腐蚀与防护10PPT课件
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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。
材料腐蚀与防护课件
氧化还原反应
金属与氧化剂直接发生化学反应 ，导致金属原子失去电子成为正 离子，氧化剂获得电子成为负离 子。
酸碱反应
金属与酸或碱发生中和反应，释 放氢离子或氢氧根离子，导致金 属溶解。
生物腐蚀机理
01
生物腐蚀是指微生物、藻类等生 物对材料造成的腐蚀。
02
生物腐蚀通常发生在潮湿环境， 如土壤、水体等，由于生物活动 产生的代谢产物对材料造成腐蚀 。
详细描述
腐蚀的本质是材料与环境中的介质发生化学或电化学反应，导致材料结构、性能 和外观发生变化。化学腐蚀是指材料与环境中的介质发生化学反应，生成新的物 质；电化学腐蚀则是材料与电解质溶液发生原电池反应，导致材料损失。
腐蚀的原理与过程
总结词
腐蚀的原理主要包括氧化还原反应和电化学反应。在氧化还原反应中，材料失去或获得 电子，与环境中的氧化剂或还原剂发生反应；在电化学反应中，材料作为原电池的一个
蚀性。
03
材料的耐腐蚀性能评价
耐蚀性能的测试方法
浸泡试验
将材料浸泡在腐蚀介质 中，观察其腐蚀速率和
程度。
盐雾试验
模拟海洋环境，通过盐 雾加速材料的腐蚀。
恒温恒湿试验
在恒定的温度和湿度条 件下，测试材料的耐腐
蚀性能。
电化学测试
利用电化学方法测量材 料的腐蚀电流和电位等
参数。
材料的耐蚀性等级评定
腐蚀等级标准
船舶海洋工程的腐蚀防护
总结词
船舶洋工程长期处于海洋环境中，面临严重的腐蚀问题。
详细描述
船舶和海洋工程结构的腐蚀不仅影响使用寿命，还可能引发安全事故。为了应对海洋腐蚀环境，通常 采用耐腐蚀的金属材料和涂层保护，同时对船体和海洋平台进行阴极保护，以减缓腐蚀速率。
《腐蚀防护培训》课件
记录与报告
对监测数据进行记录和整理，生成腐蚀监测 报告，为后续的腐蚀防护提供依据。
05 腐蚀防护案例分析
某化工厂的腐蚀防护案例
案例概述
某化工厂在生产过程中面临严重的腐 蚀问题，导致设备损坏和生产中断。
腐蚀原因分析
该化工厂的腐蚀主要是由于化学物质 腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等多 种因素共同作用。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理，腐蚀可分为化学腐 蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。
腐蚀类型
01
02
03
04
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在整个金属表面 上进行的腐蚀，通常表现为金
属整体厚度的均匀减薄。
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式，通 常在金属表面形成小孔或坑洞
。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属表面存在 狭缝或夹缝的地方，通常是由 于液体或气体滞留引起的。
经过实施防护措施，该船舶的结构强度得 到了保持，航行安全风险得到了降低，同 时也延长了船舶的使用寿命。
06 结论与展望
腐蚀防护的未来发展方向
持续研发新型防腐材料
随着科技的发展，新型防腐材料将不断 涌现，为腐蚀防护提供更多选择。
绿色环保技术
发展无害或低害的防腐技术，减少对 环境的影响，实现可持续发展。
某船舶的腐蚀防护案例
案例概述
腐蚀原因分析
某船舶在长时间航行后出现了严重的腐蚀 问题，导致结构强度下降和航行安全风险 增加。
该船舶的腐蚀主要是由于海水中的腐蚀性 物质、船舶构造复杂和难以维护等因素所 致。
防护措施
效果评估
为解决腐蚀问题，该船舶采取了多种防护 措施，包括选用耐腐蚀材料、涂层保护、 牺牲阳极保护等。
腐蚀原因分析
该石油管道的腐蚀主要是由于土壤中的腐蚀性物质、管道材质的缺陷 以及管道防腐层老化等因素所致。
对监测数据进行记录和整理，生成腐蚀监测 报告，为后续的腐蚀防护提供依据。
05 腐蚀防护案例分析
某化工厂的腐蚀防护案例
案例概述
某化工厂在生产过程中面临严重的腐 蚀问题，导致设备损坏和生产中断。
腐蚀原因分析
该化工厂的腐蚀主要是由于化学物质 腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀等多 种因素共同作用。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理，腐蚀可分为化学腐 蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀等。
