金属与非金属材料的腐蚀PPT课件
合集下载
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。
第一章 金属腐蚀的基本原理腐蚀原理
每天进步一点点……
一些金属在某些介质中的平衡电位
每天进步一点点……
腐蚀电位序的作用：预测在实际条件下发生腐蚀的行为。 腐蚀介质发生变化，金属的电极电位序也会跟着发生改变，
如在标准电位序中，Al为-1.66v， Zn为-0.76v，Al较Zn活泼， 易发生腐蚀；而将这两种金属都浸入3%的NaCl溶液中时，Al 为-0.63v，Zn为-0.83 v，Zn较Al活泼，易发生腐蚀。
Chemical Corrosion and Anticorrosion
每天进步一点点……
第一章 金属腐蚀的基本原理
通过前面的学习，我们清楚的知道，材料不仅 有金属还有非金属，但工程结构材料主要还是以 金属为主,所以我们这一章就学习金属腐蚀的基本 原理。 电化学腐蚀 ：金属在电解质溶液中发生的腐蚀
lg
PO 2 (COH )4
每天进步一点点……
氧浓差电池实例
每天进步一点点……
(2)金属离子浓差电池：同一金属与浓度不同的盐接触时形成 的电池。在这种电池中，金属与稀溶液接触的部位是阳极，与 浓溶液接触的部位是阴极。
每天进步一点点……
补充(温差电池)： 浸在电解液中的金属，由于所处于温度的不同而形成的电池 为温差电池。它常常发生在换热器、蒸发器两端温差较大的 部位。 高温端：电位低为负极、该电极发生氧化反应，为阳极，该 部位的金属遭到腐蚀； 低温端：电位高为正极、该电极发生还原反应，为阴极，该 部位的金属受到保护。
电极:电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系
电位：单位正电荷有无穷远处移至该点，因反抗电场力
所做的电功即为该点的电位。
电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为
该电极的电极电位，即E=E金属-E溶液
一些金属在某些介质中的平衡电位
每天进步一点点……
腐蚀电位序的作用：预测在实际条件下发生腐蚀的行为。 腐蚀介质发生变化，金属的电极电位序也会跟着发生改变，
如在标准电位序中，Al为-1.66v， Zn为-0.76v，Al较Zn活泼， 易发生腐蚀；而将这两种金属都浸入3%的NaCl溶液中时，Al 为-0.63v，Zn为-0.83 v，Zn较Al活泼，易发生腐蚀。
Chemical Corrosion and Anticorrosion
每天进步一点点……
第一章 金属腐蚀的基本原理
通过前面的学习，我们清楚的知道，材料不仅 有金属还有非金属，但工程结构材料主要还是以 金属为主,所以我们这一章就学习金属腐蚀的基本 原理。 电化学腐蚀 ：金属在电解质溶液中发生的腐蚀
lg
PO 2 (COH )4
每天进步一点点……
氧浓差电池实例
每天进步一点点……
(2)金属离子浓差电池：同一金属与浓度不同的盐接触时形成 的电池。在这种电池中，金属与稀溶液接触的部位是阳极，与 浓溶液接触的部位是阴极。
每天进步一点点……
补充(温差电池)： 浸在电解液中的金属，由于所处于温度的不同而形成的电池 为温差电池。它常常发生在换热器、蒸发器两端温差较大的 部位。 高温端：电位低为负极、该电极发生氧化反应，为阳极，该 部位的金属遭到腐蚀； 低温端：电位高为正极、该电极发生还原反应，为阴极，该 部位的金属受到保护。
电极:电化学中，把金属与电解质溶液构成的体系称为电极体系
电位：单位正电荷有无穷远处移至该点，因反抗电场力
所做的电功即为该点的电位。
电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为
该电极的电极电位，即E=E金属-E溶液
电化学腐蚀的原理PPT课件
（2）水化的力量比较小
当金属与电解质溶液接触后，溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积，使金属表面带正电。同时由于水化等作用，已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时，结果就形成了金属表面带正电，紧靠金属表面的液层带负电的双 电层，见1-2（b）。
割的部分。
(1)阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶 液，并把等量电子留在金属上；
(2)电子转移过程：电子通过电路从阳极转移 到阴极；
