材料腐蚀复习
金属腐蚀理论总复习题
金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题第一章 绪论 思考题1.举例说明腐蚀的定义,腐蚀定义中的三个基本要素是什么,耐蚀性和腐蚀性概念的区别。
答:腐蚀的定义:工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例:工程材料和周围环境发生相互作用而破坏三个基本要素:腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。
耐蚀性:指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性:指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。
2.金属腐蚀的本质是什么,均匀腐蚀速度的表示方法有哪些?答:⑴金属腐蚀的本质:金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后,腐蚀产物变为化合物或非单质状态;从能量观点看,金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系,腐蚀反应使体系能量降低。
⑵均匀腐蚀速度的表示方法:深度:年腐蚀深度 (p V )V P =t h ∆=8.76d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量,单位mm;V -代表失重腐蚀速度; t 是腐蚀时间,单位y ;d 是金属材料的密度;V P 所以的单位是mm/y 。
失重:失重腐蚀速度(-V )-V = StW -∆=St W W 10- W0代表腐蚀前金属试样的质量,单位g ; W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量,单位g ;S 代表试样暴露的表面积,单位m 2; t 代表腐蚀的时间,单位h 。
计算题计算题1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp ,并进行比较,说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1解:由题意得:(1)对碳钢在30%HNO 3( 25℃)中有: V ˉ=△W ˉ/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40+20×3+40×30)×0.000001=0.4694 g/㎡∙h又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y(25℃)中有:对铝在30%HNO3Vˉ=△Wˉ铝/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×40+30×5+40×5)×45×10-6=0.3391g/㎡∙h/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3d=m铝说明:碳钢的Vˉ比铝大,而Vp比铝小,因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀( 25℃)有:(2)对不锈钢在20%HNO3表面积S=2π×0.0152+2π×0.015×0.004=0.00179 m2Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2∙h 试样体积为:V=π×1.52×0.4=2.827 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y对铝有:表面积S=2π×0.022+2π×0.02×0.005=0.00314 m2Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2∙h试样体积为:V=π×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y试样在98% HNO3(85℃)时有:对不锈钢:Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y对铝:Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y说明:硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
材料腐蚀与防护复习题
材料腐蚀与防护复习题材料腐蚀与防护复习题适⽤于2011级材料成型与控制专业⼀、名词解释1.腐蚀:材料由于环境的作⽤⽽引起的破坏和变质。
2.阴极电化学保护:将被保护⾦属作为阴极,进⾏外加阴极极化以降低或防⽌⾦属腐蚀的⽅法。
3.活化极化:由于电极反应速度缓慢所引起的极化;电极反应是受电化学反应速度控制。
4.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应⼒与腐蚀环境的共同作⽤下产⽣的脆性断裂。
5. 电极电位答: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。
6. 平衡电极电位答:⾦属和溶液界⾯建⽴⼀个稳定的双电层,亦即不随时间变化的电极电位,称为⾦属的平衡电极电位(Ee)。
7. 标准电极电位答:纯⾦属、纯⽓体(⽓压分压为 1.01325x105pa),298K,浓度为单位活度(1mol/L),称为电极的标准电位,该标准电极的电极电位称为标准电极电位(E0)。
8. 阳极极化(阴极极化) 答:当通过电流时阳极电位向正的⽅向移动的现象,称为阳极极化。
(当通过电流时阴极电位向负的⽅向移动的现象,称为阴极极化)9. 去极化答:消除或减弱阳极和阴极的极化作⽤的电极过程称为去极化作⽤,则能消除或减弱极化的现象称为去极化。
10. 浓差极化:在电极反应过程中,如果电化学反应进⾏得很快,⽽电解质中物质传输过程很缓慢,导致反应物扩散速度不能满⾜电极反应速度的需要,形成浓度差,⽽引起电位移动;⽣成物从电极表⾯向溶液深处扩散过程的滞后,使反应物或⽣成物在电极表⾯的浓度和溶液中的浓度出现差异,形成浓度差,⽽引起电位移动。
11.极化:由于电极上有净电流通过,电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起始点位的变化现象。
12.外加电流阴极保护法:将被保护⾦属设备与直流电源的负极相连,使之成为阴极,阳极为⼀个不溶性的辅助电极,利⽤外加阴极电流进⾏阴极极化,⼆者组成宏观电池实现阴极保护的⽅法。
13.牺牲阳极阴极保护法:把被保护壳体和⽐它更活泼的壳体相连接,在电解质溶液中构成宏观电池,依靠活泼阳极壳体不断溶解产⽣的阴极电流对壳体进⾏阴极极化的⽅法。
腐蚀与防护复习题(2)
