金属局部腐蚀原理与应用 ppt
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金属腐蚀的基本原理腐蚀原理PPT课件
①阴极极化：当有电流通过时，阴极的电极电位向
负方向偏移的现象。
②阳极极化:当有电流通过时，阳极的电极电势向正
的方向偏移的现象。
第31页/共55页
极化的结果：阴极电位变得更负；阳极电位变得更正。
发生极化的根本原因：电极反应速度与电子迁移速度之间
的差异性。
极化曲线：描述电极电位与通过电极电流密度之间 关系的曲线。极化曲线越陡，表明电极材料的极化 性能越强，极化电阻越大，电极反应越难进行，反 之越易进行。
腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。 （一）宏观腐蚀电池：是指人们眼睛可以看得到电极的原电池，短
时间内可产生明显的局部腐蚀。
电偶腐蚀电池：当两种具有不同电极电位的金属互相接触或用 导线连接起来，并处于电解质溶液中时形成的电池。 浓差电池：当同一种金属不同部位所接触的介质具有不同浓 度，引起了电极电位的不同而形成的腐蚀电池。又分为俩种
PO 2 (COH )4
第20页/共55页
氧浓差电池实例
第21页/共55页
(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。
第22页/共55页
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。
Ⅱ
很耐蚀
3 0.005~0.01
Ⅲ
4 0.01~0.05
5 0.05~0. 1
耐蚀
Ⅳ
6 0. 1~0.5
负方向偏移的现象。
②阳极极化:当有电流通过时，阳极的电极电势向正
的方向偏移的现象。
第31页/共55页
极化的结果：阴极电位变得更负；阳极电位变得更正。
发生极化的根本原因：电极反应速度与电子迁移速度之间
的差异性。
极化曲线：描述电极电位与通过电极电流密度之间 关系的曲线。极化曲线越陡，表明电极材料的极化 性能越强，极化电阻越大，电极反应越难进行，反 之越易进行。
腐蚀电池分为宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池。 （一）宏观腐蚀电池：是指人们眼睛可以看得到电极的原电池，短
时间内可产生明显的局部腐蚀。
电偶腐蚀电池：当两种具有不同电极电位的金属互相接触或用 导线连接起来，并处于电解质溶液中时形成的电池。 浓差电池：当同一种金属不同部位所接触的介质具有不同浓 度，引起了电极电位的不同而形成的腐蚀电池。又分为俩种
PO 2 (COH )4
第20页/共55页
氧浓差电池实例
第21页/共55页
(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。
第22页/共55页
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。
Ⅱ
很耐蚀
3 0.005~0.01
Ⅲ
4 0.01~0.05
5 0.05~0. 1
耐蚀
Ⅳ
6 0. 1~0.5
《常见的局部腐蚀》课件
《常见的局部腐蚀》PPT 课件
欢迎来到《常见的局部腐蚀》课程！在这个课件中，我们将深入探讨常见的 局部腐蚀类型、形成原因、预防措施、案例分析、实验方法和破坏机理。让 我们开始吧。
ห้องสมุดไป่ตู้
常见的局部腐蚀类型
• 点蚀 • 缝蚀 • 晶间腐蚀 • 电化学腐蚀
局部腐蚀的形成原因
1 腐蚀介质
介质的酸碱性、含氯量等因素影响了局部腐蚀的形成。
使用显微镜观察材料表面的微观腐蚀结 构。
常见的局部腐蚀材料破坏机理
金属腐蚀 孔洞形成 应力腐蚀开裂
晶界腐蚀 过氧化物腐蚀 电化学腐蚀
结论和总结
局部腐蚀是一种常见的材料损坏形式，对各行各业都有重要的影响。通过了 解不同类型的局部腐蚀、预防措施和实验方法，我们能够更好地保护材料并 延长其使用寿命。
常见的局部腐蚀案例分析
金属管道
局部腐蚀在金属管道上的表现和 影响。
汽车电池
局部腐蚀对汽车电池的影响及如 何延长使用寿命。
铁钉
局部腐蚀对铁钉的强度和牢固性 的影响。
常见的局部腐蚀实验方法
1
盐雾实验
用盐雾环境模拟局部腐蚀的条件进行实
电化学测量
2
验。
通过测量电流和电位来研究材料的腐蚀
行为。