(3)阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见，一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应，其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应，另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0： 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数，一般来说，对 于稀溶液，可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体， 则不列入方程式，若为气体，则用分压表示，溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势（298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
当金属与电解质溶液接触后，溶液中的一部分已水化了的金属离子将解脱水 化作用向金属表面沉积，使金属表面带正电。同时由于水化等作用，已沉积 到金属表面上的金属离子亦可重新返回到溶液中去。当上述两种过程达到动 态平衡时，结果就形成了金属表面带正电，紧靠金属表面的液层带负电的双 电层，见1-2（b）。
割的部分。
(1)阳极过程：金属溶解，以离子形式进入溶 液，并把等量电子留在金属上；
(2)电子转移过程：电子通过电路从阳极转移 到阴极；
(3)阴极过程：溶液中的氧化剂接受从阳极流 过来的电子后本身被还原。
由此可见，一个遭受腐蚀的金属的表面上至 少要同时进行两个电极反应，其中一个是金属阳 极溶解的氧化反应，另一个是氧化剂的还原反应 。
E(R/O)E0R nF TLn[[O R]]ba
特殊 E (R 条 /O ) E 件 0 0 .0： 5 L g [O 9 ]a n
注意事项
1、a 、b的值半反应式中相应的系数，一般来说，对 于稀溶液，可以直接用浓度代替活度进行计算
2、若组成氧化还原电极的某物质是固体或纯液体， 则不列入方程式，若为气体，则用分压表示，溶液 中的物质用相对浓度表示
0.7618v,带入能斯特方程得
(Zn2/Zn)(Zn2/Zn)0.05n917Vlg{{cc((氧 还化 原态 态))}}ba
0.7615V
0.05917V 2
lg
c(Zn) c
0.7615V 0.05917V lg 0.001 2
0.81V
例1.3讨论中性溶液中H+/H2的电极电势（298.15K, p(H2)=100.0kPa) pH=-lg[H+]
正电性的金属铂上能吸附氧分子或氢分子
钢铁的腐蚀与防护ppt课件
精选课件PPT
9
电镀：电镀是将材料或部件放入含有镀层金属离子的溶液中，以镀件作为阴极，通以电流，使溶液 中的金属离子在镀件表面放电、结晶，并沉积成镀层。电镀层与基材是机械结合，其优点是容易控 制镀层厚度，能比较容易地实现单面镀或差厚镀，可广泛用于获得Cu、Zn、Cr、Ni及其合金镀层。 对于钢铁工业来说，电镀锌和电镀锡是两类最重要的产品。 我国的电镀锌钢结构和富锌涂料都是在近几年开始大量使用的。电镀锌钢结构主要应用在塔机防腐 工程中,塔机用钢结构表面采用无氨、无氰溶液镀锌以及镀锌层经钝化处理后,不仅具有良好的电化 学保护作用,而且还能使其镀锌层的耐中性盐雾的腐蚀性能得到很大的提高,从而极大地延长塔机用 钢结构的使用寿命。此外，电镀锌还被广泛用作有机涂料的底层，如汽车的车底、电冰箱的外壳， 在电镀锌层的上面，喷一层有机涂料，即耐蚀又美观。
精选课件PPT
8
几种金属覆盖层腐蚀防护工艺
机械镀锌：我国的机械镀工艺发展稍晚,只有几十年的历史,机械镀在工业上的成功应用是近几年 的事情,目前国内在生产上成功应用的是机械镀锌工艺。机械镀锌的应用比较广泛,涉及到车辆制 造业、电力电网、交通设施、建筑金具、小五金及农用设施等很多领域,一般工件长度应小于300 mm ,重量少于1kg。最适合机械镀的工件有环链、螺栓、螺母、各种垫片、弹簧、自攻螺钉、射钉、 水泥钉、膨胀钉、线路金具、管路联接件和高强度紧固件等
精选课件PPT
12
热浸工艺：把金属构件表面经过预处理后全浸入某一种熔融金属溶液里，熔融金属与构件表面通过一 定的冶金介面扩散而形成金属覆盖层。热浸镀金属工艺一般分为溶剂法和氧化还原法(“森吉米尔 法”)，溶剂法又分为“湿法”和“干法”。国内工厂化生产工艺，一般结构构件采用的是溶剂干法， 而板材和钢带多采用氧化还原法。溶剂干法的工艺流程：除油-热水洗-酸洗-水洗-溶剂预处理-干燥热浸镀-冷却或后处理-检验，其特点是金属覆盖层和基层结合好，防腐蚀性能较热喷涂高，缺点是构 件经热浸金属覆盖层处理后有变形，表面不均匀，处理尺寸受热浸槽影响，环保法规限制较多。 热喷涂和热浸镀工艺因都是需要在特定的温度条件下进行，能耗高，对周边环境有影响，工艺成本较 高，现场修复条件差。