腐蚀类型
01
02
03
04
均匀腐蚀
均匀腐蚀是指在整个金属表面 上进行的腐蚀，通常表现为金
属整体厚度的均匀减薄。
点蚀
点蚀是一种局部腐蚀形式，通 常在金属表面形成小孔或坑洞
。
缝隙腐蚀
缝隙腐蚀发生在金属表面存在 狭缝或夹缝的地方，通常是由 于液体或气体滞留引起的。
经过实施防护措施，该船舶的结构强度得 到了保持，航行安全风险得到了降低，同 时也延长了船舶的使用寿命。
06 结论与展望
腐蚀防护的未来发展方向
持续研发新型防腐材料
随着科技的发展，新型防腐材料将不断 涌现，为腐蚀防护提供更多选择。
绿色环保技术
发展无害或低害的防腐技术，减少对 环境的影响，实现可持续发展。
某船舶的腐蚀防护案例
案例概述
腐蚀原因分析
某船舶在长时间航行后出现了严重的腐蚀 问题，导致结构强度下降和航行安全风险 增加。
该船舶的腐蚀主要是由于海水中的腐蚀性 物质、船舶构造复杂和难以维护等因素所 致。
防护措施
效果评估
为解决腐蚀问题，该船舶采取了多种防护 措施，包括选用耐腐蚀材料、涂层保护、 牺牲阳极保护等。
腐蚀原因分析
该石油管道的腐蚀主要是由于土壤中的腐蚀性物质、管道材质的缺陷 以及管道防腐层老化等因素所致。
绪论化工腐蚀与防护ppt课件
晶间腐蚀
部分腐蚀的一种。沿着金属晶粒间
的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于 晶粒外表和内部间化学成分的差别以及 晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破 坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械 强度。而且腐蚀发生后金属和合金的外 表仍坚持一定的金属光泽，看不出被破 坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱， 力学性能恶化, 不能经受敲击，所以是 一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、 硬铝合金和一些不锈钢、镍基合金中。 不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一 个艰苦问题。
▪ 长期、反复、细微的直接或间接外力集中作用在骨骼 的某一点上，遭到反复力的刺激可出现应力性骨折 〔stress fracture〕，又称疲劳骨折。应力性骨折经 常是在长间隔行军或长跑运动后发生，部位多是在接 受身体分量和一些经常受肌肉力量反复作用于其上的 骨骼，例如：第2跖骨及腓骨下1／3处，另外，腰椎、 肋骨。
应力腐蚀
▪ 资料在特定的腐蚀介质中和在静拉伸应力〔包 括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接 等所引起的剩余应力，以及裂痕锈蚀产物的楔 入应力等〕下，所出现的低于强度极限的脆性 开裂景象，称为应力腐蚀开裂。
▪ 应力腐蚀开裂是先在金属的腐蚀敏感部位构成 微小凹坑，产生细长的裂痕，且裂痕扩展很快， 能在短时间内发生严重的破坏。应力腐蚀开裂 在石油、化工腐蚀失效类型中所占比例最高， 可达50%。
▪ 应力腐蚀过程普通可分为三个阶段。第一阶段为 孕育期，在这一阶段内，因腐蚀过程部分化和拉 应力作用的结果，使裂纹生核；第二阶段为腐蚀 裂纹开展时期，当裂纹生核后，在腐蚀介质和金 属中拉应力的共同作用下，裂纹扩展；第三阶段 中，由于拉应力的部分集中，裂纹急剧生长导致 零件的破坏。
▪ 在发生应力腐蚀破裂时，并不发生明显的均匀腐 蚀，甚至腐蚀产物极少，有时肉眼也难以发现， 因此，应力腐蚀是一种非常危险的破坏。
金属的腐蚀与防护完整版课件
指津:A 项中黄铜(铜锌合金)若发生电化学 腐蚀,被腐蚀的金属应是金属性较强的锌 而不是铜。B 项中生铁中含较多的碳,比铁 芯(几乎是纯铁)在电解质作用下更容易形 成原电池,也更容易生锈。C 项在接触电解 质溶液时,铁作原电池的负极,易被腐蚀生 成铁锈。D 项这是化学腐蚀,与电化学腐蚀 无关。
2.将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水
3.金属腐蚀的快慢规律
(1)在同一电解质溶液中,金属腐蚀由快到慢 的顺序为:电解原理引起的腐蚀>原电池原理 引起的腐蚀>化学腐蚀>应用原电池原理有保 护措施的腐蚀>应用电解池原理有保护措施的 腐蚀。 (2)同一种金属在不同介质中腐蚀由快到慢的 顺序为:强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质溶 液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。