3
显微镜观察
2 材料特性
材料的抗腐蚀性能、晶粒度、含杂质等因素也会导致局部腐蚀的发生。
3 应力
应力会促使局部腐蚀的发生，特别是在应力集中区域。
局部腐蚀的预防措施
选择合适的材料
使用抗腐蚀性能好的材料，如 不锈钢。
保持材料表面清洁
定期清洗和维护材料表面，防 止腐蚀物聚集。
添加防腐涂层
使用特殊的防腐涂层来提供额 外的保护。
欢迎来到《常见的局部腐蚀》课程！在这个课件中，我们将深入探讨常见的 局部腐蚀类型、形成原因、预防措施、案例分析、实验方法和破坏机理。让 我们开始吧。
ห้องสมุดไป่ตู้
常见的局部腐蚀类型
• 点蚀 • 缝蚀 • 晶间腐蚀 • 电化学腐蚀
局部腐蚀的形成原因
1 腐蚀介质
介质的酸碱性、含氯量等因素影响了局部腐蚀的形成。
使用显微镜观察材料表面的微观腐蚀结 构。
常见的局部腐蚀材料破坏机理
金属腐蚀 孔洞形成 应力腐蚀开裂
晶界腐蚀 过氧化物腐蚀 电化学腐蚀
结论和总结
局部腐蚀是一种常见的材料损坏形式，对各行各业都有重要的影响。通过了 解不同类型的局部腐蚀、预防措施和实验方法，我们能够更好地保护材料并 延长其使用寿命。
常见的局部腐蚀案例分析
金属管道
局部腐蚀在金属管道上的表现和 影响。
汽车电池
局部腐蚀对汽车电池的影响及如 何延长使用寿命。
铁钉
局部腐蚀对铁钉的强度和牢固性 的影响。
常见的局部腐蚀实验方法
1
盐雾实验
用盐雾环境模拟局部腐蚀的条件进行实
电化学测量
2
验。
通过测量电流和电位来研究材料的腐蚀
行为。
3
显微镜观察
2 材料特性
材料的抗腐蚀性能、晶粒度、含杂质等因素也会导致局部腐蚀的发生。
3 应力
应力会促使局部腐蚀的发生，特别是在应力集中区域。
局部腐蚀的预防措施
选择合适的材料
使用抗腐蚀性能好的材料，如 不锈钢。
保持材料表面清洁
定期清洗和维护材料表面，防 止腐蚀物聚集。
添加防腐涂层
使用特殊的防腐涂层来提供额 外的保护。
《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
《金属腐蚀的机理》课件
在腐蚀介质中添加缓蚀剂，以减缓或抑制 金属的腐蚀速率。
06 案例分析
石油工业金属腐蚀案例
总结词
石油工业中金属腐蚀的严重性
详细描述
石油工业中，金属管道、储罐和设备长期处于高温、高压、腐蚀性介质的环境中，容易发生严重的腐蚀。例如， 输油管道因腐蚀穿孔而泄漏，炼油设备因腐蚀减薄而破裂等。这些腐蚀事故不仅造成巨大的经济损失，还可能引 发环境污染和安全事故。
汽车行业金属腐蚀案例
要点一
总结词
汽车行业金属腐蚀对性能的影响
要点二
详细描述
汽车行业中的金属材料，如钢铁、铝合金等，广泛应用于 汽车零部件和车身制造。由于汽车在使用过程中会受到各 种环境因素的影响，如雨、雪、盐、尘等，金属材料容易 发生腐蚀。这些腐蚀会导致汽车零部件性能下降、车身锈 蚀等问题，严重影响汽车的安全性和使用寿命。同时，金 属腐蚀还会增加汽车的维护和修理成本，降低其经济性。
浪费。
安全隐患
设备设施因腐蚀而损坏 ，可能引发安全事故。
环境破坏
金属腐蚀过程中可能产 生有毒有害物质，对环
境造成污染。
经济损失
设备维修、更换和防护 措施等导致经济损失。
02 金属腐蚀的机理
电化学腐蚀机理
• 总结词：电化学腐蚀是金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的
破坏。
• 详细描述：电化学腐蚀是由于金属表面形成原电池而产生的。当金属暴露在潮湿环境中时，金属表面的氧化层或污染层 会与水分子和离子发生反应，形成电解质溶液。在金属表面形成原电池后，电流在阳极和阴极之间流动，导致金属的离 子化，最终导致金属破坏。
《金属腐蚀的机理》 ppt课件
目录
CONTENTS
• 金属腐蚀的基本概念 • 金属腐蚀的机理 • 金属腐蚀的影响因素 • 金属防腐的方法与技术 • 金属腐蚀的监测与控制 • 案例分析
《金属局部腐蚀》PPT课件
不均一性。
(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。
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11
1.电 偶 腐 蚀
发生电偶腐蚀的几种情况 电偶腐蚀的影响因素 防止电偶腐蚀的措施