《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
第六章非金属材料的耐蚀性能
• 非金属材料由非金属元素或化合物构成的材料。 • 自19世纪以来，随着生产和科学技术的进步，尤 其是无机化学和有机化学工业的发展，人类以天 然的矿物、植物、石油等为原料，制造和合成了 许多新型非金属材料，如水泥、人造石墨、特种 陶瓷、合成橡胶、合成树脂（塑料）、合成纤维 等。这些非金属材料因具有各种优异的性能，为 天然的非金属材料和某些金属材料所不及，从而 在近代工业中的用途不断扩大，并迅速发展。
桐油与呋喃聚合反应精制生成的新型涂料。 不含对人体危害的任何有害物质。是利用桐油的 干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强等优异性 能。增强柔韧性、耐冲击性和附着力，具有耐高 温、防腐蚀、防水、耐酸碱、绝缘性强、光泽度 好、附着力强等优异性能、不导电等特性。 用途广泛，大量用作建筑、机械、兵器、车 船、电器的防水、防腐工程。 • 优点： 1 防水防腐，绝缘性好，耐酸碱，耐高温、耐潮 湿、耐土壤、耐化学药品优异。 2 附着力强，柔韧性好，耐干湿交替性好，抗微 生物及植物根系侵蚀性强。
环氧树脂涂料
分类： • 以固化方式分类：白干型单组分、双组分 和多组分液态环氧涂料；烘烤型单组分、 双组分液态环氧涂料；粉末环氧涂料；辐 射固化环氧涂料。 • 以涂料状态分类：溶剂型环氧涂料、无溶 剂环氧涂料和水性环氧涂料。
• 传统溶剂型涂料中含有的大量挥发性有机物 （VOC），会对大气造成严重污染，在环 保意识不断增强的今天，环境友好型涂料日 益显示出其重要性。 • 环保涂料也是目前涂料界的研究热点之一。 实现低VOC的途径主要为大力发展高固体 分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂 料等新型涂料。
• 优点：对大气、水、盐、碱、酸类、氧化剂及石油类都具 有良好的抵御性；优异的户外耐候性，涂膜坚韧、耐磨稳 定性极佳，附着力强，干燥迅速；单组包装，施工方便， 富有弹性，维修便利，新旧涂层之间有互溶作用，故维修 时不必去掉牢固的旧涂膜；贮存期长，不结皮、不结块； 造价低等。 • 应用：可广泛用于各种酸、碱、盐、油类贮罐内外壁和各 种化工设备、尿素造粒塔、煤气柜内外壁、集装箱和厂房 墙面、地坪、电厂凉水塔以及市政工程，港口码头等环境 的防腐保护，是一种理想的防腐材料。 • 组成：以氯磺化聚乙烯橡胶为成膜主体，辅以氯化橡胶、 环氧树脂等改性成膜物，添加各种防锈耐蚀颜料，稳定剂， 防老剂，固化硫化剂，混合溶剂等经研磨分散而成。
金属与非金属材料的腐蚀
腐蚀防护意义
——减少损失和降低防腐成本、延长服役寿命
总费用最低：腐蚀损失和防腐成本的最少
通过普及腐蚀与防护知识，推 广应用先进的防腐蚀技术，腐 蚀造成的经济损失可减少30％ ~40％。
防腐蚀：成本支出 腐蚀：导致设备损失，停工损失等
腐蚀损失和防护费用与防腐蚀程度关系
腐蚀科学的发展：
腐蚀科学的发展：
• 四、腐蚀与防护的重要意义
•
随着工业迅速的发展，腐蚀问题越来越严重， 国家科技部门、各工厂对这个问题也越来越重视。 腐蚀给国民经济带来巨大的损失，据统计，由于腐 蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的 1/3。 假定其中2/3的金属尚可回炉重新熔炼，那么剩下的 1/3，或者说约有1/10的金属材料因腐蚀而无法收回。 可见腐蚀造成资源极大的浪费。
• (1)改善金属材料 制耐蚀合金。 • (2)改变腐蚀介质
• (3)改变金属/介质体系的电极电势 护等。
• (4)借助表面涂层把金属与腐蚀介质分开
腐 蚀
金属腐蚀
机 理 形态 类型
非金属腐蚀
腐蚀 环境
无水 有机 液体 和气 体中 的腐 蚀
化 学 腐 蚀
电 化 学 腐 蚀
物 理 腐 蚀
生 物 腐 蚀
• （4）1977年完工的美国拉斯维加斯一条长约 1287km，观景 1219.2mm 的原油输送管道，一半埋地一半外露，造价 80 亿 美元。使用 12年后，发生腐蚀穿孔达 826 处之多，仅修复费 用一项就耗资15亿美元。
• 3.国外腐蚀损失实例
• （5）1988年，英国帕尔波-阿尔法平台油管因CO2腐蚀疲劳 造成断裂引起突然鲍照燃烧，死亡166人，使英国北海油田 原油产量减少12%。
腐蚀与防护
第九章-无机非金属材料的腐蚀及耐蚀材料学习资料
这种效应可从下页图示所显 示的模型说明：