《金属腐蚀与防护》复习题2022.6第一章绪论.什么是金属的腐蚀?局部腐蚀主要有哪些类型?1.金属腐蚀速度的三种主要表达方式?为什么可以用阳极溶解电流来评价金属腐蚀的速度?2.化学腐蚀和电化学腐蚀的共性与差异?其次章电化学腐蚀热力学.平衡电极电位是如何定义的?在什么条件下才可能建立体系的平衡电极电位?铁放在酸性溶液中能够建立起平衡电极电位吗?平衡电极电位对金属的腐蚀的倾向和腐蚀的速度有什么影响?1.什么是非平衡电极电位?它通常是如何获得的?2.标准电极电位的定义?标准电极电位是如何获得的?3.对参比电极的最基本要求是什么?4.电化学腐蚀发生的根本条件是什么?合金中杂质或其次相的存在对金属腐蚀倾向和腐蚀速度有何影响?5.金属发生腐蚀时,外表至少会有几个电极反响?金属在无氧的自身离子中性溶液中会始终发生溶解腐蚀吗?为什么?金属在有氧的自身离子中性溶液中会始终发生溶解腐蚀吗?6. 一根装运弱酸性化学溶液的碳钢管,由于匀称腐蚀,一年要更换一次。
为了改善管子的耐腐蚀性能,提高使用寿命,对管子内外表实施了化学镀Ni-P非晶镀层的处理,可是管子在投入使用不到2个月却发生了穿孔泄漏。
请从电化学腐蚀的角度分析其可能成因。
第三章电化学腐蚀动力学.什么是电极的极化现象?极化发生的本质缘由是什么?极化对金属腐蚀的速度有什么影响?1.试解释金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流的含义?自腐蚀电位是平衡电极电位吗?他们与金属的腐蚀速度有什么关系?金属铁板放置在3%NaCl水溶液中,稳定一段时间后,通过试验测得的开路电位是平衡电位吗?2.阳极极化有儿种类型?成因是什么?3.由图3.11,分析溶液中硫化物及金属中其次相的存在对金属腐蚀速度的影响。
4.塔菲尔方程的基本表达式〃=成立图3.11钢在非氧化酸中的腐蚀极化图5 .电化学极化(活化极化)和浓差极化的形成缘由是什么?第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀•依据n 产曲+6log 九,分析影响析氢过电 位的因素。
腐蚀与防腐 综合复习题和答案
课堂作业1、材料的失效形式包括腐蚀、磨损和断裂。
2、腐蚀是金属与周围环境之间发生化学或电化学反应而导致的破坏性侵蚀。
3、腐蚀研究的着眼点在材料。
4、腐蚀具有自发性、普遍性和隐蔽性的特点。
5、腐蚀是一种材料和环境间的反应,这是腐蚀与摩擦现象分界线。
6、强调化学或电化学作用时称为腐蚀,强调力学或机械作用作用时则称为磨擦磨损。
7、腐蚀是被腐蚀金属。
8、对均匀腐蚀的衡量有质量指标和强度指标。
9、根据环境介质可分为自然和工业环境。
10、自然环境腐蚀可分为大气、土壤、海水腐蚀11、根据受腐蚀材料可分为金属和非金属。
12、依据腐蚀机理腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀13、电化学腐蚀由阳极、阴极和电子转移三个既相互独立又紧密联系的过程组成。
14、阳极过程是失电子的过程,其结果是金属的离子化。
15、阴极过程是得电子的过程,其结果介质中的离子夺取电子发生还原反应的还原过程。
16、外电路的过程与溶液中的过程组成了电荷的转移通道。
17、根据腐蚀形态腐蚀可分为普遍性腐蚀和局部腐蚀。
18、化学腐蚀分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。
思考题1、从导体中形成电流的荷电粒子来看,可将导体分成两类电子和离子导体。
2、电极系统是由电子相和离子相组成,并且有电荷穿过界面中一个相到另一个相。
3、在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面发生的化学反应,称为电极反应。
4、参比电极,指的也是某一特定环境下的电极系统及相应的电极反应,而不是仅指电子导体材料。
5、金属失去电子的过程称为阳极过程。
阳极过程往往伴随着金属的离子水化进入溶液,材料被腐蚀。
6、负电性金属正离子进入溶液,金属上带有阳离子。
7、正电性金属位于溶液中时,溶液中的金属正离子在金属表面,溶液一侧有多余的负离子8、气体电极是溶液中的H+和OH-从金属上夺取电子,使得金属带有正电性。
9、气体电极包括氢电极和氧电极。
10、用于作为标准电极的是氢电极。
11、氢电极的标准电极电位是零。
腐蚀与防护复习资料汇总
腐蚀与防护复习资料汇总1.材料腐蚀的概念:材料与环境介质接触的表⾯发⽣作⽤(物理、化学或电化学),⽽引起的破坏或变质(性能退化)。
2.根据反应类型划分腐蚀种类:化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀。
3.腐蚀过程的本质是什么?⾦属从⼀个热⼒学不稳定状态向稳定状态转变的,是⼀种⾃然趋势,可以从冶炼⾦属(或合⾦)时所消耗能量的多少或者难易程度来⼤致判断其腐蚀倾向⼤⼩。
4.材料的损坏或失效类型:腐蚀、磨损和断裂,决定了材料的寿命。
5. (计算题)⾦属腐蚀速度的表⽰⽅法:失重法(增重法)、深度法和电流密度。
1)失重法:v 式中:W-为腐蚀速度(g/m2.h );m0为试样腐蚀前的重量;m1为试样清除腐蚀产物后的质量(g );S 为试样表⾯积(m2);t 为腐蚀时间(h)。
2)深度法: 式中: D 为腐蚀深度,单位为mm/a 。
V 为腐蚀速度(g/m2.h ),ρ为⾦属的密度,g/cm3。
3)由失重指标转换为电流密度指标:其中icorr ,A/cm2,V 失,g/(m2·h)三级标准6.腐蚀原电池:阴极,阳极,内电路:离⼦导通的回路;外电路:⾦属本⾝.腐蚀原电池特征:短路的原电池;材料表⾯分为阳极和阴极,阴极和阳极具有不同电位,位于不同位置;阳极和阴极之间要有两个电性连接:电⼦导体通道和离⼦导体通道;离⼦导体为腐蚀环境。
7.盐⽔滴试验:实验说明:⾦属表⾯结构或组织不均匀性,或腐蚀介质不均匀性,都可以导致腐蚀电池的形成;失电⼦的阳极反应和得电⼦的阴极还原反应是在两个相对独⽴的区域进⾏的,但彼此⼜不可分割同时完成;⾦属的电化学腐蚀过程随着电流的发⽣,该电流表征⾦属腐蚀速度;发⽣局部腐蚀情况下,通常阳极区⾯积⽐阴极区⾯积⼩得多,阳极区腐蚀强烈。
8.宏观电池、微观电池:宏:⾦属材料和介质的差异;微:电化学不均匀性宏观腐蚀电池(宏电池):阳极和阴极电极尺⼨相对较⼤,宏观上单独的电极⾁眼可见(可分辩)。
微观腐蚀电池(微电池):阳极和阴极尺⼨微⼩,宏观上单独的电极不可见,⾁眼不可分辩。
材料腐蚀学复习题汇总
、填空 1、相界表面处理材料防腐蚀方法有覆盖层保护、表面转化膜和电化学保护这三种方法。
2、在工程设计建造之初,乃至使用过程中,必须最大限度地防止材料的腐蚀破坏,从而延长工程项目的同步使用寿命,使得经济造价最合理。
3、金属在腐蚀介质和交变应力共同作用下引起的破坏为腐蚀疲劳。
4、磨损腐蚀指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。
有三种表现形式:摩振腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀。