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12
电偶腐蚀 ：由电极为不同材料的双金 属组成原 池的作用引起的。
• 1.1发生电偶腐蚀的几种情况 (1)异金属部件的组合。 (2)金属镀层。
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8
主要类型
(1)晶间腐蚀、缝隙腐蚀 (2)电偶腐蚀、氢损伤、细菌腐蚀、杂散电流腐蚀 (3)小孔腐蚀、选择性腐蚀 (4)应力腐蚀、磨损腐蚀
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9
危害性
局部腐蚀破坏有如下特征 : • 复杂性 • 集中性 • 突发性
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10
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
以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素
的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。
1． 以化学成分分类：
①． Cr系列：铁素体系列、，
• 2． 以金相组织的分类： ①． 奥氏体不锈钢 Cr18Ni9（304） 又称：18-8型 ②． 铁素体不锈钢 Cr17、 Cr25Ti
极面积。 • （4）设计时还要安装一块比电偶接触的两块金属更负
的第三种金属，把容易更换的部分作为阳极。
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27
2.点 腐 蚀
2.1现象和特性
定义：在一定介质条件下，腐蚀集中于 金属表面上的个别点或很小区域内，并深 入到金属内部，一般孔深大于孔径 —称 点腐蚀（孔腐蚀）。
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28
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(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。
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11
1.电 偶 腐 蚀
发生电偶腐蚀的几种情况 电偶腐蚀的影响因素 防止电偶腐蚀的措施
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12
电偶腐蚀 ：由电极为不同材料的双金 属组成原 池的作用引起的。
• 1.1发生电偶腐蚀的几种情况 (1)异金属部件的组合。 (2)金属镀层。
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8
主要类型
(1)晶间腐蚀、缝隙腐蚀 (2)电偶腐蚀、氢损伤、细菌腐蚀、杂散电流腐蚀 (3)小孔腐蚀、选择性腐蚀 (4)应力腐蚀、磨损腐蚀
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9
危害性
局部腐蚀破坏有如下特征 : • 复杂性 • 集中性 • 突发性
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10
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
以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素
的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。
1． 以化学成分分类：
①． Cr系列：铁素体系列、，
• 2． 以金相组织的分类： ①． 奥氏体不锈钢 Cr18Ni9（304） 又称：18-8型 ②． 铁素体不锈钢 Cr17、 Cr25Ti
极面积。 • （4）设计时还要安装一块比电偶接触的两块金属更负
的第三种金属，把容易更换的部分作为阳极。
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27