① 在酸性溶液中，要破坏所形成的酸性硅烷桥较困 难，因而溶解少而慢；
② 在碱性溶液中，Si-OH的形成容易，故溶解度大。
9.2.2.2、水解与腐蚀
➢ 含有碱金属或碱土金属离子R（Na+、Ca2+等）的 硅酸盐玻璃与水或酸性溶液接触时，发生“水 解”，破坏Si-O-R键，而不是Si-O-Si键。 ≡Si—O—Na + H2O →H+与网络外阳离子的离子交换→ ≡Si—OH + NaOH
①溶解
腐蚀类型 和机理
②水解和腐蚀 ③玻璃的风化
④选择性腐蚀
§9-2 玻璃的腐蚀
➢ 玻璃 玻璃是非晶的无机非金属材料。 在大气、弱酸等介质中，表面有污染、粗糙、斑点 等 腐蚀迹象。
9.2.1、 玻璃的结构 金以属S）iO、2为Al主2O要3、组B成2O，3等含多有种R氧2O化、物R。O（碱金属或碱土 具有很好的耐酸性，耐碱性相对较差些，这与其组成
② 矿物组成
B、耐碱材料：含有大量碱性氧化物（CaO、MgO）
的材料。与耐酸材料相反，它们完全不能抵抗酸 类的作用。
如： 由钙硅酸盐组成的硅酸盐水泥：
特点：不耐所有的无机酸的腐蚀，而在一般的碱液 （浓的烧碱除外）中却是耐蚀的。
9.1.2影响因素
二、材料孔隙和结构
①孔隙率：除熔融制品（如玻璃、铸石）外，硅酸
其腐蚀一般不是由电化学过程引起，而往往 是由化学作用或物理作用引起。（因其与电解质 溶液接触时一般不形成原电池）
9.1.2影响因素
耐蚀无机非金属材料大多属于硅酸盐材料，如下因素 会影响硅酸盐材料的耐蚀性。
一、材料的成分和矿物组成
① 成分：硅酸盐材料成分中主要有酸性氧化物SiO2 ,一 般酸性氧化物耐酸而不耐碱。
① 在酸性溶液中，要破坏所形成的酸性硅烷桥较困 难，因而溶解少而慢；
② 在碱性溶液中，Si-OH的形成容易，故溶解度大。
9.2.2.2、水解与腐蚀
➢ 含有碱金属或碱土金属离子R（Na+、Ca2+等）的 硅酸盐玻璃与水或酸性溶液接触时，发生“水 解”，破坏Si-O-R键，而不是Si-O-Si键。 ≡Si—O—Na + H2O →H+与网络外阳离子的离子交换→ ≡Si—OH + NaOH
①溶解
腐蚀类型 和机理
②水解和腐蚀 ③玻璃的风化
④选择性腐蚀
§9-2 玻璃的腐蚀
➢ 玻璃 玻璃是非晶的无机非金属材料。 在大气、弱酸等介质中，表面有污染、粗糙、斑点 等 腐蚀迹象。
9.2.1、 玻璃的结构 金以属S）iO、2为Al主2O要3、组B成2O，3等含多有种R氧2O化、物R。O（碱金属或碱土 具有很好的耐酸性，耐碱性相对较差些，这与其组成
② 矿物组成
B、耐碱材料：含有大量碱性氧化物（CaO、MgO）
的材料。与耐酸材料相反，它们完全不能抵抗酸 类的作用。
如： 由钙硅酸盐组成的硅酸盐水泥：
特点：不耐所有的无机酸的腐蚀，而在一般的碱液 （浓的烧碱除外）中却是耐蚀的。
9.1.2影响因素
二、材料孔隙和结构
①孔隙率：除熔融制品（如玻璃、铸石）外，硅酸
其腐蚀一般不是由电化学过程引起，而往往 是由化学作用或物理作用引起。（因其与电解质 溶液接触时一般不形成原电池）
9.1.2影响因素
耐蚀无机非金属材料大多属于硅酸盐材料，如下因素 会影响硅酸盐材料的耐蚀性。
一、材料的成分和矿物组成
① 成分：硅酸盐材料成分中主要有酸性氧化物SiO2 ,一 般酸性氧化物耐酸而不耐碱。
第九章-无机非金属材料的腐蚀及耐蚀材料PPT课件
➢ 因此，在酸性溶液中，R+为H+所置换，但Si-O-Si 骨架未动，并且所形成的胶状产物又能阻止反应 继续进行，故腐蚀少。
-
20
Ⅱ、玻璃不耐碱原因：
在碱溶液中，OH-通过如下反应： ≡Si—O—Si≡ + OH- → ≡SiOH + ≡SiO这种反应使Si-O-Si链断裂，非桥氧≡SiO-群增大 使结构被破坏SiO2溶出，玻璃表面不能生成保护 膜。
➢ 防护措施：
使材料表面均匀化和调整介质的腐蚀活性是防止选择腐 蚀的基本方法。例如：往玻璃的介质内加入某些组分作 为缓蚀剂。
➢用途：制作分子筛 有时选择性腐蚀也有有益的用途， 例如： 简单的钠玻璃可通过上述的热处理工艺—腐蚀工艺，获 得孔洞直径为0.7nm的疏松玻璃，显示分子筛功能。
-
26
加入了大量的Ba、Pb及其他的重金属氧化物，由于这些氧 化物的溶解，使得这类玻璃容易被醋酸、硼酸、磷酸等弱 酸腐蚀。
② 硅酸盐玻璃极易被氢氟酸腐蚀。
∵ 阴离子F-的作用，氢氟酸极易破坏Si-O-Si键而腐蚀玻 璃。
H+ F-
F- H+
≡Si—O—Si≡ → ≡Si—O—Si≡ → ≡Si—F + HO—Si≡
-
22
9.2.2.3、玻璃的风化
1）概念：玻璃和大气的作用称为风化。
2）征状：
表面出现雾状薄膜，或者点状、细线状模糊物，有 时出现彩虹。严重时，玻璃表面形成白霜，因而失去 透明，甚至产生平板玻璃粘片现象。
3）发生条件：
