第四章__金属在各种环境中的腐蚀
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蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。
部分金属大气腐蚀速度（mm/y) 金 属 工业大气 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 海洋大气 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 — — 农村大气 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 — —
船舶和海洋设施的保护
（1）材料
低合金海水用钢与碳钢的比较
腐 蚀 速 度 (mm/y) 环 境 海洋大气区 飞溅区 低合金钢 0.04 0.05 0.1 0.15 碳 钢 0.2 0. 5 0.3 0. 5
潮差区
全浸区 海泥区
0.1
0.15 0.2 0.06
0. 1
0.2 0. 25 0. 1
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品) 尘粒
大 气 杂 质 的 典 型 浓 度
根据Meetham. 转引自Shreir ed.<Corrosion>
金属表面上的水膜
金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。
当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。
当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成
种在液膜下的电化学腐蚀，但和浸在电解质溶液中
的腐蚀有所不同。
大气的主要成分： 大气的次要成分(杂质) 。 在大气中，普遍存在的腐蚀成分是氧、水蒸气、 二氧化碳。氧的含量基本保持不变，而且是大量的， 它真正的参与腐蚀反应。水和二氧化碳的含量随气 候和地理位臵的变化而变化。 相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和 水蒸气含量的比值的百分数。 空气的相对湿度对金属的大气腐蚀有重要的影 响。
铁的大气腐蚀速度与 相对湿度的关系
(大气中含0.01%so2) 暴露55天的结果
防锈
(1)各种金属耐大气腐蚀性能
普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐 蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐
大
使用
涂布量 7~10g/m2 用于钢铁， 发兰件， 铝合金的 防锈封存 涂布量 7~10g/m2用 于钢铁, 铜及铜合 金，铝合 金镀锌， 镀隔件
气 腐
特封-24 薄层防 锈油
苯并三氮唑 0.3% 石油磺酸钡 5% 环烷酸锌 1% 羊毛脂 2% 磷酸三丁酯 2% 22 号透平油 余量
蚀
钢，铜及其合金， 9号气 镀锌层，镀隔层 法兰件，硅钢片， 相防锈 铝等组合件组成 纸 的仪器，仪表的 库存及长期封存。
海水流 速 M/S 腐蚀率 g/m2.n 海水流速 m/s 腐蚀率 g/m2.n
0.6 1.2 1.8 2.4 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1
潮汐区
美 国 耐 海 水 钢
Mariner
全浸区 海泥区 Mainer钢 碳钢
0 1.5 3
0.125 0.46 0.67
4.5 6 7.5
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐 蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀 当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。
(3) 湿的大气腐蚀 当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。
（2）设计和施工 在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀 和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进 器、海水冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 （3）涂料保护
（4）阴极保护
阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方 法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。
4.3、 土壤腐蚀与地下金属管道保护
大气的近似组成
（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2
成分
空气 氮(N2) 氧 (O2) 氩(Ar) 水蒸汽 二氧化 碳
克/米３
1172 879 269 15 8 0.5
重量％
100 75 23 1.26 0.70 0.04
成分
氖(Ne) 氪(Kr) 氦(He)
毫克/米３
14 12 3 0.7
120 100 80
暴露5ห้องสมุดไป่ตู้天
腐 蚀 增 120 量
80
E烟尘颗粒 +0.01%SO2
D硫铵颗粒 +0.01%SO2
大
C 含0.01%SO2 气 无颗粒
60
40
腐
B含硫铵颗盐粒 无SO2
40 20
蚀
A 纯净空气
0
20 40 60 80 10
相对湿度(%)
30 50 60 80
90
99
相对湿度逐渐增大(到99%) 空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
0.75 0.79 0.81
与 碳 钢 的 试 验 结 果 （ 九 年 暴 露 ）
6
5
4
3
2
海水腐蚀的特点
由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很 小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显 著的电偶腐蚀破坏。 海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局 部破坏。 碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩 散电流密度增大的因素，如充气良好，流速增 大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域 。