5、合理选材的总原则是:所有零部件都要达到同步劣化,即各零部件的寿命应与整体工程结构寿命同步。
6、材料失效三要素是:断裂、磨损和磨蚀。
7、技术经济计量学中,Uhlig (初世宪)公式计算比较法的缺点是没有动态考虑年利率,等效年度费用计算比较法考虑了动态年利率,是更精确计算法。
8、设备外形应避免积水,减少积水间隙,凹槽和坑洼,贮罐和容器的内部形状应有利于液体排放,管道系统内部要流线化,立式热交换器的上端管束应与管板_平齐,卧式热交换器最好向出口端倾斜,避免残留液体。
9、装置和设备的选址要考虑到风向、水流等环境条件带来的腐蚀问题。
注意设备之间的相互影响,避免腐蚀液体泄漏,腐蚀性气流,振动、高温管道等造成的危害。
10、有腐蚀性介质的工序应安排在首工序或尾工序执行,或工序隔离,以减少对其他工序的污染。
11、土壤中透气性,湿度和金属离子影响土壤的电阻率,生物菌和矿物质影响土壤的pH,pH和溶氧量则影响土壤的氧化还原电位,进而一起影响土壤的腐蚀速率。
12、钢材受到硫化氢腐蚀以后阳极的最终产物是硫化亚铁,该产物通常是一种有缺陷的结构,它与钢铁表面的粘结力差,易脱落,易氧化,且电位较正,因而作为阴极与钢铁基体构成一个活性的微电池,对钢基体继续进行腐蚀。
13、在酸性油气田水中,带负电荷的氯离子,基于电价平衡,它总是争先吸附到钢铁的表面,因此,氯离子的存在往往会阻碍保护性的硫化铁膜在钢铁表面的形成。
但氯离子可以通过钢铁表面硫化铁膜的细孔和缺陷渗入其膜内,使膜发生显微开裂,于是形成孔蚀核。
腐蚀复习提纲 (1)
题型:填空,名词解释,简答题,分析题第1章金属电化学腐蚀基本理论1.掌握腐蚀的定义与分类。
腐蚀—指材料由于环境作用引起的破坏或变质。
金属腐蚀—指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。
按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。
按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。
2.化学腐蚀:金属与电介质直接发生化学作用而引起的破坏。
腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用而产生腐蚀,没有电流产生,为单纯的氧化还原反应。
电化学腐蚀:金属表面与电解质水溶液或熔盐所形成局部电池所产生的腐蚀。
表现为阳极失去电子,阴极得到电子以及产生电流。
3.熟练掌握常见的局部腐蚀类型。
应力腐蚀破坏:拉应力与腐蚀介质联合作用发生开裂破坏。
腐蚀疲劳:腐蚀介质与交变应力或脉冲应力作用下产生的腐蚀。
磨损腐蚀:摩擦副在腐蚀介质中产生的腐蚀。
孔腐蚀:腐蚀集中在某些活性点上,蚀孔直径等于或小于蚀孔深度。
晶间腐蚀:腐蚀沿晶间进行,使晶粒间失去结合力,金属强度急剧降低。
缝隙腐蚀:发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。
电偶腐蚀:在电解液中,异种金属接触时,电位较正金属促使电位较负的金属加速其腐蚀。
4.掌握金属腐蚀的历程。
金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程,即氧化还原反应。
根据氧化还原反应发生的条件不同,将金属的腐蚀历程分为两种类型:化学腐蚀(Chemical corrosion),其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞,化合而形成腐蚀产物,即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应点上完成。
例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。
电化学腐蚀(Electrochemical corrosion),其特点是金属的腐蚀存在两个同时进行却相互独立的氧化还原过程,即阳极反应(anode reaction)和阴极反应(cathode reaction)。
例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀。
腐蚀与防腐综合复习资料1
《腐蚀与防腐》综合复习资料一、判断题1、腐蚀原电池和原电池的本质区别是前者不对外做功。
(对)2、两种不同金属互相接触即可引起接触腐蚀。
(错)3、可以用金属的腐蚀电流密度的大小表示金属的腐蚀速度。
(对)4、发生腐蚀的部位是腐蚀原电池的阳极。
(对)5、非平衡电极电位是指只发生一对电极反应时所建立的稳定电位。
(错)6、宏电池是其电极的阴阳极能用肉眼辨认的腐蚀电池。
(对)7、电化学极化的实质是电极反应速度大于电子转移速度。
(错)8、去极化作用对减小腐蚀速度有利。
(错)9、在土壤中,由于氧浓差腐蚀电池的作用,通常埋地钢管在管子的下部发生腐蚀。
(对)10、阴极保护系统中的辅助电极为阴极。
(错)11、阳极保护适合在强氧化性介质中的构件的保护。
(对)12、相同条件下,有限长的管路的保护比无限长的保护要长。
(对)13、如果绝缘层质量不好,则所需保护电流越大。
(对)14、阳极保护适用于极大多数金属材料,而阴极保护只适用于活化-钝化金属。
(错)15、镀锌钢管中的镀锌层是阳极覆盖层。
(对)16、阳极保护可用于活化-钝化金属的电化学腐蚀保护。
(对)17、高硅铸铁通常作为牺牲阳极材料。
(错)18、钝化膜型缓蚀剂属于危险型缓蚀剂。
(对)19、防腐绝缘层是一种消极的防腐措施,而电化学保护是一种积极的防腐措施。
(对)20、致钝电流越小越好。
(错)21、缓蚀剂一般不适用于高温环境,通常在150℃以下适用。
(对)22、保护长度也与绝缘层质量有关。
(对)23、电化学腐蚀的特点之一是有电流产生。
(对)24、阴极总是进行氧化反应,阳极总是进行还原反应。
(对)25、金属的交换电流密度越小,说明电极反应越易进行。
(错)26、非平衡电极电位可以用能斯特公式进行计算。
(错)27、活化极化的实质是电子转移速度大于电极反应速度。
(对)28、极化曲线越平缓,说明电极反应过程中的障碍越大。
(对)29、由于氧电极的电极电位比氢电极的电极电位高,所以吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为常见。
腐蚀与防护复习题
《腐蚀与防护》复习题1、化学腐蚀的概念、及特点2、金属氧化膜具有保护作用条件,举例说明哪些金属氧化膜有保护作用,那些没有保护作用,为什么?3、电化学腐蚀的概念,与化学腐蚀的区别4、解释现象:试验1:铜块与锌块相互接触,放入稀盐酸介质中,在铜块一侧有氢气产生,而锌块逐渐溶解。
试验2:将铜块与锌块不相互接触,而在体系外用导线连接,若在导线间连接电流表。
铜块一侧有氢气产生,而锌块逐渐溶解,电流表针发生转动。
试验3:将锌块置于稀盐酸介质中,可见锌块不断溶解,氢气不断产生。
5、解释现象:试验:3%NaCl水溶液1滴至光亮的铁片上,加少量铁氰化钾(K3Fe(CN)6)和酚酞试剂,然后把铁片置于磁场中。