风化大都发生于玻璃储藏、运输过程中，温度、湿 度比较高，通风不良的情况下;化学稳定性比较差的玻 璃在大气和室温条件下也能发生风化。
Θ铸石：SiO2质量分数为55％左右，耐蚀性很好。 Θ红砖：SiO2质量分数达60%-80%，没有耐酸性。
-
20
Ⅱ、玻璃不耐碱原因：
在碱溶液中，OH-通过如下反应： ≡Si—O—Si≡ + OH- → ≡SiOH + ≡SiO这种反应使Si-O-Si链断裂，非桥氧≡SiO-群增大 使结构被破坏SiO2溶出，玻璃表面不能生成保护 膜。
➢ 防护措施：
使材料表面均匀化和调整介质的腐蚀活性是防止选择腐 蚀的基本方法。例如：往玻璃的介质内加入某些组分作 为缓蚀剂。
➢用途：制作分子筛 有时选择性腐蚀也有有益的用途， 例如： 简单的钠玻璃可通过上述的热处理工艺—腐蚀工艺，获 得孔洞直径为0.7nm的疏松玻璃，显示分子筛功能。
-
26
加入了大量的Ba、Pb及其他的重金属氧化物，由于这些氧 化物的溶解，使得这类玻璃容易被醋酸、硼酸、磷酸等弱 酸腐蚀。
② 硅酸盐玻璃极易被氢氟酸腐蚀。
∵ 阴离子F-的作用，氢氟酸极易破坏Si-O-Si键而腐蚀玻 璃。
H+ F-
F- H+
≡Si—O—Si≡ → ≡Si—O—Si≡ → ≡Si—F + HO—Si≡
-
22
9.2.2.3、玻璃的风化
1）概念：玻璃和大气的作用称为风化。
2）征状：
表面出现雾状薄膜，或者点状、细线状模糊物，有 时出现彩虹。严重时，玻璃表面形成白霜，因而失去 透明，甚至产生平板玻璃粘片现象。
3）发生条件：
风化大都发生于玻璃储藏、运输过程中，温度、湿 度比较高，通风不良的情况下;化学稳定性比较差的玻 璃在大气和室温条件下也能发生风化。
Θ铸石：SiO2质量分数为55％左右，耐蚀性很好。 Θ红砖：SiO2质量分数达60%-80%，没有耐酸性。
材料腐蚀学讲稿4非金属材料的腐蚀
风化作用的类型
按风化营力的不同，风化作用可分为三 大类型。
①物理风化作用：由于温度作用或机械 作用引起岩石发生崩解、破坏，但又不 改变其化学成分的风化过程称为物理风 化。
A．热力风化 B．冻融风化
热力引起岩石的片状风化
花岗岩的热力风化
冻融风化作用示意图
冻融风化
②化学风化 A．水化作用 B．氧化作用 C．水解作用 D．溶解作用
会产生裂纹和破坏，进而导致耐蚀性降低。
3、混凝土的腐蚀破坏与水泥的选用
（1）溶解侵蚀 可溶性离子导致，例如氢氧化钙的“返白霜”现象； （2）化学反应腐蚀 SiO2＋2KOH→K2SiO3+H2O SiO2+2NaOH →Na2SiO3+H2O Ca2++SO42- →CaSO4 Ca2++CO32- →CaCO3 Mg2++Ca(OH)2 →Mg(OH)2+Ca2+ 2NH4++Ca(OH)2 →2NH4OH+Ca2+
第五章、非金属材料的腐蚀破坏
目录
一、无机非金属材料的腐蚀破坏与选用 二、有机高分子材料的腐蚀破坏与选用
一、无机非金属材料的腐蚀破坏与选用
无机非金属材料的分类： （1）无机硅酸盐材料：水泥、玻璃、陶瓷 （2）大分子结构的无机材料：碳、硅、锗
（共价键形成） 无机非金属材料的特性：质地脆而硬、强度
3Ca·Al2O3·3CaSO4·31H2O＋Ca(OH)2 3是C石a·膏Al的2O两3·倍3CaSO4·31H2O（水化硫酸铝钙）体积
②二氧化碳腐蚀
CO2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O Ca(OH)2向表面扩散导致破坏 ③氯离子的腐蚀
金属材料 （课件ppt）
新知讲解
5、不锈钢：不锈钢中除铁以外，还含有抗腐蚀性很强的铬和镍。铬的含量一 般在13％以上，镍的含量也在10%左右。
新知讲解
小组讨论
1、现在同学们明白制造飞机的材料为什么使用铝合金而不使用纯金 属铝了吗？
铝合金有以下特点： • 更大的硬度 • 较低的熔点 • 更高的强度(韧性好,耐拉伸、耐弯曲、耐压打) • 更好的抗腐蚀性能
2、食品罐头用镀锡的铁制造，为何不用锡制造？ 因为纯锡熔点低，硬度小，不易成型
镀锡的铁具有耐腐蚀、无毒、硬度高、延展性好等优点
新知讲解
小组讨论
3、为什么菜刀用铁制而不用铅制？
铁的硬度大，铅的硬度小、且有毒
4、银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？
银的价格比铜高许多
5、为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现 什么情况？
第一节 金属材料
科学浙教版 九年级上
新知导入
18K金
新知讲解
一、金属与非金属
金属很容易根据外观来辨认。
下面是一些常见的金属和非金属的样品，请仔细观察和记录这些样品的 外观，想想它们之间有什么不同。