实例
化学腐蚀 金属或合金直接与具有腐蚀性的 化学物质接触发生氧化还原反应 而消耗的过程 金属直接将电子转移给有氧化性 的物质 无电流产生(电子不定向移动) 金属单质 金属与 Cl2、O2 等物质直接反应
2.电化学腐蚀
发生 条件
电极 反应
钢铁表面吸附了一层水膜,且溶有 CO2、O2 等 气体 负极:2Fe-4e- 2Fe2+
解题导引:
解析:a 为中性环境,发生吸氧腐蚀,氧气被消 耗,气体压强减小;b 中酸性较强,发生析氢腐 蚀,有氢气放出,气体压强增大,所以红墨水柱 两边的液面变为左高右低,故 B 项错。 答案:B。
【活学活用】
1.以下现象与电化学腐蚀无关的是 (D) A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生 铜绿 B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生 铁锈 D.银质奖牌久置后表面变暗
③镀锌铁发生电化学腐蚀时是锌被腐蚀, 而铁一定不会被腐蚀 ④金属发生电化学腐蚀时是较活泼金属 作负极先被腐蚀 A.①④ B.③④ C.②③ D.①② 指津:金属的电化学腐蚀也可以在中性或 碱性环境下进行;镀锌铁中锌若被腐蚀 完,Fe 也可继续被空气、水所腐蚀(即铁的 吸氧腐蚀)。
金属的腐蚀与防护ppt课件
牺牲阳极保护法 外加电流的阴极保护法
21
总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀
9
条件
化学腐蚀
金属与干燥气体或非电 解质液体直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金与电解 质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 与电解质溶液的酸碱性
因素 温度有关
化学 · 选修4《化学反应原理》
1.3 金属的腐蚀与防护
1
钢 铁 生 锈
2
铜 器 生 锈
3
金属腐蚀 • 我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁
年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值 的2%~4%；约合人民币3000亿元 。 • 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为 该国国民生产总值的4%左右。 • 另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平 均值)损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆 炸等造成的间接损失。
4
一、金属的电化学腐蚀 1、 金属腐蚀 指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
➢金属腐蚀的本质 M – ne- → Mn+ (氧化反应)
化学腐蚀 ➢金属腐蚀的类型
电化学腐蚀
5
2、化学腐蚀 金属与其他物质直接接触反生氧化还原反应而引起的腐蚀
燃气灶的中心部位易生锈
食品罐头 放在南极80多年却很少生锈
及金属活性有关
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
10
1、用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装 置及得到的图象如下，以下结论错误的是( C ) pH=2时，压强逐渐增
21
总反应： Fe + 2H+ =Fe2+ + H2↑
★析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀
9
条件
化学腐蚀
金属与干燥气体或非电 解质液体直接接触
电化学腐蚀
不纯金属或合金与电解 质溶液接触
现象 无电流产生
有微弱电流产生
本质 金属被氧化
较活泼金属被氧化
影响 与接触物质的氧化性及 与电解质溶液的酸碱性
因素 温度有关
化学 · 选修4《化学反应原理》
1.3 金属的腐蚀与防护
1
钢 铁 生 锈
2
铜 器 生 锈
3
金属腐蚀 • 我国是世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的铁占到我国钢铁
