金属耐蚀合金化原理27页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。
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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
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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。
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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
金属材料的合金化原理 ppt课件
ppt课件
1.1 碳钢概论
13
Chapter 1 金属材料的合金化原理
三、碳钢的用途（1-普通碳素结构钢 ）
（3）普通碳素结构钢的牌号表示方法
牌号表示方法是由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质 量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、 TZ）等四个部分按顺序组成。
标志符号Q来源于屈服点的汉语拼音字头Q；
ppt课件
1.1 碳钢概论
16
Chapter 1 金属材料的合金化原理
三、碳钢的用途（2-优质碳素结构钢）
2-优质碳素结构钢
（1）用于较为重要的机件，可以通过各种热处理调整零 件的力学性能。 （2）供货状态可以是热轧后空冷，也可以是退火、正火 等状态，一般随用户需要而定。 （3）优质碳素结构钢的牌号一般用两位数字表示。这两 位数字表示钢中平均碳的质量分数的万倍。这类钢中 硫、磷等有害杂质含量相对较低，夹杂物也较少，化 学成分控制较严格，质量比普通碳素结构钢好。
ppt课件
1.1 碳钢概论
6
一、碳钢中的常存杂质-硫和磷（2）
2．硫（S）和磷（P）的影响
Chapter 1 金属材料的合金化原理
S是炼钢时不能除尽的有害杂质。在固态铁中的溶解度极小。 S 和Fe能形成FeS，并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。
P也是在炼钢过程中不能除尽的元素。磷可固溶于α-铁。但剧烈 地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高 钢在大气中的抗腐蚀性能。 S和P还可以改善钢的切削加工性能。
ppt课件
1.1 碳钢金化原理
三、碳钢的用途（2-优质碳素结构钢）
（4）优质碳素结构钢共有31个钢号（表1-2）。
金属腐蚀的防护PPT课件
按对电极过程影响（阴阳抑抑极极制制缓缓阴阳蚀蚀极极剂剂反反::应S铬应b增酸C增l加基3、加阴、A阳极s硅C极极l酸3极、化基化及）、）多苯数甲有酸机钠缓蚀剂
混合型缓蚀剂:琼脂、烧碱、亚硝酸二环己胺
缓蚀剂
（ 对阴阳极极化都起作用）
按溶解性
水溶性缓蚀剂:亚硝酸钠、铬酸基、三乙醇胺 油溶性缓蚀剂:石油磺酸类、羧酸和羧酸盐 水油溶性缓蚀剂:石油磺醇盐、单乙二胺
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辅助阳极 要求如下：
①导电性能良好，电耗少； ②排流量大，即允许电流密度高； ③具有一定的强度，耐磨损，抗冲击震动； ④易于加工和安装； ⑤易于购买到，价格低廉。
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2.直流电源 低电压大电流，输出可调的直流电源，使用较 多的是可控硅恒电位仪。
钢，加入Ti、Nb、Cu、Mo和Si则可改善其耐硫酸腐蚀性能，Nb和Ti还提高抗晶间 腐蚀能力