土壤腐蚀性划分标准
极 强 土壤电阻率(m) 土壤含盐量％ (%) 土壤含水量(%) 土壤 PH 值 电解失重(g/₂₄hr) <10 >0.75 强 10-25 0.75-0.1 12-10 25-30 4.5-5.5 6-3 中 25-50 0.1-0.05 10-7 30-40 5.5-7 3-2 弱 50-100 0.05-0.01 7-3 >40 7-8.5 2-1 级弱 >100 <0.01 <3 >8.5 <1
重量
4
0.8 0.5 0.05
氙(Xe)
氢(H2)
0.4
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷
P2.4
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3) 硫化氢(H2S)
典型浓度，微克/米３
工业区：冬天350.夏天 100 农村地区：冬天100.夏天40 大约为SO2含量的10％ 工业区：1.5~90 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45 工业区：4.8 农村地区：2.1 内地工业区：冬天4.8夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4 内地工业区：冬天7.9夏天5.3 沿海农村区：冬天57夏天18 工业区：冬天250夏天100 农村地区：冬天60夏天15 毫克/升 春季测量 的数字
苯并三氮唑 50% 乌各托品 33% 苯甲酸铵 17% 蒸馏水 300%
662-B 防锈油
石油磺酸钡 氧化石油脂 苯甲酸丁酯 变压器油
2% 1% 1% 余量
精密仪表轴承的 防锈封存
4.3、 海水腐蚀与海洋设施防护
海水的组成和性质 海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎 含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的pH值 在7.2 8.6，呈微碱性。海水的温度在 –2 ~ 35C 之间。 海水导电性强 海水中含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和。 随温度变化，氧的含量在5 ~ 10mg/L范围。
聚氨酯漆等。
金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镀 镉和镀铬。
金属制品在加工，贮存和运输中的防锈
1、降低空气湿度 2、 暂时性防锈层 “暂时”并不是指时间短，而是指金属制品在连续 加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。 防锈水 防锈切削液 防锈油和防锈脂 防锈塑料 气相缓蚀剂(简记为VPI或VCI)
析 出 30 H2 或 20 吸 收 10 O2 的 体 种 50 (cm3/dm2) 100
氧 还 原 反 应 速 度 (mA/cm2)
1
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
150 150
2
120 90 60 30
氧 扩 散 层 厚 度 (ų)
1
150
200
0
200
400
600
水膜厚度(ų) 镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条 件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化
几种防锈油(脂)的 配方及使用
名 称 903 (FZ-4) 防锈脂 配 方 使 用
石油磺酸钡 10% 司本80 4.5% 工业凡士林85.5% 轴承，工具机械 室内封存防锈 （热涂型）
两种防锈纸的 配方及使用
名 称 01号气 相防锈 纸 配 方
尿素 苯甲酸钠 亚硝酸钠 蒸馏水 30% 20% 30% 160%
大 气 腐 蚀
铝 铜 铅 锡 镍 锌 锌(99.9%) 碳钢(99.9%) 低合金钢(4Cu,1.1Cr,0.16P)
涂料和金属镀层
对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物， 最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。化工大气 防腐蚀涂料包括各色环氧树脂漆，各种过氯乙烯 漆，各色乙烯漆，有机硅耐热漆，铝粉漆，各色
土壤的腐蚀性
（1）土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶 有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在 土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。 （2）土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物 质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤 的导电性。土壤是不均匀的，因此长距离的地下管 道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的 结构和性质可能有较大的变化。土壤中还有大量微 生物，对金属腐蚀能起加速作用。
水膜，其原因有三：
◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚
金属表面上形成的水膜并不是纯净的水。 因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。
大气腐蚀的特点
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系
腐 蚀 速 度
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ
水膜厚度
大气腐蚀速度随金属表面 水膜厚度的变化
I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形 成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学 腐蚀。 II区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在， 开始了电化学腐蚀过程．腐蚀速度急剧增加。 III区为可见的液膜层，III区相当于“湿大气腐蚀”。随 着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀 速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液 体中的腐蚀相同。 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的，随着气 候条件和相应的金属表面状态的变化，各种腐蚀形式可 以互相转换。