现象:在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点,接着液滴中心变蓝,边缘便成粉红,液滴缓慢旋转。
6、举例说明氧浓差腐蚀7、解释现象:试验:一根铜丝一端置于0.1mol/LCuSO4溶液中,另一端置于1mol/LCuSO4溶液中。
发现,铜丝置于0.1mol/LCuSO4溶液中的一端发生腐蚀(不断溶解)。
8、解释现象:试验:一根铁丝一端置于高温溶液中,另一端置于低温溶液中。
发现,铁丝置于高温溶液中的一端发生腐蚀(不断溶解)。
9、绘出Fe—HO的V—pH图,指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。
并举例说明该图的应用。
210、理论电位—pH图的局限性?11、举例说明有哪些可能的阴极去极化剂?当有几种阴极去极化剂同时存在时,如何判断哪一种发生还原的可能性最大?自然界中最常见的阴极去极化反应是什么?12、何谓腐蚀极化图?说明其应用。
13、试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。
14、混合电位理论的基本假说是什么?15、何谓差异效应?产生负差异效应的原因是什么?16、为什么说防腐就是防水?(可从极化与去极化角度解释)17、金属钝化的概念及钝化图和应用18、关于金属钝化的解释有几种理论?简述各理论并比较?19、什么叫局部腐蚀?为什么说局部腐蚀比全面腐蚀更有害?20、电偶腐蚀的概念、因素、控制举例21、小孔腐蚀的概念、特征、因素与控制举例22、缝隙腐蚀的概念、特点与控制。
防腐期末复习题库
防腐期末复习题库试题1、剥离腐蚀是哪种腐蚀的特殊形式 ( B )A 、表面腐蚀B 、晶间腐蚀C 、点状腐蚀D 、丝状腐蚀2、在用肥皂水清洗塑料表面之前为什么要用清水清洗 ( A )A 、防止龟裂B 、防止划伤C 、清除滑油及油脂D 、防止塑料变软3、下面哪种腐蚀。
构件外观可能没有明显变化 ( D )A 、表面腐蚀B 、摩振腐蚀C 、丝状腐蚀D 、晶间腐蚀4、下面四种说法,哪种正确 ( B )A 、在合金钢构件上使用铝合金柳钉,合金钢构件易产生电偶腐蚀B 、两种金属之间电位差越大,两者相接触时。
电位低的金属越容易腐蚀C 、在合金钢构件上使用铝合金柳钉柳接、会形成大阳极小阴极现象D 、在铝合金构件上使用合金钢紧固件、会形成大阴极小阳极现象5、下列四种说法、哪种正确 ( B )A 、工业大气中的SO2对金属构件没有腐蚀变化B 、海洋大气中的氧离子对金属构件有催化腐蚀的作用C 、海洋大气中的氧离子含量与距海洋的距离无关D 、飞机在高空飞行时、机身内部不会形成冷凝水6、影响丝状腐蚀的最主要因素是大气的相对湿度和海洋大气环境、下列哪种相对湿度下、易产生丝状腐蚀 ( D )A 、相对湿度高于10%B 、相对湿度高于20%C 、相对湿度低于65%D 、相对湿度高于65%7、如果某一阳极化处理的表面在维护工作中被破坏、可用哪种方法进行不完全的修理 ( A )A 、使用金属抛光B 、进行化学表面处理C 、让某些抑制剂完全渗透D 、使用适当的中性清洗剂8、铝合金零件产生晶界腐蚀的原因是 ( A )A 、热处理不当B 、不通金属相接触C 、装配不当D 、铬酸锌底漆未干就涂了面漆9、在铝合金结构部件内发生在晶界腐蚀 ( D )A 、不会在经过处理的铝板材所制成的部件中出现B 、可以通过在金属表面发生的白色粉末状堆积物来判断C 、一般不会在有包铝的零件中出现D 、不可能总是有表面的征兆来判定10、镁合金零件清除腐蚀的正确方法是使用 ( D )A 、钢丝刷B 、金刚砂纸C 、铝丝球D 、硬鬃毛刷11、“阿罗丁”药品是怎样涂到铝合金表面上的 ( D )A 、与包铝工序同时操作B 、作为制造加工工序的一个部分C 、浸涂D 、作为上底漆层工序的一个部分12、下列哪一类金属的腐蚀物为白色或灰色粉末 ( B )A 、铜及其合金B 、铝及其合金C 、钛及其合金D 、镍及其合金13、部件在硝酸钠和硝酸钾溶液池内进行热处理后、为什么要在热水中进行彻底的漂洗 ( B )A 、为了防止腐蚀B 、为防止出现气孔C 、为减少翘曲变形D 、为延缓褪色14、由于不同金属的接触而形成的电化腐蚀可采取什么方式来预防 ( C )A 、在两个表面之间夹一层无松孔的绝缘材料B 、在两个表面之间夹一层胶纸带C 、在两个表面上各涂一薄层铬酸锌底漆层D 、将它们很好搭配接而不需要采取特殊的预防措施15、没有在所要求的时间内对铝合金零件淬火、可能会导致 ( D )A 、铝材变得更脆B 、难以做表面涂漆的准备C 、包铝层粘结不牢D 、零件抗腐蚀能力变差16、如果埋头柳钉的柳钉头周围有顺气流方向流向后面的腐蚀痕迹,是下列哪种腐蚀造成的 ( D )A 、氧化腐蚀B 、表面腐蚀C 、微振磨损腐蚀D 、应力腐蚀17、下列哪一种因素与应力腐蚀有关 ( A )A 、拉应力B 、剪应力C 、压应力D 、大气中的氧气18、应力腐蚀容易发生在 ( B )A 、受拉应力的纯金属中B 、受拉应力作用的铝合金中C 、受压应力作用的纯金属中D 、受压应力作用的铝合金件中19、当轮胎上有润滑油时应采取什么措施以防止轮胎过早老化 ( B )A 、用干布擦拭轮胎,然后用压缩空气吹干B 、用干布擦拭轮胎,然后用肥皂水清洗干净C 、用某种石油制成的溶剂清洗轮胎再用压缩空气吹干D 、用酒精或清洗稀释清洗轮胎以中和润滑油的作用20、镍-镉电瓶的液体溅在飞机蒙皮上、应该 ( C )A 、立即用硫酸或盐酸溶液中和、并用水彻底清洗B 、立即用硼酸或醋酸溶液中和、并用水彻底清洗C 、立即用碳酸氢钠溶液中和、并用水彻底清洗D 、立即用水清洗、并用压缩空气吹干21、铅-酸电瓶的电液溅到飞机蒙皮上。
腐蚀与防护复习题
一.选择题1.(A )是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象。
A.腐蚀B.磨损C.断裂D.磨蚀2.在以下材料失效的形式中,属于突变过程的是(C )。
A.腐蚀B.磨损C.断裂D.磨蚀3.下列属于腐蚀的特点的是(C)。
A.自发性B.普遍性C.被动性D. 隐蔽性4.腐蚀的发生是金属由高能级向低能级退化的过程,是(B)过程。
A.吸热B.放热C.升压D. 降压5.下列腐蚀类型属于化学腐蚀的是(D)。
A. 土壤腐蚀B. 电解液中腐蚀C. 海水腐蚀D. 非电解液中腐蚀6.以下物体不属于据导电能力分类的是:(D)A. 导体B. 半导体C. 绝缘体D. 电解质7.下列导体属于离子导体是:(C)。
A. 金属导体B. 半导体C. 电解质溶液D. 绝缘体8.下列不属于气体电极的是:(B)。
A. 氢电极B. 饱和甘汞电极C. 氧电极D. 氯电极9.下列哪种电极不是在实际使用中常常采用的二级参比电极。
(B)A.饱和甘汞电极(SCE)B.氢标准电极(SHE)C.银-氯化银电极D.饱和硫酸铜电极10.下列金属按其活泼性由高到低排列,次序正确的是(A)。