年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值 的2%~4%；约合人民币3000亿元 。 • 根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为 该国国民生产总值的4%左右。 • 另据统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平 均值)损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆 炸等造成的间接损失。
4
一、金属的电化学腐蚀 1、 金属腐蚀 指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。
➢金属腐蚀的本质 M – ne- → Mn+ (氧化反应)
化学腐蚀 ➢金属腐蚀的类型
电化学腐蚀
5
2、化学腐蚀 金属与其他物质直接接触反生氧化还原反应而引起的腐蚀
燃气灶的中心部位易生锈
食品罐头 放在南极80多年却很少生锈
及金属活性有关
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
10
1、用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装 置及得到的图象如下，以下结论错误的是( C ) pH=2时，压强逐渐增
金属的腐蚀与防护ppt课件
(2)在金属表面覆盖保护层 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。
铁制品镀锌，破损 后，仍能保护；
铁制品镀锡 ，破损 后，失去保护。
为什么？
(3)电化学防护法 ①牺牲阳极法
原理：原电池原理 要求：活泼性强的金属作负极，被保护金属作正极。
②外加电流法
原理：电解池原理 要求：被保护的金属与外接电源负极相连作阴极。
√C.可能产生Fe2O3·nH2O
D.腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
12345
内容小结 04
课堂回顾
课后练习
1.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式。 ①铁棒上电极反应式：_2_F_e_－__4_e_－_=__=_=_2_F_e_2_＋_。 ②(2)碳该棒图上所电表极示反的应是式__吸：__氧_O－___2_(＋填__2“_H_2析_O_氢_＋_”_4_e或_－_=_“_=吸_=_4氧_O_H_”_)。腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示__析__氢__(填“析 氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶 解，则可将碳棒改为_锌__(_或__其__他__比__F_e_活__泼__的__金__属__)_棒。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养防止金属腐蚀 的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、金属的腐蚀 二、金属的防护方法 三、练习 四、总结
金属的腐蚀 01
1.金属的腐蚀
(1)概念：金属发生 氧化还原反应 而引起损耗的现象。 实质：金属原子 失去电子 变为阳离子发生氧化反应
铁制品镀锌，破损 后，仍能保护；
铁制品镀锡 ，破损 后，失去保护。
为什么？
(3)电化学防护法 ①牺牲阳极法
原理：原电池原理 要求：活泼性强的金属作负极，被保护金属作正极。
②外加电流法
原理：电解池原理 要求：被保护的金属与外接电源负极相连作阴极。
√C.可能产生Fe2O3·nH2O
D.腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
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内容小结 04
课堂回顾
课后练习