2.点 腐 蚀
2.1现象和特性
定义：在一定介质条件下，腐蚀集中于 金属表面上的个别点或很小区域内，并深 入到金属内部，一般孔深大于孔径 —称 点腐蚀（孔腐蚀）。
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《金属腐蚀》课件
防腐蚀技术的创新与突破
新型防腐涂料：开发具有更高耐腐蚀性和更长使用寿命的 涂料
纳米技术：利用纳米材料提高防腐蚀性能
智能防腐技术：通过传感器和智能系统实时监测和保护金 属表面
绿色环保防腐技术：采用环保材料和工艺，减少对环境的 影响
复合材料：开发具有更高强度和耐腐蚀性的复合材料
生物防腐技术：利用生物技术提高金属表面的抗腐蚀能力
影响金属制品的安全性和 可靠性
造成环境污染和资源浪费
03
金属腐蚀的原理
电化学腐蚀
原理：金属与 电解质溶液发 生电化学反应， 导致金属被腐
蚀
过程：金属失 去电子，变成 离子进入溶液，
形成电流
影响因素：电 解质浓度、温 度、湿度、氧
气等
防护措施：使 用防腐涂料、 电镀、阴极保
护等
化学腐蚀
原理：金属与环境 中的化学物质发生 化学反应，导致金 属表面被破坏
合涂层等。
应用：广泛应 用于建筑、汽 车、船舶、航 空航天等领域。
注意事项：选 择合适的涂层 材料和工艺， 确保涂层的附 着力和耐腐蚀
性。
电化学保护
方法：阳极保护、阴极保护、 牺牲阳极保护等
原理：利用电化学反应，使 金属表面形成一层保护膜， 防止腐蚀
应用：广泛应用于船舶、桥 梁、石油化工等领域
优点：保护效果好，使用寿 命长，环保无污染
蚀
微生物腐蚀
微生物腐蚀原理： 微生物在金属表 面形成生物膜， 分泌酸性物质， 导致金属腐蚀
微生物种类：包 括细菌、真菌、 藻类等
影响因素：温度 、湿度、氧气、 营养物质等
防护措施：使用 防腐涂料、添加 杀菌剂、控制环 境条件等
04
金属腐蚀的影响因素
[课件]全面腐蚀与局部腐蚀PPT
![[课件]全面腐蚀与局部腐蚀PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/2dea8edec8d376eeafaa3107.png)
腐蚀危害
全面腐蚀危害： 造成金属的大量损失，可以检测和预测腐蚀速率，一 般不会造成突然事故。 根据测定和预测的腐蚀速率，在工程设计时可预先考 虑应有的腐蚀裕量。 局部腐蚀的危害： 导致的金属的损失量小，很难检测其腐蚀速率，往 往导致突然的腐蚀事故。 腐蚀事故中80％以上是由局部 腐蚀造成的，难以预测腐蚀速率并预防。
（2）吸附理论(吸附膜理论)
吸附理论认为蚀孔的形成是阴离子(如Cl－离子)与氧 的竞争吸附的结果
在除气溶液中金属表面吸附是由水形成的稳定氧化
物离子
一旦氯的络合离子取代稳定氧化物离子，该处吸附
膜被破坏，而发生点蚀
点蚀的破裂电位Eb是腐蚀性阴离子可以可逆地置换金 属表面上吸附层的电位。当E>Eb时，氯离子在某些点 竞争吸附强烈，该处发生点蚀
(3) 腐蚀速率的表示方法
均匀腐蚀速率－失重或失厚
如通常用mm/a来表达全面腐蚀速率
(4) 全面腐蚀的电化学特点
腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小，甚至用微观方法 也无法辨认，而且微阳极和微阴极的位置随机变化
整个金属表面在溶液中处于活化状态，只是各点随时 间（或地点）有能量起伏，能量高时（处）呈阳极， 能量低时（处）呈阴极，从而使整个金属表面遭受腐 蚀
点蚀表面形貌和示意图
8
5.2.2 点蚀的危害
点蚀导致金属的失重非常小，由于阳极面积很小， 局部腐蚀速度很快，常使设备和管壁穿孔，从而导 致突发事故 对点蚀的检查比较困难，因为蚀孔尺寸很小，而且 经常被腐蚀产物遮盖，因而定量测量和比较点蚀的 程度也很困难 同缝隙腐蚀和应力腐蚀等有密切的关系 是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一
(2) 局部腐蚀 腐蚀的发生在金属的某一特定部位 阳极区和阴极区可以截然分开，其位置可以用肉眼 或微观观察加以区分 同时次生腐蚀产物又可在阴、阳极交界的第三地点 形成
常见的局部腐蚀ppt课件
18
某奥氏体 Cr-Ni钢的 沿晶应力 腐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ开裂