2．马氏体不锈钢－Cr13型 ，高强度和高硬度 3．铁素体不锈钢 －Cr13及Cr16-19型，Cr25-28型
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（四）铝及其合金 1．工业纯铝 2．铝合金－Mn和Mg， MnAl2与固溶体的电极电位接近
阴极保护 －－经济效益非常显著:
◆海船--涂装费占5％，而阴极保护用的牺牲 阳极材料和施工费加起来不到1％。
◆ 一座海上采油平台的建造费超过1亿元，而 牺牲阳极材料和施工费只需100～200万元。不 采用保护，平台寿命只有5年，而阴极保护下 可用20年以上。
◆ 地下管线的阴极保护费只占总投资的0．3 ％～0．6％，就可大大延长使用寿命。
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（八）耐蚀金属材料的选择 1．大气：铝及其合金、钛及其合金、铜及其 合金、不锈钢等。 2．工业大气：铝及其合金、钛及其合金等。 3．海水：钛及其合金、铜及铜合金、铝及铝 合金、镍及镍合金、不锈钢等。 4．淡水：铝及铝合金、钛及钛合金、高硅铸 铁、不锈钢、铜及铜合金、铅及铅合金、镍等。 5．硫酸：高硅铸铁、低浓度用铅、高浓度用 Fe-C合金。 6．硝酸：钛及钛合金、高硅铸铁、低浓度用 不锈钢、高浓度用铝。
09化工 第四章金属结构材料的耐蚀特性PPT课件
耐硫酸露点腐蚀低合金钢 _____________________________
对降低硫酸露点腐蚀最重要的合金元素 仍然是 Cu、Cr 和 B。
➢ 其中Cu已经成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。 ➢ 一般Cu含量在0.2%-0.6%、Cr含量在1%-1.5%为宜。 ➢ 在含铜钢中同时加入W(<0.2%)与Sn(<1%)可以提高钢
1、纯金属的耐蚀特性
（1）金属的热力学稳定性 判断依据：标准电位值
（-0.414V、0V、+0.805V） （2）金属的钝化 热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化
易钝化的金属可作为合金元素 （3）腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能
4. 1 金属耐蚀合金化原理
2、金属耐蚀合金化的途径(P107)
硫酸露点腐蚀机理 _____________________________
✓ 燃料中的含硫量与空气过剩系数决定了SO3的量； ✓ SO3的量影响了露点温度(硫酸的凝结） ✓ 燃气中水分含量与金属表面温度决定了凝结H2SO4浓度
如：金属表面温度60度，硫酸浓度为40% 金属表面温度100度，硫酸浓度为70% 在金属表面温度低于露点20-60 ℃ ，硫酸浓度最大
耐硫酸露点腐蚀低合金钢 _____________________________
在锅炉的低温部位，由于SO3与水汽作用而凝结成 H2SO4，引起金属部件腐蚀，称硫酸露点腐蚀。
一般燃气中的含SO3量超过6*10-6，可以使环境露点 升高至150-170 ℃ 。
由于高硫重油或煤作燃料中含有SO2和SO3，因此以 此为燃料的的锅炉容易发生硫酸露点腐蚀。
硫酸露点腐蚀机理 _____________________________
金属腐蚀原理.pptx
-1.6
2
φe(V) -1.3
-1.0 1
-0.7
0.8
1.6
2.4
i(mA·cm-2)
锌在0.38mol·L-1 ZnCl2溶液(1)和在氰化镀锌溶液(2)中的极
化曲线
第15页/共69页
(4) 常温下腐蚀电化学测量装置图
第16页/共69页
(5) 共轭体系与腐蚀电
位
在腐蚀金属电极上，至少同时存在着两个反应：阳极反应与阴极反应。
= nFc(R)·A2exp[- (Ea,逆－βnFΔφ)/RT] - nFc(D)·A1exp[-(Ea,正＋αnFΔφ)/RT]
= i 0 [exp(βnFΔφ/RT) - exp(-αnFΔφ/RT) ]