1.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式。 ①铁棒上电极反应式：_2_F_e_－__4_e_－_=__=_=_2_F_e_2_＋_。 ②(2)碳该棒图上所电表极示反的应是式__吸：__氧_O－___2_(＋填__2“_H_2析_O_氢_＋_”_4_e或_－_=_“_=吸_=_4氧_O_H_”_)。腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示__析__氢__(填“析 氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶 解，则可将碳棒改为_锌__(_或__其__他__比__F_e_活__泼__的__金__属__)_棒。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养防止金属腐蚀 的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、金属的腐蚀 二、金属的防护方法 三、练习 四、总结
金属的腐蚀 01
1.金属的腐蚀
(1)概念：金属发生 氧化还原反应 而引起损耗的现象。 实质：金属原子 失去电子 变为阳离子发生氧化反应
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蚀体系 采用合金化的办法阻滞阴极去极化剂还原
过程，提高阴极的极化率Pc
13
提高阴极极化率的途径： 可通过减少阴极区的面积来实现：减少阴极 性组分的数量和面积，增加阴极反应电流密 度，导致阴极极化率增大。 具体方法：
提高冶金过程中合金纯净度，减少形成阴 极性组分元素的含量；
热处理－固溶、时效或回火
14
Sn－4e Bi－3e Sb－3e Re－3e As－3e Cu－2e Te－2e Co－3e Cu－e Rh－2e Tl－3e Pb－4e Hg－e Ag－e Rh－3e
4．高稳定性金属（贵金属），在含 氧的中性介质中不腐蚀，在含氧或氧 化剂的酸性介质中可能腐蚀。
Hg－2e Pb－2e Ir－3e Pt－2e
E0H／V
－0.402 －0.342 －0.336 －0.283 －0.277 －0.250 －0.20 －0.15 －0.136 －0.126 －0.11 －0.037
＋0.007 ＋0.216 ＋0.24 ＋0.30 ＋0.30 ＋0.337 ＋0.40 ＋0.418 ＋0.521 ＋0.60 ＋0.723 ＋0.784 ＋0.789 ＋0.799 ＋0.80
4
热力学稳定性 的一般特性
1．热力学上很不稳定的金属（贱金 属），甚至在不含氧及氧化剂的中性 介质中也能被腐蚀。
金属及其 电极反应
Li－e Re－e Rb－e Cs－e Ra－2e Ba－2e Sr－2e Ca－2e Na－2e La－3e Ce－3e Y－3e Mg－2e Am－3e Sc－3e Pu－3e Th－4e Np－3e Be－2e U－3e Hf－4e Al－3e Ti－2e Zr－4e U－4e Ti－3e V－2e Mn－2e Nb－3e Cr－2e V－3e Ta－Ta2O3 Zn－2e Cr－3e Ga－3e Fe－2e
E0H／V
－3.045 －2.925 －2.925 －2.923 －2.92 －2.90 －2.89 －2.87 －2.714 －2.52 －2.48 －2.372 －2.37 －2.32 －2.08 －2.07 －1.90 －1.86 －1.85 －1.80 －1.70 －1.66 －1.63 －1.53 －1.50 －1.21 －1.18 －1.18 －1.10 －0.913 －0.876 －0.81 －0.762 －0.74 －0.53 －0.440
热力学稳定性 的一般特性
金属及其 电极反应
2．热力学上不稳定的金属（半贱金 Cd－2e
属），无氧时在中性介质中是稳定的， In－3e
但在酸性介质中能被腐蚀。
Tl－e
Mn－3e
Co－2e
Ni－2e
Mo－3e
Ge－4e
Sn－2e
Pb－2e
W－3e
Fe－3e
3．热力学上中等稳定的金属（半贵 金属），当无氧及氧化剂时，在中性 和酸性介质中是稳定的。
2. 最活性的金属位于第1主族，其次为第2主 族，其活性随原子序数的增大而增加。
6
合金化提高金属材料的耐蚀性能：
▪ 对于电化学活化溶解的腐蚀体系：
i Ee,c Ee,a Pc Pa Reion
腐蚀电池的电动势(Ee,c－Ee,a )为金属腐蚀的驱动力
通过合金化提高E0a、Pa、Pc和Re+ion，对于 活化溶解的阳极过程，腐蚀电流密度降低
合金元素对Zn在浓度为24.5g/l的H2SO4中腐蚀速率的影响
17
3、提高阳极极化率（即阻滞阳极过程） 适合于腐蚀过程为阳极控制的腐蚀体系； 通过增大阳极极化率Pa，即降低阳极活性，阻滞 阳极过程。
微量杂质Cu和Fe对99.992％Zn在浓度为88.2g/L的H2SO4中溶解速度的影响
15
微量杂质Fe对99.998％Al在浓度为73g/L的HCl中溶解速度的影响 16
对于析氢腐蚀，可通过提高析氢过电位， 来提高阴极极化率，从而提高耐蚀性能
具体方法为在金属中加入析氢过电位高的元素，如 Al、Pb和Hg，提高所得到合金的耐蚀性能。