某奥氏体 Cr-Ni钢的 穿晶应力 腐蚀开裂
19
-黄铜在含氨硫酸铜溶液中的应力腐蚀开裂
左：pH=9.4的情况，呈穿晶型，初期为沿晶型破坏。 右：pH=7.3的情况，呈沿晶型破坏。 20
6 腐蚀疲劳
金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质的共同 作用下所引起的腐蚀形态，称为腐蚀疲劳。
在腐蚀介质中会产生活化态-钝态微电偶电
池，并具有大阴极小阳极面积比，导致晶
界腐蚀。
15
5 应力腐蚀开裂（SCC）
金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作 用下所引起的破裂，简称应力腐蚀。
工程中常用的金属材料，如不锈钢、铜合 金、碳钢和高强度钢等，在特定介质中都有可 能产生应力腐蚀。按照腐蚀条件的苛刻程度， 材料可在几分钟或几年内破裂。
金属产生腐蚀疲劳时，局部产生宏观腐蚀裂纹。 和纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳的危害性更大。因为， 机械疲劳只有在疲劳极限之上才会产生，而腐蚀疲 劳却可以在极低的循环应力作用下发生。
21
腐蚀疲劳的特征
a) 表面容易观察到短而粗的裂纹群，容易在原有的蚀 坑或蚀孔的底部开始，也可以从金属表面的缺陷部位 开始。 b) 裂纹多半穿越晶粒发展，只有主干没有分支，裂纹 前沿较钝，扩散速度没有应力腐蚀快。 c) 绝大多数的金属和合金在交变应力的作用下都可以 产生腐蚀疲劳，不要求特定的介质。在点蚀介质中更 易发生。
17
应力腐蚀的特征
a) 在应力和腐蚀介质的共同作用下产生，二者相互 促进，且缺一不可。 b) 金属与合金发生应力腐蚀时，仅在局部区域出现 由表及里的腐蚀裂纹。腐蚀裂纹分为：晶界、穿晶、 混合型。 c) 在主干裂纹延伸的同时还有若干分支同时发展。 裂纹出现在最大拉应力垂直的平面上。 d) 破裂断口呈现脆性断裂的特征。
某奥氏体 Cr-Ni钢的 沿晶应力 腐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ开裂
某奥氏体 Cr-Ni钢的 穿晶应力 腐蚀开裂
19
-黄铜在含氨硫酸铜溶液中的应力腐蚀开裂
左：pH=9.4的情况，呈穿晶型，初期为沿晶型破坏。 右：pH=7.3的情况，呈沿晶型破坏。 20
6 腐蚀疲劳
金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质的共同 作用下所引起的腐蚀形态，称为腐蚀疲劳。
在腐蚀介质中会产生活化态-钝态微电偶电
池，并具有大阴极小阳极面积比，导致晶
界腐蚀。
15
5 应力腐蚀开裂（SCC）
金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作 用下所引起的破裂，简称应力腐蚀。
工程中常用的金属材料，如不锈钢、铜合 金、碳钢和高强度钢等，在特定介质中都有可 能产生应力腐蚀。按照腐蚀条件的苛刻程度， 材料可在几分钟或几年内破裂。
金属产生腐蚀疲劳时，局部产生宏观腐蚀裂纹。 和纯机械疲劳相比，腐蚀疲劳的危害性更大。因为， 机械疲劳只有在疲劳极限之上才会产生，而腐蚀疲 劳却可以在极低的循环应力作用下发生。
21
腐蚀疲劳的特征
a) 表面容易观察到短而粗的裂纹群，容易在原有的蚀 坑或蚀孔的底部开始，也可以从金属表面的缺陷部位 开始。 b) 裂纹多半穿越晶粒发展，只有主干没有分支，裂纹 前沿较钝，扩散速度没有应力腐蚀快。 c) 绝大多数的金属和合金在交变应力的作用下都可以 产生腐蚀疲劳，不要求特定的介质。在点蚀介质中更 易发生。
17
应力腐蚀的特征
a) 在应力和腐蚀介质的共同作用下产生，二者相互 促进，且缺一不可。 b) 金属与合金发生应力腐蚀时，仅在局部区域出现 由表及里的腐蚀裂纹。腐蚀裂纹分为：晶界、穿晶、 混合型。 c) 在主干裂纹延伸的同时还有若干分支同时发展。 裂纹出现在最大拉应力垂直的平面上。 d) 破裂断口呈现脆性断裂的特征。
金属腐蚀机理(共10张PPT)
金属腐蚀机理
点蚀有大有小，一般情况下，点蚀的深度要比其直径大的多。
腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态.