新知讲解
活动记录：
名称 铝 铜 铁 碳
外观 银白色的固体 红色的固体 银白色的固体 黑色固体
名称 汞 溴 硫 磷
新知讲解
小组讨论
2．有些同学的牙齿排列不整齐，你知道医学上是采用什么办法进行牙齿
矫正的吗？
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状 被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状 ，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。被广泛用于做人造卫星和宇 宙飞船的天线，水暖系统、防火门和电路断电的自动控制开关，以及牙齿矫正等医 疗材料。
2024版防腐培训PPT课件
2024/1/25
腐蚀定义
金属或非金属材料在环境介质作用 下发生的破坏或变质现象。
腐蚀分类
按腐蚀机理可分为化学腐蚀、电化 学腐蚀和物理腐蚀；按腐蚀形态可 分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力腐 蚀等。
4
金属材料腐蚀机理
01
02
03
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触时， 因发生原电池反应而导致 的腐蚀。包括析氢腐蚀和 吸氧腐蚀。
2024/1/25
10
阳极保护法
原理
将被保护金属与外加电源正极相 连，使其成为阳极并发生钝化，
从而阻止金属的进一步腐蚀。
2024/1/25
方法
通过调整阳极电位和电流密度来控 制金属的钝化状态，实现阳极保护。
应用
适用于易钝化的金属和合金，如不 锈钢、钛及钛合金等。
11
缓蚀剂应用技术
缓蚀剂种类
包括无机缓蚀剂和有机缓蚀剂， 通过吸附在金属表面或改变金属
9
阴极保护法
原理
应用
通过向金属表面提供足够的阴极电流， 使金属表面形成一层保护性的阴极极 化，从而抑制金属的阳极溶解过程。
广泛应用于埋地管道、船舶、桥梁等 钢结构的长效防腐。
方法
包括牺牲阳极法和外加电流法，前者 利用比被保护金属更活泼的金属作为 阳极，后者通过向被保护金属通入直 流电来实现阴极保护。
2024/1/25
14
防腐材料性能评价指标与方法
1 2
耐腐蚀性 通过盐雾试验、湿热试验等方法模拟自然环境下 的腐蚀过程，评价材料的耐腐蚀性能。
物理机械性能
包括拉伸强度、冲击韧性、硬度等指标，反映材 料在使用过程中的承载能力和抗变形能力。
3
加工性能
考察材料的切削、焊接、成型等加工工艺性能， 以确保材料在实际应用中的可行性。
腐蚀定义
金属或非金属材料在环境介质作用 下发生的破坏或变质现象。
腐蚀分类
按腐蚀机理可分为化学腐蚀、电化 学腐蚀和物理腐蚀；按腐蚀形态可 分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力腐 蚀等。
4
金属材料腐蚀机理
01
02
03
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触时， 因发生原电池反应而导致 的腐蚀。包括析氢腐蚀和 吸氧腐蚀。
2024/1/25
10
阳极保护法
原理
将被保护金属与外加电源正极相 连，使其成为阳极并发生钝化，
从而阻止金属的进一步腐蚀。
2024/1/25
方法
通过调整阳极电位和电流密度来控 制金属的钝化状态，实现阳极保护。
应用
适用于易钝化的金属和合金，如不 锈钢、钛及钛合金等。
11
缓蚀剂应用技术
缓蚀剂种类
包括无机缓蚀剂和有机缓蚀剂， 通过吸附在金属表面或改变金属
9
阴极保护法
原理
应用
通过向金属表面提供足够的阴极电流， 使金属表面形成一层保护性的阴极极 化，从而抑制金属的阳极溶解过程。
广泛应用于埋地管道、船舶、桥梁等 钢结构的长效防腐。
方法
包括牺牲阳极法和外加电流法，前者 利用比被保护金属更活泼的金属作为 阳极，后者通过向被保护金属通入直 流电来实现阴极保护。
2024/1/25
14
防腐材料性能评价指标与方法
1 2
耐腐蚀性 通过盐雾试验、湿热试验等方法模拟自然环境下 的腐蚀过程，评价材料的耐腐蚀性能。
物理机械性能
包括拉伸强度、冲击韧性、硬度等指标，反映材 料在使用过程中的承载能力和抗变形能力。
3
加工性能
考察材料的切削、焊接、成型等加工工艺性能， 以确保材料在实际应用中的可行性。
金属与非金属、水、酸和盐的反应
Fe ＋ 2H＋===Fe 2＋＋H2↑ 2Al＋3Cu2＋===2Al3＋＋3Cu 2Ag＋＋Cu===2Ag＋Cu2＋
栏 目 链 接
应 用 思 考 1.金属单质都是银白色吗？
提示：不一定，Cu为红色，金为黄色。
栏 目 链 接
综 合 拓 展