A. K、Na、Zn、Cu、Ag、Au;B. Cu、K、Na、Zn、Ag、Au;C. K、Na、Cu、Zn、Au、Ag;D. Cu、K、Zn、Na、Au、Ag;11.下列金属()不属于负电性贱金属。
A. K12.下列腐蚀形式(D)不属于金属的局部腐蚀A.电偶腐蚀B.应力腐蚀C.氢损伤D.析氢腐蚀。
13.下列选项(B)不是孔蚀的破坏特征。
A.破坏高度集中B.蚀孔的分布均匀C.蚀孔通常沿重力方向发展D.蚀孔小,不易发现。
14.黄铜脱锌破坏形式属于(B)。
A.电偶腐蚀B. 选择性腐蚀C. 晶间腐蚀D.缝隙腐蚀15.根据金属表面的潮湿程度,不属于大气腐蚀分类的是(C):A.干大气腐蚀B. 潮大气腐蚀C. 润大气腐蚀D.湿大气腐蚀16.以下(D)不属于影响土壤腐蚀的因素。
A.土壤电阻率B.土壤的含氧量C.土壤的pH值D.土壤的物化性质17.目前常用来解释缓蚀剂机理的理论不包括:(C)A.吸附理论;B.成膜理论;C.物理化学理论;D.电化学理论;18.缓蚀剂的分类按其作用机理来划分不包括:(B)A.阳极型缓蚀剂B.电解质型缓蚀剂C.阴极型缓蚀剂D.混合型缓蚀剂19.对于长输管道,影响最小保护电流密度的主要因素不包括:(C)A.绝缘层质量;B.土壤含水量;C.大气温度;D.土壤电阻率20.评价牺牲阳极性能优劣的指标不包括:(A)A.阴极电位;B. 电流效率;C. 阳极消耗率;D. 腐蚀特征21.管道通过粘土和砂土交接处时,由于土壤中氧浓度的不同,易发生氧浓差电池腐蚀,下列关于腐蚀部位的说法哪个是正确的( B )。
腐蚀与防护复习
一、绪论1、材料常见的损坏形式:断裂、磨损、腐蚀、协同作用;2、材料腐蚀定义:材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的破坏或变质现象;3、腐蚀的经济损失:直接损失、间接损失;减少损失和降低防腐成本、延长服役寿命;4、材料腐蚀的分类:1)根据腐蚀的反应机理:2)根据腐蚀形态:3)根据腐蚀环境分类:4)根据腐蚀温度分类:5、材料的腐蚀控制(防护得基本途径)1)正确选材和合理设计;2)提高材料本身的耐蚀性:热力学稳定性和控制动力学;3)电化学保护:阴极保护阳极保护;4)将材料与腐蚀介质隔开:衬里、防锈油、防锈纸等;5)采用涂镀层和表面改性:涂镀层和表面改性;6)改变环境:温度和流速、介质处理、应力、缓蚀剂等;6、材料腐蚀速度的表示方法:1)由质量变化来表示腐蚀速度:2)由腐蚀深度来表示腐蚀速度:3)由电流密度来表示腐蚀速度:二、电化学理论基础1、金属腐蚀原电池:1)阳极过程(锌):金属溶解,以离子形式迁移到溶液中同时留下当量电子在金属上;2)电流通路:电子从阳极流向阴极,溶液中的阳(阴)离子从阳极区移向阴(阳)极区,形成回路;3)阴极过程(铜):从阳极迁移的电子被电解质溶液中能吸收电子的物质中和掉;4)次生过程:金属离子和pH不同区域(OH );2、根据构成腐蚀电池电极大小分类为:(1)宏观腐蚀电池:①肉眼可分辨出电极极性;②且阴极区和阳极区长时间保持稳定;③产生明显的局部腐蚀。
1)异种金属浸入不同电解质溶液:如丹尼尔电池2)异种金属浸入同种电解质溶液:如钢船壳与青铜螺旋桨等3)浓差电池:如氧浓差电池4)温差电池:如换热器、冷却器、反应器等(2)微观腐蚀电池:①肉眼难于辨出电极的极性;②但确实存在氧化还原过程的原电池;产生:1)金属表面化学成分不均匀性:钢板弯曲处、铆钉头部区域容易优先腐蚀;2)金属组织不均匀性:晶粒-晶界腐蚀微电池,晶界作为腐蚀电池的阳极而优先发生腐蚀;3)金属表面物理状态不均匀性:4)金属表面膜不完整性:3、判断电极反应能否发生:1)根据热力学原理,可用Gibbs自由能来判断;(▲G)T,P= -nEF (电化学与热力学之间的桥梁)2)利用电极电位或标准电极电位判断:4、双电层:①许多负电性金属如Fe、Zn、Cd、Mg等浸入水溶液中就形成金属表面积累负电荷的双电层;②许多负电性金属如Fe、Zn、Cd、Mg等浸入水溶液中就形成金属表面积累负电荷的双电层;5、离子双电层结构模型:1)紧密双电层模型:1879年,赫姆荷尔茨和佩林提出。
(完整word版)材料腐蚀与防护复习题(word文档良心出品)
材料腐蚀与防护复习题适用于2011级材料成型与控制专业一、名词解释1.腐蚀:材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。
2.阴极电化学保护:将被保护金属作为阴极,进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。
3.活化极化:由于电极反应速度缓慢所引起的极化;电极反应是受电化学反应速度控制。
4.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。
5. 电极电位答: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。
6. 平衡电极电位答:金属和溶液界面建立一个稳定的双电层,亦即不随时间变化的电极电位,称为金属的平衡电极电位(Ee)。
7. 标准电极电位答:纯金属、纯气体(气压分压为1.01325x105pa),298K,浓度为单位活度(1mol/L),称为电极的标准电位,该标准电极的电极电位称为标准电极电位(E0)。
8. 阳极极化(阴极极化) 答:当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象,称为阳极极化。
(当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象,称为阴极极化)9. 去极化答:消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用,则能消除或减弱极化的现象称为去极化。
10. 浓差极化:在电极反应过程中,如果电化学反应进行得很快,而电解质中物质传输过程很缓慢,导致反应物扩散速度不能满足电极反应速度的需要,形成浓度差,而引起电位移动;生成物从电极表面向溶液深处扩散过程的滞后,使反应物或生成物在电极表面的浓度和溶液中的浓度出现差异,形成浓度差,而引起电位移动。
11.极化:由于电极上有净电流通过,电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起始点位的变化现象。
12.外加电流阴极保护法:将被保护金属设备与直流电源的负极相连,使之成为阴极,阳极为一个不溶性的辅助电极,利用外加阴极电流进行阴极极化,二者组成宏观电池实现阴极保护的方法。
13.牺牲阳极阴极保护法:把被保护壳体和比它更活泼的壳体相连接,在电解质溶液中构成宏观电池,依靠活泼阳极壳体不断溶解产生的阴极电流对壳体进行阴极极化的方法。
材料腐蚀与防护复习试题
材料腐蚀与防护复习题适用于材料成型与控制专业一、名词解释1、腐蚀: 材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。