= i 0 [e
β--n--F--Δ---φ-RT
-
e
- --α-n--RF--Δ-T]--φ-
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以上三个过程构成了一个完整的腐蚀电池过程。 一般金属的腐蚀破坏集中于阳极区，阴极区一般为金属 中电位较正的杂质，不会发生可察觉的金属损失。
金属基体
阳极区(负极) φ低 ne
ie
φ高 ne 阴极区(正极)
M - ne Mn+
电 解 质
D + ne D·ne
三个过程既相互独立又互相依存，任何一个过程受到抑制，整个腐蚀过程都将 受到抑制。
注意：有一些原电池，尽管其中的氧化还原反应的结果也会导致金属材料的破 坏，但由于它可以提供有用功，仍然不能叫做腐蚀电池。
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2.2 腐蚀原电池的 类型
(1)宏观腐蚀电池：由肉眼可见的电极构成。 a)异金属接触电池：两种具有不同电极电位的金属或合金互相接触（或用导线
金属腐蚀与防护金属腐蚀的基本原理PPT教案
例：
Zn
2HCl
Zncl2
H
2
Zn
第20页/共113页
3.2.2 标准电极电位
并非金属浸入溶液中都会带负电
判断标准：
(1) 金属离子的水化能>金属晶格中离子与电子间 的引力，金属表面带负电（锌、镁、铁）
(2) 金属离子的水化能<金属晶格中离子与电子间 的引力，金属表面带正电（铜）
第21页/共113页
3.2.2 标准电极电位
② 金属电极电位大小判断 判断方法：
1897年赫姆霍兹（Helmholtz）提出“平行板电容器” 的双电层结构模型（或称紧密双电层模型）如图1-2 所示。他把双电层比喻为平行板电容器，金属表面 以及被金属电极静电吸附的离子层可看做是电容器 的两块“极板”，两“极板”间的距离为一个水化 离子半径。
这种简化的模型只适用于溶液离子浓度很大或者电 极表面电荷密度较大的情况。古伊和奇普曼根据离 子热运动原理，扩展了赫姆霍兹的双电层模型，提 出了双电层不是紧密层结构，而是扩散层结构，形 成所谓电荷的“分散层”。
腐蚀产物
可溶解的
可见的 不可溶解的 不可见的
第5页/共113页
目录
3.1 腐蚀化学
3.2 电化学基础知识
3.3 腐蚀电化学 3.4 电位-pH图
3.2.1 电极电位 3.2.2 标准电极电位 3.2.3 气体电极的电极电位
第6页/共113页
3.2 电化学基础知识
发生在水溶液中的腐蚀属于电化学腐蚀，而电化学保 护正是防止电化学腐蚀的有力措施。两者的理论均以 电化学为基础。
能否自发进行）
→看整个体系的自由能是降低（从反应的始态转变为终态）
自由能的变化(△G)
电极上反应物质的克当量数 △G式中：nF>0那么反应能自发进行 ，就由 须有： （整个体 系自由 能降低 ）
Zn
2HCl
Zncl2
H
2
Zn
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3.2.2 标准电极电位
并非金属浸入溶液中都会带负电
判断标准：
(1) 金属离子的水化能>金属晶格中离子与电子间 的引力，金属表面带负电（锌、镁、铁）
(2) 金属离子的水化能<金属晶格中离子与电子间 的引力，金属表面带正电（铜）
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3.2.2 标准电极电位
② 金属电极电位大小判断 判断方法：
1897年赫姆霍兹（Helmholtz）提出“平行板电容器” 的双电层结构模型（或称紧密双电层模型）如图1-2 所示。他把双电层比喻为平行板电容器，金属表面 以及被金属电极静电吸附的离子层可看做是电容器 的两块“极板”，两“极板”间的距离为一个水化 离子半径。
这种简化的模型只适用于溶液离子浓度很大或者电 极表面电荷密度较大的情况。古伊和奇普曼根据离 子热运动原理，扩展了赫姆霍兹的双电层模型，提 出了双电层不是紧密层结构，而是扩散层结构，形 成所谓电荷的“分散层”。