＋0.854 ＋0.987 ＋1.00 ＋1.19
5．完全稳定的金属，在含氧的酸性 Au－3e
＋1.50
介质中是稳定的，含氧化剂时能够溶 Au－e
＋1.68
解在络合剂中。
5
金属的热力学稳定性与元素周期表所处位置的关系
1. 对于常见的金属，在同一族中，金属的热 力学稳定性随元素的原子序数增大而增加。
塔曼定律或n／8定律： 低平衡电位的金属中加入高平衡电极电位的金属，其耐蚀性能并不
随所加入的高平衡电位金属的量的增加，耐蚀性能增加，而是当加入量 到一定的数值之后，其耐蚀性能才可能出现大幅度增加。
通过实验规律的总结发现，高平衡电位的金属在合金中含量在n/8时，
耐蚀性能可能会出现突变。
9
Ni含量对Cu—Ni合金在氨溶液中浸泡120h后腐蚀速度的影响
10
Cu－Au合金在HNO3（90℃、相对密度1.3）中的腐蚀速度与Au含量的关系 11
合金化提高热力学稳定性的途径在实际中的应 用应考虑： 1.由于使用大量的贵金属，导致合金价格昂贵； 2.两种金属的固溶度有限； 3.综合力学性能、加工性能
12
2、提高阴极极化率 （即阻滞阴极过程）： 该途径适用于腐蚀过程受到阴极控制的腐
2010硕士研究生课程教学
金属腐蚀的防护技术
柳伟
2010.12
1
金属腐蚀的防护方法
1. 耐蚀材料 2. 电化学保护 3. 缓蚀剂保护 4. 金属表面涂覆层 5. 金属的转化膜保护
2
耐蚀材料
3
纯金属的耐蚀性
金属腐蚀的驱动力：腐蚀电池的电动势：
G nF
▪ 纯金属的热力学稳定性 不同的阳极溶解反应（形成价数不同的离子） 有不同的电位 纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越负， 则热力学上越不稳定； 纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越正， 则热力学上越稳定。
7
对于活化溶解的腐蚀体系，提高耐蚀性能的原理
(a）提高合金的平衡电位；（b）增大阴极极化率；（c）增大阳极极化率； （d）增大腐蚀体系电阻
8
提高金属材料耐蚀性的合金化途径
1定、性提）高：提高金属阳极反应的平衡电位Ee,a（即的金属中加入高平衡电极电位的金属元素后，形成的 金属间化合物或固溶体，其平衡电极电位升高，从而降低腐蚀电池的电 动势，增大金属的热力学稳定性，提高耐蚀性能
过程，提高阴极的极化率Pc
13
提高阴极极化率的途径： 可通过减少阴极区的面积来实现：减少阴极 性组分的数量和面积，增加阴极反应电流密 度，导致阴极极化率增大。 具体方法：
提高冶金过程中合金纯净度，减少形成阴 极性组分元素的含量；
热处理－固溶、时效或回火
14
Sn－4e Bi－3e Sb－3e Re－3e As－3e Cu－2e Te－2e Co－3e Cu－e Rh－2e Tl－3e Pb－4e Hg－e Ag－e Rh－3e
4．高稳定性金属（贵金属），在含 氧的中性介质中不腐蚀，在含氧或氧 化剂的酸性介质中可能腐蚀。
Hg－2e Pb－2e Ir－3e Pt－2e
E0H／V
－0.402 －0.342 －0.336 －0.283 －0.277 －0.250 －0.20 －0.15 －0.136 －0.126 －0.11 －0.037
＋0.007 ＋0.216 ＋0.24 ＋0.30 ＋0.30 ＋0.337 ＋0.40 ＋0.418 ＋0.521 ＋0.60 ＋0.723 ＋0.784 ＋0.789 ＋0.799 ＋0.80
4
热力学稳定性 的一般特性
1．热力学上很不稳定的金属（贱金 属），甚至在不含氧及氧化剂的中性 介质中也能被腐蚀。
金属及其 电极反应
Li－e Re－e Rb－e Cs－e Ra－2e Ba－2e Sr－2e Ca－2e Na－2e La－3e Ce－3e Y－3e Mg－2e Am－3e Sc－3e Pu－3e Th－4e Np－3e Be－2e U－3e Hf－4e Al－3e Ti－2e Zr－4e U－4e Ti－3e V－2e Mn－2e Nb－3e Cr－2e V－3e Ta－Ta2O3 Zn－2e Cr－3e Ga－3e Fe－2e
E0H／V
－3.045 －2.925 －2.925 －2.923 －2.92 －2.90 －2.89 －2.87 －2.714 －2.52 －2.48 －2.372 －2.37 －2.32 －2.08 －2.07 －1.90 －1.86 －1.85 －1.80 －1.70 －1.66 －1.63 －1.53 －1.50 －1.21 －1.18 －1.18 －1.10 －0.913 －0.876 －0.81 －0.762 －0.74 －0.53 －0.440