一、金属活动性顺序表的应用
金属活动 性顺序 K、Ca、Na Mg、Al、 Zn Fe、Sn、 Pb H Cu、Hg、 Ag Pt、 Au 栏 目 不能被 链 氧化 接
NaOH ，固体 NaOH 潮解形成 NaOH 溶液，吸收 CO2又转 变成 Na2 CO 3 溶液，待水分蒸发后生成 Na 2 CO3 · 10H2 O 晶 体，风化生成Na2CO3粉末。
2AlCl3＋3H2↑ ， 2Al＋6HCl===____________
栏 目 链 接
FeSO4＋H2↑ 。 Fe＋H2SO4===______________
3．与盐的反应。
2Ag＋Cu(NO3)2 2 Cu＋____AgNO ， 3===_____________________ Al2(SO4)3＋3Cu 。 2 3 _____Al ＋____CuSO 4===________________
一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜能阻止内部的金属继续
跟氧气反应，故铝具有抗腐蚀性。 3.Na2O2和Na2O哪个更稳定？ 提示：Na2O2更稳定。
栏 目 链 接
应 用 思 考
4.为什么熔化的铝不滴落呢？
提示：因为铝受热熔化(熔点660 ℃)时，表面 Al2O3(熔点2 050 ℃)仍为固体，所以熔化的铝不易滴落。
原子失电子 能力
和O2反应 和H2O反应 和酸反应
由大到小，还原性由强到弱
栏 目 链 接
应 用 思 考 1.金属单质都是银白色吗？
提示：不一定，Cu为红色，金为黄色。
栏 目 链 接
综 合 拓 展
一、金属活动性顺序表的应用
金属活动 性顺序 K、Ca、Na Mg、Al、 Zn Fe、Sn、 Pb H Cu、Hg、 Ag Pt、 Au 栏 目 不能被 链 氧化 接
NaOH ，固体 NaOH 潮解形成 NaOH 溶液，吸收 CO2又转 变成 Na2 CO 3 溶液，待水分蒸发后生成 Na 2 CO3 · 10H2 O 晶 体，风化生成Na2CO3粉末。
2AlCl3＋3H2↑ ， 2Al＋6HCl===____________
栏 目 链 接
FeSO4＋H2↑ 。 Fe＋H2SO4===______________
3．与盐的反应。
2Ag＋Cu(NO3)2 2 Cu＋____AgNO ， 3===_____________________ Al2(SO4)3＋3Cu 。 2 3 _____Al ＋____CuSO 4===________________
一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜能阻止内部的金属继续
跟氧气反应，故铝具有抗腐蚀性。 3.Na2O2和Na2O哪个更稳定？ 提示：Na2O2更稳定。
栏 目 链 接
应 用 思 考
4.为什么熔化的铝不滴落呢？
提示：因为铝受热熔化(熔点660 ℃)时，表面 Al2O3(熔点2 050 ℃)仍为固体，所以熔化的铝不易滴落。
原子失电子 能力
和O2反应 和H2O反应 和酸反应
由大到小，还原性由强到弱
- 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)。
时，就构成一个原电池，其中较活泼的金属为阳极而被腐蚀。
• 例如，船体钢壳与某种青铜铸品相接触的地万，往往容易腐 蚀，这是因为在电动序中，铁的位置在铜的前面。又如在铜 板上钉一个铁制的铆钉：
铁钉在铜板上的腐蚀
19
即使单独的一种金属构件，与水或潮湿泥土相 接触时，也同样会发生电化学腐蚀，因为工业 用的金属经常含有各种杂质，例如普通钢是铁 碳合金，钢中含有Fe3C和其他杂质。
26
3.能源电力 水电：水轮机组的腐蚀，叶片空蚀； 火电：锅炉和管道的腐蚀； 核电站：高温、辐照、液态金属等腐蚀； 煤矿安全； 油气开采、运输。
27
4.化工工业 5.机械电子 6.民生 7.环境污染
28
腐蚀造成的经济损失（美国）： 占国民生产总值的1.8%~4.2%
29
第一节 腐蚀概论
腐蚀经济损失可分为直接损失和间接损失两类。
有机玻璃、不透性石墨在化学介质和应力的同时
作用下会破裂。
非金属腐蚀破坏的主要特征是物理、机械性能的变化 或外形的破坏，不一定是失重，往往还会增重。
22
第一节 腐蚀概论
• 三、腐蚀的危害
• 1、腐蚀造成重大的直接和间接经济损失； • 2、腐蚀消耗大量的资源和能源； • 3、腐蚀还危及人身安全和造成环境污染； • 4、腐蚀妨碍新技术、新工艺的发展。
10
第一节 腐蚀概论
一、腐蚀的基本概念 腐蚀即是损坏、腐烂
腐蚀是指材料在其周围环境的作用下引起的破 坏或变质现象。
11
第一节 腐蚀概论
从不同角度曾对腐蚀下过不同的定义，主要有以下三个：
