：
8FeOOH Fe 2 2e 3Fe3O4 4H 2O
锈层的结构和保护性
耐候钢锈层结构的特点
▪ 耐候钢: 通过合金化在钢中加入一定量的Cu、P、
Cr、Ni、Mo等合金元素形成的具有优异的耐 大气腐蚀性能的低合金钢。
湿大气腐蚀
定义： 金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜时
发生的腐蚀。 特点：
空气湿度接近100％或水、雨、雪、水沫 等形式直接落在金属表面上，金属表面上存 在着用肉眼可见的凝结水膜层，水膜厚1m～ 1mm，氧气在溶液中的扩散困难，腐蚀速度下 降。
水膜厚度>1mm,金属全浸在电解质溶液 中的腐蚀，腐蚀速度不变。
液膜，腐蚀速度很低，主要为化学氧化作 用。在金属的表面形成极薄的氧化膜。
潮大气腐蚀
定义： 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。 例如：铁在没有雨雪淋到时的生锈。
特点： 大气的湿度足够高 （<100%）,水膜厚 10nm～1m，不可见，形成连续的电解液薄膜， 电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大。
▪ 大气腐蚀主要是吸氧腐蚀，大气腐蚀的主要成分 是氧和水，其中水是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程 的主要因素。
▪ 以全面腐蚀为主，也可出现点蚀、缝隙腐蚀、电 偶腐蚀、微动腐蚀及应力腐蚀和腐蚀疲劳等。
▪ 根据大气成分，大气腐蚀分为：
工业大气腐蚀；海洋大气腐蚀；乡村大气腐蚀 （工业－海洋大气腐蚀，工业－乡村大气腐蚀）
自然环境中的腐蚀
金属（电化学）腐蚀的分类
按照腐蚀 环境划分
1.自然环境腐蚀 （1）大气腐蚀 －最普通的腐蚀 （2）土壤腐蚀 －最复杂的腐蚀 （3）水环境（淡水和海水）腐蚀 －最苛刻的腐蚀 （4）微生物腐蚀－无处不在
2.工业环境腐蚀 （1）在酸性溶液中的腐蚀； （2）在碱性溶液中的腐蚀； （3）在盐类溶液中的腐蚀； （4）在工业水中的腐蚀； （5）在熔盐中的腐蚀；
土壤腐蚀的电极过程
碳粒吸附SO2及水汽，形成酸液 3、颗粒在金属表面能形成缝隙而凝聚水份
沙粒在金属表面形成缝隙，凝聚水分，形成 氧浓差电池
防止大气腐蚀的措施
1. 提高材料的耐蚀性：向普碳钢中加入Cu、 P、Cr、Ni、微量Ca和Si。
2. 表面涂层保护：油漆、金属镀层或暂时性 保护涂层。
3. 改变局部大气环境：使用气相缓蚀剂和控 制大气湿度。
2、FeSO4氧化并水解 4FeSO4 O2 6H 2O 4FeOOH 4H 2 SO4
3、H2SO4氧化并水解
2H2SO4 2Fe O2 2FeSO4 2H2O
SO2氧化成SO3，溶于水中成为H2SO4
▪ 固体颗粒的影响 ： 1、颗粒本身具有腐蚀性 ：
NaCl盐粒子及铵盐 2、颗粒吸附腐蚀性物质
自然环境中的腐蚀
1. 大气腐蚀 2. 土壤腐蚀 3. 水环境（淡水和海水）腐蚀 4. 微生物腐蚀
大气腐蚀
大气腐蚀：
金属材料暴露在空气中，由于大气中的水和氧气的化 学和电化学作用而引起的腐蚀。
大约80％的金属构件是在大气环境下工作，因大气腐 蚀而损失的金属约占总腐蚀失重的一半以上。
▪ 大气腐蚀是金属和合金在大气环境中的腐蚀,不是 一 种腐蚀形态，是一类腐蚀的总称。
－为金属全浸在电解质溶液中的腐蚀。
干大气 腐蚀
潮大气 腐蚀
湿大气 腐蚀
全浸 腐蚀
实际环境中大气腐蚀：
环境条件的变化，随着晴、雨、雪、白 天、夜晚等的出现，三种腐蚀情况交替出 现，是金属处于表面薄层电解液膜下的腐 蚀过程，因此主要是电化学腐蚀。
通常的大气腐蚀指常温下潮湿空气中的 腐蚀，主要考虑潮和湿大气腐蚀。
4. 合理设计和环境保护：防止缝隙中存水， 避免落灰，加强环保，减少大气污染。
土壤腐蚀
土壤腐蚀的定义和特点 ▪ 定义 ：
埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀。 ▪ 特点：
不易发现，维修困难， 导致爆炸、火灾、环境污染
低碳钢材料在中国不同地区土壤的腐蚀数据
土壤电解质的特性
▪ 多相性： 土壤由土粒、水、空气组成，土粒中又包含着多 种无机矿物质以及有机物质；
大气腐蚀的实验方法
室内模拟实验装置
大气腐蚀机理
1. 初期的腐蚀机理 2. 锈层形成后的腐蚀机理
大气腐蚀初期的腐蚀机理
▪ 阴极过程：
O2 O 4e 4OH
▪ 阳极过程：
Fe Fe2 2e
3Fe 4H2O Fe3O4 8H 8e
锈层形成后的腐蚀机理
:
锈层干燥时：
4Fe3O4 O2 6H 2O 12 FeOOH