无机非金属材料的腐蚀.ppt

二、典型材料的耐蚀性
1、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。
A、结构
以SiO2为主要组成，含有R2O、RO（碱金属或碱 土金属）、Al2O3、B2O3等多种氧化物。 具有很好的耐酸性，耐碱性相对较差些。
2、混凝土
是一种很复杂的复合材料，它是砾石、卵石、碎石 或炉渣在水泥或其他胶结材料中的凝聚体。 用量最大的胶结构材料是水泥，特别是波特兰水泥。
水或水溶液在混凝土表面或内部与混凝土某些组元 发生化学变化，从而破坏混凝土。
化学反应引起的腐蚀
环境中的CO2、游离酸、碱、镁盐等化合物可与混凝土 中某些组元发生反应，使其受到腐蚀。
① 酸性软水的腐蚀
含有CO2的软水会腐蚀波特兰水泥产物中Ca(OH)2的及 CaCO3： Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 在硬水中，沉积的碳酸盐层，可以保护水泥石而使之腐 蚀速度很低。
2、材料孔隙和结构
①孔隙率：除熔融制品（如玻璃、铸石）外，硅酸盐材料或
多或少具有一定的孔隙率，会降低材料的耐腐蚀性。 另：当化学反应生成物出现结晶时还会造成物理性的破坏， 如：制碱车间的水泥地面。 ②结构：晶体结构的化学稳定性较无定型结构高 如：结晶的SiO2（石英）既耐酸，也有一定的耐碱性。 白色无定形的SiO2易溶于碱溶液中。
3、腐蚀介质





硅酸盐材料的腐蚀速度与酸的性质基本无关（除 氢氟酸和高温磷酸外），而与酸的浓度有关。 酸的电离度越大，对材料的破坏作用也越 大。 酸的温度升高，高解度增大，其破坏作用 增强。 酸的黏度会影响它们通过孔隙向材料内部 扩散的速度。 如：盐酸比同一浓度的硫酸黏度小，腐蚀 作用较硫酸快。
无机非金属材料的腐蚀
一、硅酸盐材料耐蚀机理
1、材料的化学成份和矿物组成 ① 化学成份： 以酸性氧化物SiO2为主 Δ 耐酸不耐碱：
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2含量较高的耐酸材料，除HF酸和高温H3PO4酸 外，耐所有无机酸的腐蚀。 SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O SiF4 + 2HF → H2[SiF6] （氟硅酸） H3PO4 → HPO3 + H2O（高温＞300℃ ） 2HPO3 → P2O5 + H2O SiO2 + P2O5 → SiP2O7 （焦磷酸硅）
B、腐蚀
① 混凝土结构大多在室外遭受大气、河水、海水或土壤 的腐蚀， ② 在地下或阴暗的场所，例如排污水的混凝土管道，还 有微生物腐蚀。 室温下混凝土结构的腐蚀主要是水和水溶液腐蚀， 这类破坏可分为两类：
（Biblioteka Baidu）浸析腐蚀：
水或水溶液从外部渗入混凝土结构，溶解其易溶的 组分，从而破坏混凝土；
（2）化学反应引起的腐蚀：
Δ措施：将红砖在较高的温度下煅烧，使之烧结。
∵高温，SiO2与Al2O3形成具有高度耐酸性的新矿物－硅 线石（Al2O3· 2SiO2）与莫来石（3Al2O3· 2SiO2），且其密度 也增大。
Δ耐碱材料：含有大量碱性氧化物（GaO、MgO）的材料。
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： 不耐所有的无机酸的腐蚀， 在除浓的烧碱液外的一般碱液中都耐蚀。
② 硫酸盐水溶液的腐蚀
可溶性硫酸盐可与水泥中水合产物发生化学反应，导 致体积膨胀或崩解。
Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O→CaSO4· H2O+2NaOH 3CaO· Al2O3· 6H2O + 3(CaSO4· 2H2O) + 20H2O → 3CaO· Al2O3· 3CaSO4· 32H2O (NH4)2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2NH4OH 硫酸铵是混凝土的强腐蚀性介质。 另外还有：MgSO4 、CaSO4、BaSO4、PbSO4等。 Note: 硫酸盐腐蚀产物的溶解度小，它们的沉淀 所导致的应力可加剧混凝土的破坏。
无机非金属材料的腐蚀
概述
一、无机非金属材料概念：
除有机高分子材料和金属材料以外的固体材料，其中 大多数为硅酸盐材料。
硅酸盐材料：
指主要由硅和氧组成的天然岩石、铸石、陶瓷、玻璃、 水泥等。 无机非金属材料也往往称为陶瓷材料。
二、主要成份：
三、腐蚀机理：
各种氧化物，如SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、 K2O、Na2O、PbO等。 腐蚀不是由电化学过程引起的，往往是由于化学作用 或物理作用所引起。
② 矿物组成
材料中SiO2的含越高耐酸性越强，SiO2质量分数低于 55％不耐酸。 例外：
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。
∵铸石中的SiO2与Al2O3、Fe2O3等在高温下形成耐腐蚀性
很强的矿物－普通辉石。 而，红砖中SiO2以无定型状态存在，没有耐酸性。
A、结构
水泥的主要组元是氧化物，如CaSiO3 Ca3Al2O6，CaO， SiO2，Al2O3，MgO，Na2O，K2O，P2O3，Fe2O3，FeO等。 波特兰水泥大约由质量分数为75％的硅酸钙和质量 分数为25%的矿物质所组成。 水泥在混凝土中由于水合作用而变硬，成为“水泥 石”。 水泥水合硬化时还出现了另一个结构参数，孔隙。 其大小、分布和含量对混凝土的力学和耐蚀性能有着重 要的影响。