腐蚀产物
可溶解的
可见的 不可溶解的 不可见的
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目录
3.1 腐蚀化学
3.2 电化学基础知识
3.3 腐蚀电化学 3.4 电位-pH图
3.2.1 电极电位 3.2.2 标准电极电位 3.2.3 气体电极的电极电位
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3.2 电化学基础知识
发生在水溶液中的腐蚀属于电化学腐蚀，而电化学保 护正是防止电化学腐蚀的有力措施。两者的理论均以 电化学为基础。
能否自发进行）
→看整个体系的自由能是降低（从反应的始态转变为终态）
自由能的变化(△G)
电极上反应物质的克当量数 △G式中：nF>0那么反应能自发进行 ，就由 须有： （整个体 系自由 能降低 ）
金属材料的耐蚀性能PPT演示课件
① 硅的加入，可在铸铁表面形成致密的SiO2保护膜，这层 膜具有很高的电阻率和较高的化学稳定性，阻止腐蚀介质对 铸铁的进一步腐蚀。
② 硅的加入还可以使铸铁组织中的基体金属即阳极区域产生 钝化，提高电极电位，有效地提高铸铁的抗化学腐蚀和电化 学腐蚀能力。
6
其他元素
（3）锰（Mn） 锰和硅在通常含量范围内(Mn 0.5％～0.8％，Si 1％～2％)，并不影响铸铁的耐蚀性能。
金易转变为钝态，腐蚀速度下降。 在中性溶液中，阴极为氧的去极化作用，含
碳量变化对腐蚀速度无重大影响。
4
5
（2）硅元素（Si）
铸铁中通常都含有1％～3％的硅。当硅含量达到4％左 右时，可适当增加铸铁的耐蚀性。而当硅含量达到14％以上 时，铸铁的耐蚀性将显著提高。不过硅含量的增加会使得铸 铁的力学性能变得很差，当硅含量大于16％时，铸铁就会变 得很脆、很难加工、因此，铸铁中硅含量一般控制在14％～ 16％内。
铸铁在各种环境中的耐蚀性主要由其成分和微
观组织结构决定。铸铁成分中各元素对其耐蚀
性都有影响，碳、硅、锰、磷、硫是铸铁中必
然存在的元素。
3
（1）碳（C） 碳量愈高，其组织中石墨和渗碳体的含量就
愈高。阴极面积增大，析氢反应加速。 在非氧化性酸中的腐蚀速度随含碳量增加而
加快。 在氧化性酸中，阴极组分石墨和渗碳体使合
12
铸铁与碳钢的耐蚀性相似，除发烟硫酸外， 在85%—100%的硫酸中非常稳定。
总结：
浓硫酸，温度较高，流速较大——铸铁 发烟硫酸——碳钢（铸铁×晶间腐蚀 ） ＜60%的硫酸——铁碳合金不能使用 温度＞65℃——铁碳合金不能使用
13
14
（3）硝酸
碳钢在硝酸中的钝 化随温度的升高而 破坏，同时当浓度 增加时，又会产生 晶间腐蚀。
② 硅的加入还可以使铸铁组织中的基体金属即阳极区域产生 钝化，提高电极电位，有效地提高铸铁的抗化学腐蚀和电化 学腐蚀能力。
6
其他元素
（3）锰（Mn） 锰和硅在通常含量范围内(Mn 0.5％～0.8％，Si 1％～2％)，并不影响铸铁的耐蚀性能。
金易转变为钝态，腐蚀速度下降。 在中性溶液中，阴极为氧的去极化作用，含
碳量变化对腐蚀速度无重大影响。
4
5
（2）硅元素（Si）
铸铁中通常都含有1％～3％的硅。当硅含量达到4％左 右时，可适当增加铸铁的耐蚀性。而当硅含量达到14％以上 时，铸铁的耐蚀性将显著提高。不过硅含量的增加会使得铸 铁的力学性能变得很差，当硅含量大于16％时，铸铁就会变 得很脆、很难加工、因此，铸铁中硅含量一般控制在14％～ 16％内。
铸铁在各种环境中的耐蚀性主要由其成分和微
观组织结构决定。铸铁成分中各元素对其耐蚀
性都有影响，碳、硅、锰、磷、硫是铸铁中必
然存在的元素。
3
（1）碳（C） 碳量愈高，其组织中石墨和渗碳体的含量就
愈高。阴极面积增大，析氢反应加速。 在非氧化性酸中的腐蚀速度随含碳量增加而
加快。 在氧化性酸中，阴极组分石墨和渗碳体使合
12
铸铁与碳钢的耐蚀性相似，除发烟硫酸外， 在85%—100%的硫酸中非常稳定。
总结：