这是因为在金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
GB/T6461-2002
QB/T 3832-1999
金属腐蚀机理
金属材料腐蚀的分类： 1点蚀
2 缝隙腐蚀 3 应力腐蚀 4 腐蚀疲劳
5 晶间腐蚀
6 均匀腐蚀
7 磨损腐蚀（冲蚀）
8 氢脆
金属腐蚀机理
正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-
这是点因蚀为在：金属表面缺陷处易漏出机体金属，使其呈活化状态，而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
负极（Fe）：负2极Fe（- 4Fee=）2F：e22+Fe - 4e = 2Fe2+
点这蚀是又 因称为坑在蚀金正和属极小表孔面（腐缺C蚀陷）。处：易漏2H出机2O体金+ 属O，2使+其4呈e活=化4状O态H，- 而钝化膜处仍为钝态，这样就形成了活性—钝性腐蚀电池，由于阳极面积
比阴极面积小得多，阳极电流密度很大，所以腐蚀往深处发展，金属表面很快就被腐蚀成小孔，这种现象被称为点蚀.
定义：各类金属结构一般在大气干湿交替或浸水条件下工作，金属与水或电解质溶液接触，极易发生电化学反应而受到的破坏。
Fe（OH）2
Fe2O3(铁红即肉眼可见的红锈)
正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH-
金属的电化学腐蚀完整版PPT课件-2024鲜版
8
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子，进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子，发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动，形成闭合回 路，维持腐蚀反应的进行。
2024/3/28
2024/3/28
19
缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等，通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜，
减缓金属的腐蚀速率。
2024/3/28
有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物，通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用，发挥协同作用，提高缓蚀效果。
2024/3/28
表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质，提高其 耐蚀性，如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层，提高金属的耐蚀性 能。
18
阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位，使其成为阴 极而得到保护，如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其 成为阳极并形成致密的氧化膜，从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期，降低成本，同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异，结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
2024/3/28
25
06
金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
2024/3/28
金属的电化学腐蚀过程
阳极过程
金属原子失去电子成为金属离子，进入电解质溶液。 阳极反应通常是金属的氧化反应。
阴极过程
电解质溶液中的氧化剂在阴极接受电子，发生还原反 应。阴极反应通常是氧或氢离子的还原。
电流回路
通过电解质溶液和金属内部的电子流动，形成闭合回 路，维持腐蚀反应的进行。
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缓蚀剂的应用
无机缓蚀剂
如硅酸盐、磷酸盐等，通过与金 属表面发生化学反应形成保护膜，
减缓金属的腐蚀速率。
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有机缓蚀剂