热力学稳定性 的一般特性
金属及其 电极反应
2．热力学上不稳定的金属（半贱金 Cd－2e
属），无氧时在中性介质中是稳定的， In－3e
但在酸性介质中能被腐蚀。
Tl－e
Mn－3e
Co－2e
Ni－2e
Mo－3e
Ge－4e
Sn－2e
Pb－2e
W－3e
Fe－3e
3．热力学上中等稳定的金属（半贵 金属），当无氧及氧化剂时，在中性 和酸性介质中是稳定的。
2. 最活性的金属位于第1主族，其次为第2主 族，其活性随原子序数的增大而增加。
6
合金化提高金属材料的耐蚀性能：
▪ 对于电化学活化溶解的腐蚀体系：
i Ee,c Ee,a Pc Pa Reion
腐蚀电池的电动势(Ee,c－Ee,a )为金属腐蚀的驱动力
通过合金化提高E0a、Pa、Pc和Re+ion，对于 活化溶解的阳极过程，腐蚀电流密度降低
合金元素对Zn在浓度为24.5g/l的H2SO4中腐蚀速率的影响
17
3、提高阳极极化率（即阻滞阳极过程） 适合于腐蚀过程为阳极控制的腐蚀体系； 通过增大阳极极化率Pa，即降低阳极活性，阻滞 阳极过程。
微量杂质Cu和Fe对99.992％Zn在浓度为88.2g/L的H2SO4中溶解速度的影响
15
微量杂质Fe对99.998％Al在浓度为73g/L的HCl中溶解速度的影响 16
对于析氢腐蚀，可通过提高析氢过电位， 来提高阴极极化率，从而提高耐蚀性能
具体方法为在金属中加入析氢过电位高的元素，如 Al、Pb和Hg，提高所得到合金的耐蚀性能。
＋0.854 ＋0.987 ＋1.00 ＋1.19
5．完全稳定的金属，在含氧的酸性 Au－3e
＋1.50
介质中是稳定的，含氧化剂时能够溶 Au－e
＋1.68
解在络合剂中。
5
金属的热力学稳定性与元素周期表所处位置的关系
1. 对于常见的金属，在同一族中，金属的热 力学稳定性随元素的原子序数增大而增加。
塔曼定律或n／8定律： 低平衡电位的金属中加入高平衡电极电位的金属，其耐蚀性能并不
随所加入的高平衡电位金属的量的增加，耐蚀性能增加，而是当加入量 到一定的数值之后，其耐蚀性能才可能出现大幅度增加。
通过实验规律的总结发现，高平衡电位的金属在合金中含量在n/8时，
耐蚀性能可能会出现突变。
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Ni含量对Cu—Ni合金在氨溶液中浸泡120h后腐蚀速度的影响
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Cu－Au合金在HNO3（90℃、相对密度1.3）中的腐蚀速度与Au含量的关系 11
合金化提高热力学稳定性的途径在实际中的应 用应考虑： 1.由于使用大量的贵金属，导致合金价格昂贵； 2.两种金属的固溶度有限； 3.综合力学性能、加工性能
12
2、提高阴极极化率 （即阻滞阴极过程）： 该途径适用于腐蚀过程受到阴极控制的腐
2010硕士研究生课程教学
金属腐蚀的防护技术
柳伟
2010.12
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金属腐蚀的防护方法
1. 耐蚀材料 2. 电化学保护 3. 缓蚀剂保护 4. 金属表面涂覆层 5. 金属的转化膜保护
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耐蚀材料
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纯金属的耐蚀性
金属腐蚀的驱动力：腐蚀电池的电动势：
G nF
▪ 纯金属的热力学稳定性 不同的阳极溶解反应（形成价数不同的离子） 有不同的电位 纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越负， 则热力学上越不稳定； 纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越正， 则热力学上越稳定。
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对于活化溶解的腐蚀体系，提高耐蚀性能的原理
(a）提高合金的平衡电位；（b）增大阴极极化率；（c）增大阳极极化率； （d）增大腐蚀体系电阻
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提高金属材料耐蚀性的合金化途径
1定、性提）高：提高金属阳极反应的平衡电位Ee,a（即的金属中加入高平衡电极电位的金属元素后，形成的 金属间化合物或固溶体，其平衡电极电位升高，从而降低腐蚀电池的电 动势，增大金属的热力学稳定性，提高耐蚀性能