2、腐蚀原电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池;特点:1. 阳极反应都是金属的氧化反应,造成金属材料的破坏2. 反应最大限度的不可逆3. 阴、阳极短路,不对外做功3.腐蚀电池的工作环节:1.阳极反应通式:Me→Men++ne 可溶性离子,如Fe-2e=Fe2+ ;2.阴极反应通式:D+me=[D.me] 2H++2e=H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀;3.电流回路金属部分:电子由阳极流向阴极溶液部分:正离子由阳极向阴极迁移4. 形成腐蚀电池的原因:金属方面:成分不均匀;表面状态不均匀;组织结构不均匀;应力和形变不均匀;“亚微观”不均匀;环境方面:金属离子浓度差异;氧浓度的差异;温度差异5.交换电流密度:当电极反应处于平衡时,电极反应的两个方向进行的速度相等,此时按两个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。
6.电动序:将各种金属的标准电位E0 的数值从小到大排列起来,就得到“电动序”。
7. 腐蚀电位:金属在给定腐蚀体系中的电极电位。
电偶序:在某给定环境中,以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低,依次排列的顺序8.电化学腐蚀倾向的判断:自由焓准则当△G<0,则腐蚀反应能自发进行。
|ΔG|愈大则腐蚀倾向愈大。
当△G= 0,腐蚀反应达到平衡。
当△G> 0,腐蚀反应不能自发进行。
9. 电极:金属浸于电解质溶液中所组成的系统。
10. 电位:金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位,简称电位,记为E。
11.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。
11、平衡电位:当电极反应达到平衡时,电极系统的电位称为平衡电位,记为Ee 意义:当电极系统处于平衡电位时,电极反应的正逆方向速度相等,净反应速度为零。
在两相c、a 之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。
材料腐蚀与防护-复习题
第一章耐蚀性:指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性:指环境介质腐蚀材料的强弱程度。
高温氧化:在高温条件下,金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化,亦称高温腐蚀。
毕林—彼得沃尔斯原理或P-B 比:氧化时所生成的金属氧化膜的体积2MeO V 与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积Me V 之比。
腐蚀过程的本质:金属 → 金属化合物(高温)热腐蚀:指金属材料在高温工作时,基体金属与沉积在其工作表面上的沉积盐及周围工作气体发生总和作用而产生的腐蚀现象称为热腐蚀.p 型半导体:通过电子的迁移而导电的半导体;n 型半导体:通过空穴的迁移而导电的半导体。
n 型:加Li (低价),导电率减小,氧化速度增加;加Al (高价),导电率增加,氧化速度降低。
p 型:加Li (低价),导电率增加,氧化速度降低;加Cr (高价),导电率减小,氧化度增加。
腐蚀的危害1)造成巨大的经济损失;2)造成金属资源和能源的浪费造成设备破坏事故,危及人身安全;3)引起环境污染。
金属一旦形成氧化膜,氧化过程的继续进行将取决于两个因素1)界面反应速度,包括金属/氧化物界面以及氧化物/气体两个界面上的反应速度;2)参加反应物质通过氧化膜的扩散速度。
(这两个因素实际上控制了继续氧化的整个过程,也就是控制了进一步氧化速度。
在氧化初期,氧化控制因素是界面反应速度,随着氧化膜的增厚,扩散过程起着愈来愈重要的作用,成为继续氧化的速度控制因素)反映物质通过氧化膜的扩散,一般可有三种传输形式1)金属离子单向向外扩散;2)氧单向向内扩散;3)两个方向的扩散。
反应物质在氧化膜内的传输途径1)通过晶格扩散:温度较高,氧化膜致密,而且氧化膜内部存在高浓度的空位缺陷的情况下,如钴的氧化;2)通过晶界扩散。
在较低的温度下,由于晶界扩散的激活能小材料腐蚀与防护于晶格扩散,而且低温下氧化物的晶粒尺寸较小,晶界面积大,因此晶界扩散显得更加重要,如镍、铬、铝的氧化;3)同时通过晶格和晶界扩散。
山东科技大学考试复习资料——腐蚀与防护(考试大纲+知识点)
第0章1.腐蚀:指材料在环境作用下引起的破坏或变质。
材料包括金属材料和非金属材料。
环境作用包括化学、电化学、化学—机械、电化学—机械、生物、物理作用。
2.金属腐蚀:指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。
3.金属腐蚀的类型a)按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。
b)按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。
c)按腐蚀环境金属腐蚀可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、电解质腐蚀、熔融盐中腐蚀以及高温气体腐蚀等。
4.腐蚀的特点:自发性、普遍性、隐蔽性第一章1.双电层3.电极电位:电极和溶液界面上进行电化学反应并建立起双电层电势跃称电极电势。
4.平衡电极电势电极反应正逆过程的电荷和物质都达到平衡时的电极电势。
5.非平衡电位:当金属浸入不含同种金属离子的溶液中,电极反应不处于平衡状态,电极系统的电位,称为非平衡电位。
6.标准电极电位:溶液中该物质的离子活度为1、温度为298K、气体压力为101325Pa时,电极的平衡电极电位为电极的标准电极电位,用E o表示。
7.8.电位-pH图9.电势—pH图的应用(1)判定电极反应进行的方向。
(2)判断可能的腐蚀行为,估计金属是否稳定,是否发生腐蚀或钝化。
(3)估计腐蚀产物的组分。
(4)预防控制腐蚀的措施。
10.腐蚀电池a)宏观腐蚀电池:阴、阳极可用肉眼或不大于10倍放大镜分辨出来。
b)微观腐蚀电池:金属或合金表面因电化学不均性(化学成分不均一;物质状态不均一;表面膜不均一不完整)而存在大量微小的阴极和阳极构成短路微电池。
11.反应自发进行的条件12.上图中E K为阴极电位,E A为阳极电位,E e,M为金属平衡电极电位,E e,K为阴极平衡电极电位13.腐蚀倾向的判断a)腐蚀反应自由能变化( △G)T.P腐蚀倾向性:(△G)T.P < 0 腐蚀可发生, G值越负反应可能性越大;( △G)T.P > 0 腐蚀不可能发生。
上届腐蚀复习题
本课程复习题
1.指出高温氧化理论(Wagner)要点, 结合金属氧化的等效电池模型推导 出高温氧化速度常数的表达式,并说明式中各参数的意义。
11.试分析比较防止应力腐蚀断裂和氢脆的主要措施。
12.何谓腐蚀疲劳? 与纯机械疲劳和应力腐蚀断裂相比有何特点? 13.请根据下图解释阴极保护原理;阴极保护的基本参数是什么?