浓硫酸，温度较高，流速较大——铸铁 发烟硫酸——碳钢（铸铁×晶间腐蚀 ） ＜60%的硫酸——铁碳合金不能使用 温度＞65℃——铁碳合金不能使用
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14
（3）硝酸
碳钢在硝酸中的钝 化随温度的升高而 破坏，同时当浓度 增加时，又会产生 晶间腐蚀。
金属耐蚀合金化原理.正式版PPT文档
（2）钝化的主要条件：多数可能钝化的金属都是在氧化性介质中 易钝化。
但是，在硝酸及强烈通空气的溶液中，当有活性离子（F-,Cl- ， Br-）存在时和在还原性介质中大部分金属的钝化态会受到破坏， 产生局部腐蚀。这主要是络合效应所致。
ห้องสมุดไป่ตู้ 耐蚀材料
3、腐蚀产物的性质
⑴金属表面生成难溶的和保护性良好的腐蚀产物膜可提高耐蚀性。
根据腐蚀控制因素（主要分为阴极控制、阳极控制、电阻控 制），耐蚀合金化途径有下列四个方面：
耐蚀材料
这种方法是向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性 高的合金元素，形成固溶体，以提高合金的电极电位。
1、热力学稳定性高的元素，往往是一些贵金属（见前面表中。如 ：Au、Ni、Pt、Cu等）。
2、要显著提高合金的热力学稳定性，元素的加入量必须达到一定 值，最低含量一般要使合金中贵金属原子数达到合金中总原子数的 1/8、2/8、4/8……即满足“n/8定律”要求，才能明显提高合金的 耐蚀性。塔曼法则
注：这种方法只适用于不产生钝化的且为阴极控制的腐蚀过程（主 要是在非氧化性或氧化性不强的酸中的活性溶解过程）。
耐蚀材料
1、减少阳极相的面积；
2、加入容易钝化的合金元素； 3、加入阴极性合金元素促进阳极钝化。
原理：在能够建立钝态的情况下，向金属或合金中加入少量强阴极 性元素，由于电化学作用，使阳极电势升高，进入稳定钝化区，从 而使合金达到钝化状态，提高耐蚀性。（进一步解释：强阴极性元 素之所以能够提高阳极的电势，是由于在腐蚀初期，强阴极元素（ 一般是电位高，化学性质稳定的元素）在合金表面富集，使表面阳 极电势升高，形成钝化效果。）
⑴去除能形成有效阳极的杂质，可提高耐蚀性。
⑵去除金属中含有的少量氢或电位较高的金属杂质，或避免正电性 金属沉积在腐蚀金属的表面上，都可显著提高金属的耐蚀性。
但是，在硝酸及强烈通空气的溶液中，当有活性离子（F-,Cl- ， Br-）存在时和在还原性介质中大部分金属的钝化态会受到破坏， 产生局部腐蚀。这主要是络合效应所致。
ห้องสมุดไป่ตู้ 耐蚀材料
3、腐蚀产物的性质
⑴金属表面生成难溶的和保护性良好的腐蚀产物膜可提高耐蚀性。
根据腐蚀控制因素（主要分为阴极控制、阳极控制、电阻控 制），耐蚀合金化途径有下列四个方面：
耐蚀材料
这种方法是向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性 高的合金元素，形成固溶体，以提高合金的电极电位。
1、热力学稳定性高的元素，往往是一些贵金属（见前面表中。如 ：Au、Ni、Pt、Cu等）。
2、要显著提高合金的热力学稳定性，元素的加入量必须达到一定 值，最低含量一般要使合金中贵金属原子数达到合金中总原子数的 1/8、2/8、4/8……即满足“n/8定律”要求，才能明显提高合金的 耐蚀性。塔曼法则
注：这种方法只适用于不产生钝化的且为阴极控制的腐蚀过程（主 要是在非氧化性或氧化性不强的酸中的活性溶解过程）。
耐蚀材料
1、减少阳极相的面积；
2、加入容易钝化的合金元素； 3、加入阴极性合金元素促进阳极钝化。
原理：在能够建立钝态的情况下，向金属或合金中加入少量强阴极 性元素，由于电化学作用，使阳极电势升高，进入稳定钝化区，从 而使合金达到钝化状态，提高耐蚀性。（进一步解释：强阴极性元 素之所以能够提高阳极的电势，是由于在腐蚀初期，强阴极元素（ 一般是电位高，化学性质稳定的元素）在合金表面富集，使表面阳 极电势升高，形成钝化效果。）
⑴去除能形成有效阳极的杂质，可提高耐蚀性。