全浸 薄水膜 氧去极化 大气腐蚀 氢去极化
铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反 应速度及氧扩散层厚度的关系
氧还原反应速度 氧扩散层厚度
(根据ToMawoB)
(根据 Po3eHΦe∧b4)
大气腐蚀的影响因素
（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；日照量
（2）大气污染物质
SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。 烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭 粒)，或者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如 硅质颗粒)。
海水的主要成分
离子
ClSO42HCO3BrFBO33-
飞溅区
浓度％0
18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3
离子
Na+ M g2+
Ca2+
浓度 ％0
0.56 1.27 20.40 0.88 0.01
K+ Sr2+
距 试 样 上 端 距 离 （ 米 ）
碳钢腐蚀率与海水流速的关系
大气腐蚀的特点
氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。 即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的
主要地位。
在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝 化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀 受阴极极化控制 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此
腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。
O²大气 I:土壤孔隙中氧的
对流迁移区； 土壤
II:土壤孔隙中氧的 扩散迁移区；
III：液膜或腐蚀产
物中氧的扩散迁移
金属
区；
氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程 根据ToMamoB 引自<Teopu> P369
影响土壤腐蚀性的因素
主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率。
土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土 壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随 电阻率减小，土壤腐蚀性增强。 pH值愈低，土壤腐蚀性愈强。
第四章 金属在各种环境中的腐蚀
材料科学与工程学院 金属材料系
4.1、金属在大气中的腐蚀
金属在大气自然环境条件下发生腐蚀的现象称 为大气腐蚀。
金属暴露在大气中要比暴露在其他腐蚀介质中
的机会多，大气腐蚀是金属腐蚀中最普通的一种。 然而，由于决定腐蚀反应动力学因素的复杂性，至 今对它的了解还不是十分清楚。 大气腐蚀基本上属于电化学腐蚀范畴。它是一
部分金属大气腐蚀速度（mm/y) 金 属 工业大气 0.813 1.19 0.432 1.19 3.25 5.13 4.90 9.65 1.02 海洋大气 0.71 1.32 0.406 2.31 0.102 1.60 1.75 — — 农村大气 0.0254 0.584 0.483 0.457 0.152 0.864 1.07 — —
船舶和海洋设施的保护
（1）材料
低合金海水用钢与碳钢的比较
腐 蚀 速 度 (mm/y) 环 境 海洋大气区 飞溅区 低合金钢 0.04 0.05 0.1 0.15 碳 钢 0.2 0. 5 0.3 0. 5
潮差区
全浸区 海泥区
0.1
0.15 0.2 0.06
0. 1
0.2 0. 25 0. 1
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品) 尘粒
大 气 杂 质 的 典 型 浓 度
根据Meetham. 转引自Shreir ed.<Corrosion>
金属表面上的水膜
金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。
当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。
当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成
种在液膜下的电化学腐蚀，但和浸在电解质溶液中
的腐蚀有所不同。
大气的主要成分： 大气的次要成分(杂质) 。 在大气中，普遍存在的腐蚀成分是氧、水蒸气、 二氧化碳。氧的含量基本保持不变，而且是大量的， 它真正的参与腐蚀反应。水和二氧化碳的含量随气 候和地理位臵的变化而变化。 相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和 水蒸气含量的比值的百分数。 空气的相对湿度对金属的大气腐蚀有重要的影 响。
铁的大气腐蚀速度与 相对湿度的关系
(大气中含0.01%so2) 暴露55天的结果
防锈
(1)各种金属耐大气腐蚀性能
普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使
用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。 含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐 蚀性能。 当大气污染严重时，不含钼的奥氏体不锈钢也会
产生锈点。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐
大
使用
涂布量 7~10g/m2 用于钢铁， 发兰件， 铝合金的 防锈封存 涂布量 7~10g/m2用 于钢铁, 铜及铜合 金，铝合 金镀锌， 镀隔件
气 腐
特封-24 薄层防 锈油
苯并三氮唑 0.3% 石油磺酸钡 5% 环烷酸锌 1% 羊毛脂 2% 磷酸三丁酯 2% 22 号透平油 余量