14.按缓蚀剂的作用机理,缓蚀剂可分为几种类型?简要说明缓蚀的电化学原理。 15.简述大气腐蚀的过程。哪些合金元素可提高钢耐大气腐蚀性,作用机理是什 么?
16.基本概念:
高温氧化、选择性氧化、n型半导体氧化物、p型半导体氧化物、哈菲价法 则、高温热腐蚀、P-B、腐蚀原电池、浓差电池、电极、极化、过电位、去极
化、去极剂、析氢腐蚀、吸氧腐蚀、钝性、晶间腐蚀、应力腐蚀、致钝电流钝性?对于Fe/H2SO4(质量分数50%、常温)腐蚀体系,用什么 方法能使Fe获得钝性? 又在什么条件下Fe的钝性会受到破坏? 19.从腐蚀电池出发,分析影响电化学腐蚀速率的主要因素。在电化学极化控 制下决定腐蚀速率的主要因素是什么 20. 防腐设计包括哪些方面?简述各基本原则。
5. 产生选择性腐蚀的根本原因是什么?哪些合金材料易产生选择性腐蚀?简述黄 铜脱锌的机理及控制措施。
6. 室温下,铁在质量分数为0.03的氯化钠溶液中发生的的腐蚀为:Fe→Fe2十+2e, 测得其腐蚀电位Ecorr=0.350V,假设电阻可以忽略不计,试计算该腐蚀体系中 EFe= / Fe 阴、阳极的控制程度,并分析该腐蚀控制过程。(已知 -0.440V, E =0.401V, O / OH =1.65×10(-15,0.21atm下氧气的分压为2.13×104Pa) K ( Fe OH ) )
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一、名词解释哈菲价法则:合金元素对金属氧化物晶体缺陷影响的规律。
应力腐蚀:是指敏感材料在拉应力和特定介质的共同作用下引起的断裂。
晶间腐蚀:是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。
在金属(合金)表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。
腐蚀疲劳:是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。
点(孔)腐蚀:是一种腐蚀集中在金属(合金)表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。
全面腐蚀:是指整个金属表面均发生腐蚀,它可以是均匀的也可以是不均匀的。
潮大气腐蚀:相对湿度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。
干大气腐蚀: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。
湿大气腐蚀:相对湿度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。
杂散电流腐蚀:是指直流电源设备漏电进入土壤产生的电流,对地下管道、贮罐、电缆等金属设施,造成严重的破坏的腐蚀。
牺牲阳极法阴极保护:在被保护的金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极,依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。
选择性氧化:如果合金中B组元的浓度低于临界浓度,则最初在合金表面只形成AO,B组元从氧化膜/金属界面向合金内部扩散。
但由于B组元与氧亲和力大,随着氧化的进行,当界面处B的浓度达到形成BO的临界浓度时,将发生B+AO---A+BO的反应,氧化产物将转变为BO。
这种情形称为合金的选择性氧化。
选择腐蚀:是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。
电化学保护 :通过施加外电动势将被保护的金属的电位移向免蚀区或钝化区,以减小或防止金属腐蚀的方法。
活化极化(电化学极化):如果金属离子进人到溶液里的速度小于电子从阳极迁移到阴极的速度,则阳极上就会有过多的带正电荷金属离子的积累,由此引起电极双电层的负电荷减少,于是阳极电位就向正方向移动,产生阳极极化。
浓差极化:在阳极过程中产生的金属离子首先进入阳极表面附近的溶液中,如果进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散得缓慢时,会使阳极附近的金属离子浓度增加,阻碍金属继续溶解.必然使阳极电位住正方向移动,产生阳极极化。
高温热腐蚀:金属材料在高温工作时,基体金属与沉积在工作表面的沉积盐(硫酸钠)及周围工作气体发生综合作用而产生的腐蚀现象。
次生反应:从阳极区扩散过程来的金属离子和从阴极区迁移来的氢氧根离子相遇形成氢氧化物沉淀产物(次生产物)的过程。
P-B比:氧化过程中生成金属氧化膜的体积与生成这些金属氧化膜所消耗的金属的体积之比。
PBR=V(MeO)/V(Me)极化:当电极有电流通过时,随着电极上电流密度的增加,电极实际分解电势值对平衡值的偏离也愈来愈大,这种对平衡电势的偏离称为电极的极化。
去极化:凡是能消除或抑制原电池阳极或阴极极化过程的均叫作去极化。
能起到这种作用的物质叫作去极剂,去极剂也是活化剂。
析氢过电位:当阴极电位负到E H时,才发生析氢反应,E H为析氢电位。
析氢电位E H与氢平衡电位E0之差为析氢过电位,钝性:金属或合金在一定条件下有活化态转变为钝态的过程为钝化,金属或合金钝化后所具有的耐蚀性为钝性。
交换电流密度:一个电极处于平衡态时,电极的氧化和还原两个方向正好相反的反应仍在不断进行,只是速度相等而宏观上观察不到变化。
电极处于电化学平衡时,正向与逆向电流密度相等时,其单向电流密度的绝对值。
腐蚀原电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。
吸氧腐蚀:指金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中发生电化学反应引起阳极金属或合金不断溶解的腐蚀现象。
二、问答题1.说出几种恒温氧化的动力学规律,并说明其意义。
直线规律:y=kt+c,y—氧化膜厚度,t—时间,k—氧化线性速度常数。
意义:表面氧化膜多孔,不完整,不具有保护性,对金属进一步氧化没有抑制作用。
抛物线规律:y2=kt+c,表明氧化膜具有保护性,氧化受离子通过扩散通过表面氧化膜速度控制。
立方规律:y3=3kt+c,扩散阻滞作用比膜增厚所产生的阻滞更为严重。
对数与反对数规律:y=klg(t+t0)+A,说明氧化过程扩散阻滞作用远比抛物线规律大。
2.简述提高合金抗高温氧化可能的途径。
1)减少基体氧化膜中晶格缺陷的浓度;2)生成具有保护性的稳定新相;3)通过选择性氧化生成优异的保护膜。
3.金属氧化膜具有保护作用的充分必要条件。