（1）材料因与环境反应而引起的损坏或变质、除了单纯机械 破坏之外的一切破坏；
强调了腐蚀与单纯的机械破坏具有本质上区别；适用于 金属和非金属材料。
（2）材料与环境的有害反应； 指明了腐蚀决定于材料和环境这两个因素；适用于金属
和非金属材料。
（3）冶金的逆过程。
阐明了金属腐蚀过程在热力学上具有自发性及腐蚀产物
类似于相应的天然矿石；只适用于金属材料。
12
金属为何会发生腐蚀？ 热力学－自发过程
钢铁
钢铁生锈
铁锈
炼钢
铁的自然循环
铁矿石
矿化
13
（1）自发性
2
3
4
指甲油腐
蚀泡沫板
5
铝的点蚀现象
碳钢的点蚀现象
6
有金属（材料）存在的地方就会有腐蚀问题－悄悄进行的破坏7
例：油气工业采集和输送过程中使用大量弯头、三通等复杂 部件，其多以高温高压流体的冲刷腐蚀失效为主
水下油气田生产设施
油气田中出现的冲刷腐蚀失效
8
9
每年因腐蚀造成经济损失占国民生产总值6%
阳极是溶解极：2Fe→2Fe2++4e
电子向阴极Fe3C移动，与介质中的O2和H2O作 用形成氢氧离子，即4e+2H2O+O2→4OH—
微电池腐蚀示意图
Fe2+在介质中与OH—相遇又形成Fe(OH)2，即整个过程为 2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2
这样钢铁在水中不断得到腐蚀
20
第一节 腐蚀概论
• 二、腐蚀原理
• 2．非金属腐蚀原理
•
绝大多数非金属材料是非电导体，就是少数导电的非金
属材料（如石墨）在溶液中也不会离子化，所以非金属的腐
蚀一般不是电化学腐蚀，而是纯粹的化学或物理的作用，这
是与金属腐蚀的主要区别。
•
当非金属材料表面和介质接触后，溶液（或氢气）会逐
渐扩散到材料内部。表面和内部都可能产生一系列变化，如
金属与氧气、氯气、二氧化碳、硫化氢等干燥气体或汽油、 润滑油等非电解质接触发生化学作用所产生的腐蚀，叫做化
学腐蚀。
金属与液态介质，如水溶液、潮湿的气体或电解质溶液接触
时，就会产生原电池作用(即电化学作用)。由电化学作用引
起的腐蚀，叫做电化学腐蚀。
17
锌的化学活动性比铜强，也就是锌比铜更 容易失去电子，因而被氧化。
23
第一节 腐蚀概论
• 四、腐蚀与防护的重要意义
•
随着工业迅速的发展，腐蚀问题越来越严重，
国家科技部门、各工厂对这个问题也越来越重视。
腐蚀给国民经济带来巨大的损失，据统计，由于腐
蚀而报废的金属设备和材料相当于金属年产量的1/3。 假定其中2/3的金属尚可回炉重新熔炼，那么剩下的 1/3，或者说约有1/10的金属材料因腐蚀而无法收回。 可见腐蚀造成资源极大的浪费。
腐蚀的特点
钢铁
腐蚀过程
能 级 增 大
放出能量
外加热、电能量 炼铁、炼钢过程
矿石
磁铁矿：Fe3O4
赤铁矿：Fe2O3
14
15
16
第一节 腐蚀概论
• 二、腐蚀原理
• 1．金属腐蚀原理
•
当金属和周围的介质相接触时，由于发生化学作用或
电化学作用引起的破坏，是金属腐蚀的主要原因。
• 例如钢铁的生锈、银器的发黑、铜钱发绿等。
24
1.钢铁工业 每年腐蚀掉大量的钢铁
每年腐蚀大约10~20%的金属年产量 2003年钢产量 ：世界：9.625亿吨；
中国：2.2亿吨； 美国：0.914亿吨 世界每年腐蚀掉的钢 >美国的钢产量 中国一年被腐蚀掉的钢= 一大型钢铁企业年产量
25
2.交通运输 铁轨、机车部件的腐蚀和磨蚀 飞机零部件的高温腐蚀和应力腐蚀 船舶在海洋环境中的腐蚀
金属依靠它们化学活动性的强弱来排列，一般有如下次序（也 叫做电动序）：钾、钙、钠、镁、铝、锰、锌、铬、铁、镍、 锡、铅、氢、铜、汞、银、金
位于前面的金属容易放出电子，成为阳极；而位于后面的金属
不易放出电子，成为阴极。
18
•
金属物品与水或潮湿的空气相接触时，大部分腐蚀是电
化学作用。当两种不同的金属在有水存在的情况下互相接触
聚合物分子起了变化，可引起物理机械性能的变化，即强度
降低、软化或硬化等。
21
•
非金属因为没有电化学溶解作用，所以，对
离子的抵抗力强，能耐非氧化性稀酸、碱、盐溶
液等。金属则会不同程度地受到酸、碱、盐侵蚀。
金属一般不受有机溶剂的作用，而有机材料则容
易受溶剂溶解。
•
非金属也会产生应力腐蚀破裂，例如聚乙烯、
腐蚀与防护
第一章 金属与非金属材料的腐蚀
1
腐蚀与防护
• 及集输系统的腐蚀与防护 • 第三章 酸性油气田的腐蚀与防护 • 第四章 海洋及滩涂油气田的腐蚀与防护 • 第五章 炼油设备的腐蚀与防护 • 第六章 管道及储罐防腐层应用技术 • 第七章 管道及储罐电法保护技术
1.直接损失 更换已腐蚀的设备部件等所耗用的金属和非金属
材料费用和制造费，防腐蚀所需要的材料费和施工维修 费，以及由腐蚀造成的损失等，统称为直接损失。