蚀
钢，铜及其合金， 9号气 镀锌层，镀隔层 法兰件，硅钢片， 相防锈 铝等组合件组成 纸 的仪器，仪表的 库存及长期封存。
海水流 速 M/S 腐蚀率 g/m2.n 海水流速 m/s 腐蚀率 g/m2.n
0.6 1.2 1.8 2.4 3.1 3.7 4.3 4.9 5.5 6.1
潮汐区
美 国 耐 海 水 钢
Mariner
全浸区 海泥区 Mainer钢 碳钢
0 1.5 3
0.125 0.46 0.67
4.5 6 7.5
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐 蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀 当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。
(3) 湿的大气腐蚀 当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。
（2）设计和施工 在选材、设计和施工中要避免造成电偶腐蚀 和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进 器、海水冷却器等)要避免湍流腐蚀和空泡腐蚀 （3）涂料保护
（4）阴极保护
阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方 法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。
4.3、 土壤腐蚀与地下金属管道保护
大气的近似组成
（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2
成分
空气 氮(N2) 氧 (O2) 氩(Ar) 水蒸汽 二氧化 碳
克/米３
1172 879 269 15 8 0.5
重量％
100 75 23 1.26 0.70 0.04
成分
氖(Ne) 氪(Kr) 氦(He)
毫克/米３
14 12 3 0.7
120 100 80
暴露5ห้องสมุดไป่ตู้天
腐 蚀 增 120 量
80
E烟尘颗粒 +0.01%SO2
D硫铵颗粒 +0.01%SO2
大
C 含0.01%SO2 气 无颗粒
60
40
腐
B含硫铵颗盐粒 无SO2
40 20
蚀
A 纯净空气
0
20 40 60 80 10
相对湿度(%)
30 50 60 80
90
99
相对湿度逐渐增大(到99%) 空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
0.75 0.79 0.81
与 碳 钢 的 试 验 结 果 （ 九 年 暴 露 ）
6
5
4
3
2
海水腐蚀的特点
由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很 小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显 著的电偶腐蚀破坏。 海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局 部破坏。 碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩 散电流密度增大的因素，如充气良好，流速增 大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域 。
土壤腐蚀性划分标准
极 强 土壤电阻率(m) 土壤含盐量％ (%) 土壤含水量(%) 土壤 PH 值 电解失重(g/₂₄hr) <10 >0.75 强 10-25 0.75-0.1 12-10 25-30 4.5-5.5 6-3 中 25-50 0.1-0.05 10-7 30-40 5.5-7 3-2 弱 50-100 0.05-0.01 7-3 >40 7-8.5 2-1 级弱 >100 <0.01 <3 >8.5 <1
重量
4
0.8 0.5 0.05
氙(Xe)
氢(H2)
0.4
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷
P2.4
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3) 硫化氢(H2S)
典型浓度，微克/米３
工业区：冬天350.夏天 100 农村地区：冬天100.夏天40 大约为SO2含量的10％ 工业区：1.5~90 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45 工业区：4.8 农村地区：2.1 内地工业区：冬天4.8夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4 内地工业区：冬天7.9夏天5.3 沿海农村区：冬天57夏天18 工业区：冬天250夏天100 农村地区：冬天60夏天15 毫克/升 春季测量 的数字
苯并三氮唑 50% 乌各托品 33% 苯甲酸铵 17% 蒸馏水 300%
662-B 防锈油
石油磺酸钡 氧化石油脂 苯甲酸丁酯 变压器油
2% 1% 1% 余量
精密仪表轴承的 防锈封存
4.3、 海水腐蚀与海洋设施防护
海水的组成和性质 海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎 含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的pH值 在7.2 8.6，呈微碱性。海水的温度在 –2 ~ 35C 之间。 海水导电性强 海水中含氧量大，表层海水可以认为被氧饱和。 随温度变化，氧的含量在5 ~ 10mg/L范围。
聚氨酯漆等。
金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镀 镉和镀铬。
金属制品在加工，贮存和运输中的防锈
1、降低空气湿度 2、 暂时性防锈层 “暂时”并不是指时间短，而是指金属制品在连续 加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。 防锈水 防锈切削液 防锈油和防锈脂 防锈塑料 气相缓蚀剂(简记为VPI或VCI)
析 出 30 H2 或 20 吸 收 10 O2 的 体 种 50 (cm3/dm2) 100
氧 还 原 反 应 速 度 (mA/cm2)
1
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0
150 150
2
120 90 60 30
氧 扩 散 层 厚 度 (ų)
1
150
200
0
200
400
600