1)PBR大于1;2)膜要致密、连续、无空洞、晶体缺陷少;3)稳定性好、蒸汽压低、熔点高;4)膜与基体的附着力强,不易脱落;5)生长内应力小;6)与基体具有相近的热膨胀系数;7)膜的自愈能力强。
4.简述二元合金的几种氧化形式。
Page235.简述几种主要的恒温氧化动力学规律,并分别说明其意义。
Page146.金属高温氧化产物有几种形态,简要说明固态氧化膜生长机制及氧化膜具有保护作用的充分与必要条件。
教材7—8页7.指出高温氧化理论(wagner)要点,结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数K的表达式,并讨论式中各参数的意义。
Page168.流速对扩散控制下的活化-钝化金属的腐蚀速度的影响如图2-30所示(书P53),比较二者的腐蚀速度,并阐明其原因。
在氧扩散控制的条件,体系未进入钝态前,腐蚀速度随流速增加而增加。
当流速达到或超过速度3时,极限扩散电流密度i D已达到或超过临界钝化电流密度ib,金属由活化态转变为钝态。
此时阳极(金属)的腐蚀由氧扩散控制转变为阳极电阻极化控制,其腐蚀速度为维钝电流密度ip,(图中D点速度)。
当溶液流速继续增加时,如速度达到4,腐蚀过程又转为氧扩散控制,其腐蚀速度将迅速增加。
这是由于流速过大液体的冲击或气泡作用将钝化膜冲破导致活化溶解。
9.简述晶间腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止晶间腐蚀的措施。
产生的条件:组织因素--晶界与晶内的物理化学状态及化学成分不同,导致其电化学性质不均匀;环境因素--腐蚀介质能显示出晶粒与晶界的电化学不均匀性。
机理:贫化理论和晶间杂质偏聚理论。
贫化理论:在某些条件作用下,铬沿晶界扩散速度要比晶粒内扩散慢,补充不上,在晶界上出现贫铬区,当处于适宜的介质条件下时,就会形成腐蚀原电池,Cr23C6及晶粒为阴极,贫铬区为阳极而遭受腐蚀。
杂质偏聚或第二相析出理论:这种晶间腐蚀与σ相在晶界析出有关。
在过钝化电位下,发生的σ相选择溶解。
影响因素:1)加热温度与时间,钢的最短加热时间和晶间腐蚀敏感性大小都与它的成分有关。
2)合金成分:碳:奥氏体不锈钢中碳量愈高,晶间腐蚀倾向愈严重;铬:能提高不锈钢耐晶间腐蚀的稳定性。
镍:增加不锈钢晶间腐蚀敏感性。
钛、铌:高温能形成稳定的碳化物。
防止晶间腐蚀措施。
①变介质的腐蚀性;②采用适当的工艺措施以尽量避免金属或合金在不适宜的温度受热,③采用低碳和高纯的不锈钢或合金,把碳、氮等含量降到合理水平;④在不锈钢中添加钛、铌等强碳化物形成元素,形成碳化钛和碳化铌,以减少晶界贫铬现象。
10.以不锈钢在充气的溶液中孔蚀为例,简述小孔腐蚀的机理。
蚀孔内的自催化酸化机制,即闭塞电池作用。
蚀孔一旦形成,孔内金属处于活化状态(电位较负),蚀孔外的金属表面仍处于钝态(电位较正),蚀孔内外构成了膜孔电池。
孔内阳极反应:孔外阴极反应:孔口PH值增高,产生二次反应:Fe(OH)3沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层。
使孔内外物质交换困难。
孔内O2浓度继续下降,孔外富氧,形成氧浓差电池。
其作用加速了孔内不断离子化,孔内Fe2+浓度不断增加,为保持电中性,孔外Cl-向孔内迁移,并与孔内形成FeCL2。
孔内氯化物浓缩、水解等使PH值下降,点蚀以自催化过程不断发展下去。
孔底,由于孔内的酸化,H+去极化的发生及孔外氧去极化的综合作用,加速了孔底金属的溶解速度。
11.简述应力腐蚀产生的条件、机理、影响因素及其防止应力腐蚀的措施。
产生的条件:1. 敏感材料:合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。
2.特定的腐蚀介质:发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐蚀介质有关.3.拉伸应力:增加拉伸应力会降低疲劳寿命,增加拉伸应力会降低疲劳寿命,而增加压缩应力则可提高疲劳强度。
机理:闭塞电池理论:认为在已存在的阳极溶解的活化通道上,腐蚀优先沿着这些通道进行,在应力协同作用下,闭塞电池腐蚀所引发的蚀孔扩展为裂纹,产生SCC 。
这种闭塞电池作用与前面的孔蚀相似,也是一个自催化的腐蚀过程,在拉应力作用下使裂纹不断扩展,直至断裂。
膜破裂理论:认为金属表面是由钝化膜覆盖,并不直接与介质接触。
在应力或活性离子Cl-的作用下易引起钝化膜破裂,露出活性的金属表面。
介质沿着某一择优途径浸入并溶解活性金属,最终导致应力腐蚀断裂。
影响因素:应力、环境、冶金因素。
防止应力腐蚀的措施: a. 合理选择材料;b. 减少或消除残余拉应力;c. 改善介质条件;d.电化学保护;e. 涂层保护12.简述钝化产生的原因及钝化的意义。
化学因素:由强氧化剂引起的;电化学因素:外加电流的阳极极化产生的钝化。
意义:提高金属材料的钝化性能;促使金属材料在使用环境中钝化,是腐蚀控制的最有效途径之一。
13.简述大气腐蚀的过程。
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:在薄的液膜条件下,氧更易到达金属表面,生成氧化膜或氧的吸附膜,使阳极处于钝态。
当液膜增厚,氧到达金属表面有一个扩散过程,因此腐蚀过程受氧扩散过程控制。
14.简述人体环境中金属植入材料可能发生哪些腐蚀,其特点和危害如何。
均匀腐蚀:在人体环境中,问题是均匀腐蚀产物的生物相容性。
点腐蚀:钛合金及钴铬钼合金点蚀倾向小,不锈钢点蚀倾向大。
电偶腐蚀:选用材料不同(电位差异)就容易产生电偶腐蚀。
缝隙腐蚀:多零件植入装置,会遭受缝隙腐蚀,不锈钢植入器件。
磨损腐蚀:是由于植入器件之间反复的、相对的滑动所造成的表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。
晶间腐蚀:危害是相当严重的。
腐蚀疲劳:耐腐蚀疲劳性能很重要。
15.结合阴极性元素对可钝化体系腐蚀规律影响的示意图,说明阳极曲线中主要的特征参数及每一部分的涵义。
并描述加入阴极性合金元素促进阳极钝化的过程和特点?A-B区活性溶解区。
金属的自腐蚀电位ER到临界钝化电位Eb之间为活性溶解区,即A-B区。
金属电极的阳极电流密度随电位升高而增大。
金属处于活性溶解状态,以低价形式溶解。
2) B-C区,活化-钝化过渡区。
当电极电位达到临界钝化电位Eb态时,金属表面发生突变,电位继续增加,电流急剧下降,金属由活化态进入钝化态。
金属表面上生成过渡氧化物。
对应B点的Eb和ib分别称为致钝电位和致钝电流密度。
B点标志着金属钝化的开始。