如胺类、醛类、羧酸类等有机化合 物，通过吸附在金属表面形成保护 膜或改变金属表面的电化学性质来 抑制腐蚀。
复合缓蚀剂
将无机缓蚀剂和有机缓蚀剂复配使 用，发挥协同作用，提高缓蚀效果。
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表面改性
通过化学或物理方法改变 金属表面的性质，提高其 耐蚀性，如化学镀、激光 处理等。
表面合金化
在金属表面形成耐蚀性合 金层，提高金属的耐蚀性 能。
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阴极保护与阳极保护
阴极保护
通过向金属施加负电位，使其成为阴 极而得到保护，如外加电流阴极保护 和牺牲阳极阴极保护等。
阳极保护
将金属连接到外加电源的正极上，使其 成为阳极并形成致密的氧化膜，从而防 止金属的进一步腐蚀。
可以缩短试验周期，降低成本，同时模拟多 种腐蚀因素的作用。
缺点
应用范围
模拟条件与实际使用环境可能存在差异，结 果仅供参考。
适用于金属材料的耐腐蚀性能评估和选材依 据。
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金属电化学腐蚀的案例分析与讨论
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《局部腐蚀》PPT课件
• 当介质中存在活性阴离子时，平衡即被破坏，使溶解占优势。关于蚀孔 成核的原因现有两种说法。一种说法认为，点蚀的发生是由于氯离子和
氧竞争吸附所造成的，当金属外表上氧的吸附点被氯离子所替代时，点 蚀就发生了。其原因是氯离子选择性吸附在氧化膜外表阴离子晶格周围，
置换了水分子，就有一定几率使其和氧化膜中的阳离子形成络合物(可溶 性氯化物)，促使金属离子溶入溶液中。在新露出的基底金属特定点上生
《局部腐蚀》PPT课件
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• 主要内容 • 电偶腐蚀、缝隙腐蚀与丝状腐蚀、点腐
蚀、晶间腐蚀等局 • 局部腐蚀的产生条件、影响因素、防止
方法 • 这几种局部腐蚀的机理
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局部腐蚀是相对于全面腐蚀来说的， 是指金属外表各局部之间的腐蚀速度存 在明显差异的一种腐蚀形态，特别是在 金属外表微小区域的腐蚀速度及腐蚀深 度远远大于整个外表的平均腐蚀速度和 腐蚀深度。从腐蚀类型造成的危害来看， 全局腐蚀相对于局部腐蚀危险性小些， 全局性腐蚀可以预先进展判断；局部腐 蚀很难判断，因而危害更大。
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• 引起局部腐蚀的原因很多，例如以下各种情况。 • (1) 异种金属接触引起的宏观腐蚀电池(电偶腐蚀)。
也包括阴极性镀层微孔或损伤处所引起的接触腐蚀。 • (2) 同一金属上的自发微观电池。如晶间腐蚀、选择
性腐蚀、孔蚀、石墨化腐蚀、剥蚀(层蚀)以及应力腐蚀 断裂等。 • (3) 由差异充气电池引起的局部腐蚀，如水线腐蚀、 缝隙腐蚀、沉积腐蚀、盐水滴腐蚀等。 • (4) 由金属离子浓差电池引起的局部腐蚀。 • (5) 由膜—孔电池或活性—钝性电池引起的局部腐蚀。 • (6) 由杂散电流引起的局部腐蚀。
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▷ 电化学腐蚀阴极过程
析氢腐蚀特点：
• • • •
在酸溶液中，如果没有其他平衡电极电势比较高的氧化剂，则析氢 反应是腐蚀过程的唯一阴极反应 在绝大多数情况下，金属在酸中的腐蚀是一种活性的阳极溶解过程， 即腐蚀是在金属表面没有钝化膜或其他成相膜的状态下进行的。 一般情况下，纯金属在酸溶液中的腐蚀宏观上是均匀的，在金属表 面不会明显区分出腐蚀微电池的阳极区 在酸溶液中，当H+的浓度大于10-3 mol L-1时，氢离子还原反应的 浓差极化一般可以忽略。
• 以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极 化腐蚀，是自然界普遍存在因而破坏性最大 的一类腐蚀。 • 铁、锌、铜等金属在大气、海水、土壤和中 性盐溶液中的腐蚀
▷ 电化学腐蚀阴极过程
吸氧腐蚀基本步骤：
•
吸氧反应的阴极过程与其他电极反应一样，可以看成是几个 串（并）联进行的基本步骤组成： 1.溶液中的溶解氧向电极表面传输 2.氧吸附在电极表面上 3.吸附氧在电极表面获得电子进行还原反应
•
氧的扩散往往是控制步骤
