金属腐蚀理论及腐蚀控制教学课件-第八节

1100
温
度
1000
(0
摄
氏
900
度
)
800
700
600 不发生晶间腐蚀区
500
400
0.015
0.15
1.5
15
150
间腐蚀倾向。
●●TTS曲线
敏化处理对不锈钢晶间腐蚀的影响，与加 热温度、加热时间都有关系。将处理后的 试样进行试验，把结果表示在以加热温度 (T)和加热时间(T)为纵、横坐标的图上，发 生晶间腐蚀的区域的边界称为TTS曲线(S表 示晶间腐蚀敏感性)。 TTS曲线清楚地表明被试验不锈钢敏化处 理的温度和时间范围。
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
阴 极
石墨
性
钛
银
Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo)
Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo)
18-8Mo不锈钢(钝态)
18-8不锈钢(钝态)
11~30%Cr不锈钢(钝态)
Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)
镍(钝态)
2. 电偶腐蚀
❖ 发生电偶腐蚀的几种情况 (1) 异金属(包括导电的非金属材料，如石墨)
部件的组合。 (2) 金属镀层。 (3) 金属表面的导电性非金属膜。 (4) 气流或液流带来的异金属沉积，也会导
致电偶腐蚀问题。
• 电偶腐蚀的影响因素
（1）腐蚀电位差 表示电偶腐蚀的倾向。两种金属在使用环 境中的腐蚀电位相差愈大，组成电偶对时 阳极金属受到加速腐蚀破坏的可能性愈大。 将各种金属材料在某种环境中的腐蚀电位 测量出来，并把它们从低到高排列，便得 到所谓电偶序(galvanic series) 。
银焊药
Monel(70Ni,32Cu)
铜镍合金(60~90Cu,40~11Ni)
青铜
铜
黄铜
Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)
Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)
Inconel(活态)
镍(活态)
锡
铅
铅-锡焊药
18-8钼不锈钢(活态)
18-8不锈钢(活态)
高镍铸铁
第八章 局部腐蚀
1. 概述 ❖ 定义 局部腐蚀是指金属表面局部区域的腐蚀破坏
比其余表面大得多，从而形成坑洼、沟 槽、分层、穿孔、破裂等破坏形态。 ❖ 主要类型 电偶腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀
缝隙腐蚀 小孔腐蚀
应力腐蚀 磨损腐蚀 氢损伤 ❖ 危害性 举例： 局部腐蚀破坏有如下特征 : (1) 复杂性 (2) 集中性 (3) 突发性
13%Cr不锈钢
铸铁
阳
钢或铁
极
2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)
性
镉
工业纯铝(1100)
锌
镁和镁合金
注意：
❖ 比较腐蚀电位从而确定电偶对中哪个金属 是阳极时绝不能离开环境条件。同一种电 偶组合在不同环境条件中不仅腐蚀电位差 的数值不一样，甚至可能发生极性反转。
❖ 不仅环境条件不同，异金属组合的电位关 系不同，即使在同一环境中，随着腐蚀过 程的进行，两种金属的腐蚀电位相对关系 也会改变。
Lgi`g Lg|i|
阴极面积由Sl改变到Sl` 阳极的电偶电流密度的变化
lg i`g =
ig
bc ba+bc
lg=
S`l Sl
阴极面积Sl对电偶腐蚀电流密度的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(活化极化控制腐蚀体系)
lg iAg (UA/cm2)
3
2
1
Al 2024/3.5%Nacl 阴极属性
Cu 4130钢 304不锈钢 Ti-6Al-4V
• 发生局部腐蚀的条件
(1) 金属方面或溶液方面存在较大的电化学 不均一性，因而形成了可以明确区分的阳 极区和阴极区，它们遵循不同的电化学反 应规律。
(2) 阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐 蚀过程中一直保持下去，不会减弱，甚至 还会不断强化，使某些局部区域的阳极溶 解速度一直保持高于其余表面。这是局部 腐蚀能够持续进行(发展)的条件。
学性质存在显著差异。——内因 （2）晶粒和晶界的差异要在适当的环境下
才能显露出来。 ——外因
• 不锈钢的晶间腐蚀
●●敏化热处理 不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理 以后发生的，使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处 理叫做敏化热处理。奥氏体不锈钢的敏化热处理 范围为450C—850C。当奥氏体不锈钢在该温 度范围较长时间加热(如焊接)或缓慢冷却，就产 生了晶间腐蚀敏感性。铁素体不锈钢的敏化温度 在900C以上，而在700-800C退火可以消除晶
（3）阴、阳极表面面积比S1/S2
随着阴极性金属M1面积增大，阳极性金属 M2的电偶电流密度ig都增大，电偶腐蚀破 坏加重。
所以，大阴极小阳极的电偶组合是很有害 的，应当避免。
（4）溶液导电性
溶液导电性对电偶电流的分布有很大的影
响。
E
阴极
E
阴极
面积
面积
Sl`
Sl
E`g
E`g Eg
Eg
Lg|i|
Lgig
√a
iAg
V-ａ
(mdd)
1000
100
0
-2
-1
0
10
1
2
lg(Sc/Sa) 或 lg(1+Sc/Sa)
Al2024的电偶电流密度iAg和溶解速度V-a与面积比Sc/Sa的关系
根据Mansfeld等,引自<Corrosion Ｓｃｉｅｎｃｅ＞１５．２３９（１９７５）
3. 晶间腐蚀
晶间腐蚀指腐蚀主要发生在金属材料的晶 粒间界区，沿着晶界发展，即晶界区溶解 速度远大于晶粒溶解速度。 ❖ 发生晶间腐蚀的电化学条件 （1）晶粒和晶界区的组织不同，因而电化
（2） 极化性能
一般说来，在阴极性金属M1上去极化剂还 原反应愈容易进行，即阴极反应极化性 能愈弱，阳极性金属M2的电偶腐蚀效 应愈大，造成的破坏愈严重。
●●析氢腐蚀 在发生析氢腐蚀的环境，与低氢过电位的 阴极性金属接触，将造成阳极性金属发生 严重的电偶腐蚀。
E ioc
(ioc)`
E
lgig
lgig` Lg|i|
lgig lgig` Lg|i|
(a)活化极化控制腐蚀体系 lg(i`g/ig)=bc/(ba+bc)lg(ioc)`/ioc
(b)受阴极反应浓度极化控制的腐蚀体系 (b)ig=id i`g=i`d
阴极反应极化性能对电偶腐蚀电流密度的影响
( 阴,阳极面积相等)
●● 吸氧腐蚀
如果阴极反应受氧扩散控制，阴极反应速 度等于氧分子极限扩散电流密度，ic= id 。那么各种金属上阴极反应的极化性能是 一样的，此时ig(M2)与阴极性金属的种类 无关，仅取决于id的大小，id增大，则 ig(M2)增大 ，阳极性金属M2的电偶腐蚀破 坏加剧。