水膜厚度(ų) 镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条 件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化
几种防锈油(脂)的 配方及使用
名 称 903 (FZ-4) 防锈脂 配 方 使 用
石油磺酸钡 10% 司本80 4.5% 工业凡士林85.5% 轴承，工具机械 室内封存防锈 （热涂型）
两种防锈纸的 配方及使用
名 称 01号气 相防锈 纸 配 方
尿素 苯甲酸钠 亚硝酸钠 蒸馏水 30% 20% 30% 160%
大 气 腐 蚀
铝 铜 铅 锡 镍 锌 锌(99.9%) 碳钢(99.9%) 低合金钢(4Cu,1.1Cr,0.16P)
涂料和金属镀层
对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物， 最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。化工大气 防腐蚀涂料包括各色环氧树脂漆，各种过氯乙烯 漆，各色乙烯漆，有机硅耐热漆，铝粉漆，各色
土壤的腐蚀性
（1）土壤是土粒、水和空气的混合物。由于水中溶 有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在 土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀。 （2）土壤中含有多种无机物质和有机物质，这些物 质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤 的导电性。土壤是不均匀的，因此长距离的地下管 道和大尺寸的地下设施，其各个部位接触的土壤的 结构和性质可能有较大的变化。土壤中还有大量微 生物，对金属腐蚀能起加速作用。
水膜，其原因有三：
◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚
金属表面上形成的水膜并不是纯净的水。 因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。
大气腐蚀的特点
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系
腐 蚀 速 度
Ⅱ Ⅲ Ⅳ
Ⅰ
水膜厚度
大气腐蚀速度随金属表面 水膜厚度的变化
I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形 成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学 腐蚀。 II区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在， 开始了电化学腐蚀过程．腐蚀速度急剧增加。 III区为可见的液膜层，III区相当于“湿大气腐蚀”。随 着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀 速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液 体中的腐蚀相同。 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的，随着气 候条件和相应的金属表面状态的变化，各种腐蚀形式可 以互相转换。
全浸 薄水膜 氧去极化 大气腐蚀 氢去极化
铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反 应速度及氧扩散层厚度的关系
氧还原反应速度 氧扩散层厚度
(根据ToMawoB)
(根据 Po3eHΦe∧b4)
大气腐蚀的影响因素
（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；日照量
（2）大气污染物质
SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。 烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭 粒)，或者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如 硅质颗粒)。
海水的主要成分
离子
ClSO42HCO3BrFBO33-
飞溅区
浓度％0
18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3
离子
Na+ M g2+
Ca2+
浓度 ％0
0.56 1.27 20.40 0.88 0.01
K+ Sr2+
距 试 样 上 端 距 离 （ 米 ）
碳钢腐蚀率与海水流速的关系
大气腐蚀的特点
氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。 即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的
主要地位。
在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝 化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀 受阴极极化控制 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此
腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。
O²大气 I:土壤孔隙中氧的
对流迁移区； 土壤
II:土壤孔隙中氧的 扩散迁移区；
III：液膜或腐蚀产
物中氧的扩散迁移
金属
区；
氧在土壤中向被腐蚀金属表面的输送过程 根据ToMamoB 引自<Teopu> P369
影响土壤腐蚀性的因素
主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电阻率。
土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土 壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随 电阻率减小，土壤腐蚀性增强。 pH值愈低，土壤腐蚀性愈强。
第四章 金属在各种环境中的腐蚀
材料科学与工程学院 金属材料系
4.1、金属在大气中的腐蚀
金属在大气自然环境条件下发生腐蚀的现象称 为大气腐蚀。
金属暴露在大气中要比暴露在其他腐蚀介质中
的机会多，大气腐蚀是金属腐蚀中最普通的一种。 然而，由于决定腐蚀反应动力学因素的复杂性，至 今对它的了解还不是十分清楚。 大气腐蚀基本上属于电化学腐蚀范畴。它是一