▷ 电化学腐蚀阴极过程
吸氧腐蚀一般规律
• •
吸氧反应速率由金属的阳极溶解和氧的还原反应过程所 决定 当腐蚀体系处于阴极控制时腐蚀速率取决于： 1）氧的传输速率 2）氧在电极表面的放电速率
▷ 电化学腐蚀阴极过程——吸氧腐蚀一般规律
▷ 电化学腐蚀阴极过程
吸氧腐蚀影响因素：
大多数情况下，金属发生吸氧活性腐蚀时，都表现为氧去极 化的阴极控制，而更多的情况下由主要表现为吸氧反应的扩 散步骤控制。
目录
▷ 基本概念 ▷ 电化学腐蚀阴极过程 ▷ 供氧差异腐蚀电池
▷ 基本概念
形成“局部”的原因：
1）表面基本处于钝态，腐蚀速度几乎为零，唯有 一小部分腐蚀速度很高，两者差别很大； 2）表面基本均有腐蚀，只不过一部分比另一部分 腐蚀速度大得多，两者差异较大。
▷ 基本概念
电化学条件：
局部腐蚀电化学条件：在腐蚀过程的局部表面区域，阳极溶解 速度明显大于其余表面的阳极溶解速度，才导致局部腐蚀现象。 局部腐蚀必要条件：在腐蚀体系中，存在或者出现了某种因素， 使得金属表面的不同部分遵循不同的阳极溶解的动力学规律。 (腐蚀过程得以发生) 局部腐蚀充分条件: 腐蚀本身的影响，使得不均匀现象不会减弱， 而且还会加强。(腐蚀过程得以发展)
▷ 基本概念
局部腐蚀的单元：
1）两（多）个相互之间有差异的金属 2）统一体系不同状态的溶液（气体）环境 3）腐蚀发生后次生产物及反应造成的影响
▷ 电化学腐蚀阴极过程
一、析氢腐蚀
• •
以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀，称为 氢去极化腐蚀，也称为析氢腐蚀，是常见的 危害性较大的一类腐蚀 铁、锌、铝等金属在稀酸溶液中的腐蚀
▷ 供氧差异腐蚀电池
(2) 电场作用下的离子迁移过程的影响 在经常遇到的由供氧差异腐蚀电池引起的局部腐蚀的情况下， 溶液中主要的离子是Cl-和Na+. 离子迁移过程使得缺氧区金属表面部分附近的溶液层中Cl-离 子富集； 而Na+离子和溶液中其它阳离子则在富氧区金属表面部分的溶 液中富集。
▷ 供氧差异腐蚀电池
▷ 电化学腐蚀Байду номын сангаас极过程
析氢腐蚀影响因素：
•
孤立电极上的析氢腐蚀，共轭反应：
•
腐蚀电势下，金属阳极溶解净反应速率等于析氢阴 极还原反应净速率
•
对大多数金属电极，析氢反应控制步骤是电化学反 应步骤
▷ 电化学腐蚀阴极过程
由第四章电化学极化方程：
▷ 电化学腐蚀阴极过程
分情况讨论影响析氢腐蚀的因素
1、当腐蚀电势偏离金属阳极溶解平衡电势和析氢反应平 衡电势都很远时，金属阳极溶解和析氢阴极还原反应均 发生强极化，因而电极反应的逆过程可忽略。
• 在富氧区，金属表面上的氧化膜因溶液 供氧充足和pH升高而加厚和变得致密 ， 因而使得金属阳极溶解过程更难以进行， 极化曲线由图中A线变为a线； • 在缺氧区，金属表面氧化膜会因供氧不 足和pH值下降以及Cl－的富集而被减薄 直至完全溶解，这就使得缺氧区金属阳 极溶解过程变得更容易进行，极化曲线 由图中的A线变为b线。
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1.溶解氧浓度 2.溶液流速 3.溶盐浓度 4.温度
▷ 电化学腐蚀阴极过程——吸氧腐蚀影响因素
▷ 电化学腐蚀阴极过程——吸氧腐蚀影响因素
▷ 供氧差异腐蚀电池
现象描述
如钢铁材料在实际的应用中，因某种原因造成了金属表面不 同区域的溶氧浓度不同，而形成了供氧差异腐蚀电池时，则 发现在与缺氧溶液相接触的金属表面发生了强烈的腐蚀，而 与富氧溶液相接触的表面相对来讲腐蚀微弱，即形成缺氧溶 液区域为腐蚀电池的阳极区，腐蚀速度升高；而富氧溶液区 为腐蚀电池的阴极区，腐蚀速度降低． 例：埋沙铁管
▷ 供氧差异腐蚀电池
各区域溶液组成发生了变化
(1) 电极反应产物的影响。 O2阴极还原反应的产物是OH- ，这使得靠近金属表 面的溶液层的pH值升高。 金属阳极溶解反应的直接产物是金属离子，这一方 面使得靠近金属表面的溶液层中金属离子的浓度升 高，另一方面，由于金属离子的水解，使溶液层的 pH值降低。 缺氧的阳极区，由于阳极电流密度远大与阴极电流密度而使得靠近它的溶液层从 中性变为酸性; 富氧的阴极区,由于阴极电流密度远大于阳极电流密度而使得靠近它的溶液层从中 性变为微碱性。
推导得到腐蚀电势和腐蚀电流密度的关系式：
▷ 电化学腐蚀阴极过程
• • • •
溶液pH大小 阳极溶解反应和析氢反应交换电流密度大小 阳极和阴极反应的Tafel斜率大小 阴极反应和阳极反应的平衡电位之差
▷ 电化学腐蚀阴极过程
▷ 电化学腐蚀阴极过程
▷ 电化学腐蚀阴极过程
▷ 电化学腐蚀阴极过程
二、吸氧腐蚀