⑵去除金属中含有的少量氢或电位较高的金属杂质，或避免正电性 金属沉积在腐蚀金属的表面上，都可显著提高金属的耐蚀性。
金属耐腐蚀合金化原理
金属耐腐蚀合金化原理§5-1 金属耐腐蚀合金化原理工业上所用的金属材料中，纯金属并不多，应用较多的则是铁、铜、镍、钛、铝、镁等各类金属的合金。
本节讨论如何通过合金化与热处理等途径，从成分与组织上使合金具有高的耐蚀性，并阐明其作用原理。
一、提高金属的热力学稳固性以热力学稳固性高的元素进行合金化，向不耐蚀的合金中加入热力学稳固性高的合金元素进行合金化，可在合金表面形成由贵金属组元构成的连续保护层，提高其耐蚀性。
比如，铜中加金，镍中加铜，铬中加镍等。
但是其应用是有限的。
由于，一方面要耗费大量的贵金属，经济上昂贵；另一方面，由于合金组元在固态中的溶解度是有限的，许多合金要获得具有多组元的单一固溶体是比较困难的。
二、降低阴极活性在阴极操纵的金属腐蚀中，可用进一步加强阴极极化的办法来降低腐蚀速度。
如金属在酸中的活性溶解就能够用降低阴极活性的方法减少腐蚀。
具体方法是：1．减小金属或者合金中的活性阴极面积金属或者合金在酸中腐蚀时，阴极析氢过程优先在氢超电压低的阴极相或者夹杂物上进行。
假如减少合金中的阴极相或者夹杂物，减小了活性阴极面积，增加了阴极极化电流密度，增加阴极极化程度，阻碍阴极过程的进行，提高耐蚀性。
比如，当铝中铁含量减少时，其在盐酸中的耐蚀性提高，如P128图1。
这是由于铁能形成阴极相。
关于阴极操纵的腐蚀过程，使用固溶处理获得单相固溶体组织，可提高耐蚀性。
反之，退火或者时效处理降低其耐蚀性。
2．加入氢超电压高的元素加入氢超电压高的元素，可提高阴极析氢超电压，显著降低合金在酸中的腐蚀速度。
但它只适用于不产生钝化的析氢腐蚀。
如金属在非氧化性或者氧化性低的酸中的活性溶解过程。
比如，在锌中含有铁、铜等电位较高的金属杂质时，加入氢超电压高的镉、汞，可使锌在酸中腐蚀速度显著降低。
又如，在含有较多杂质铁的工业纯镁中，添加0.5-1%锰可大大降低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度，这是由于锰比铁高得多的析氢超电压之故。
金属结构材料的耐蚀性课件
金属耐蚀合金化原理
• 金属耐蚀合金化的途径
– 使合金表面造成电阻大的腐蚀产物膜
• 加入某些元素，促使合金表面生成致密的腐蚀产物膜，加大体 系电阻，也能有效地阻滞腐蚀过程的进行
• 例如耐大气腐蚀钢的耐蚀锈层中含有非晶态羟基氧化铁 Fex· （OH）3-2x，它的结构是致密的，保护性能非常好。钢中加 入Cu、P或P、Cr，则能促进此种非晶态保护膜的生成
金属耐蚀合金化原理
• 主要合金元素对耐蚀性的影响
– 镍（Ni）
• 属于热力学上不够稳定的金属，但比铬、铁稳定。镍也是能钝化 的金属，其钝化倾向比铁大些，但不如铬。 Fe-Ni合金在H2SO4、HCl、HNO3中的腐蚀速率都随镍含量的增加而 减小 • 并且表明：在给定条件下，合金元素镍在铁基体中的耐蚀不是钝 化作用，而使合金的热力学稳定性有所提高。这样的耐蚀作用无 论是对氧化性介质，或是还原性介质都是有效的 • 镍作为铁的合金元素对碱有特殊的耐蚀性 • 镍和铬同时加入钢中，形成奥氏体组织，具有良好的热加工性、 冷变形能力、可焊性、低温韧性 • 镍在奥氏体不锈钢中的含量增加，会增加晶间腐蚀的倾向，这是 镍的不利影响
金属耐蚀合金化原理
• 主要合金元素对耐蚀性的影响
– 铬（Cr）
• 铬是热力学不稳定但容易钝化的金属，并且有过钝化倾向 Fe-Cr合金在氧化性介质中易钝化；而在还原性介质中，或非氧 化性介质中，不易钝化 • 在氧化性介质中，合金铬含量愈高，愈耐蚀；在还原性介质中 合金铬含量愈高，愈不耐蚀，腐蚀速率越高 • 铬是不锈钢的基本合金元素
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按金属的标准电位近似地评定其热力学稳定性
金属的标 准电位V
热力学 稳定性 不稳定
可能的腐蚀过程