腐蚀电化学局部腐蚀

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腐蚀电化学理论认为,晶间腐蚀是一个电化学过程。由 于一定温度下碳化物从奥氏体中析出而消耗晶界附近大量 的Cr,结果晶界附近的铬含量低于钝化必须的限量,形成 贫铬区,使不锈钢的钝态受到破坏,晶界区域电位下降, 而晶粒本身仍维持钝态,电位较高,这样形成了晶粒为阴
极,晶界为阳极活化-钝化短路电偶腐蚀电池(大阴极小
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孔蚀发生的机理
小孔腐蚀的产生与临界电位有关,只有金属表面局部 地区的电极电位达到并高于临界电位值时,才能形成小孔 腐蚀,该电位称作“小孔腐蚀电位”或“击穿电位”,一 般用Eb表示。
孔蚀发生的机理
闭塞电池的形成条件
孔蚀发生的机理
第二阶段:孔蚀的发展—闭塞腐蚀电池的自催化作用
孔蚀的影响因素
1、金属的本性:孔蚀电位越正则耐孔蚀的能力越强 2、合金元素的影响(不锈钢为例) 3、溶液组成及浓度影响:含有卤素阴离子的溶液中,金属 最易发生孔蚀(顺序Cl->Br->I-)
小孔腐蚀(点蚀)的定义
金属材料在某些环境介质中经过一段时间后,
大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但在表面
上个别地方或微小区域内,出现腐蚀孔或麻点,
且随着时间的推移腐蚀孔不断向纵深方向发展, 形成小孔腐蚀坑,这种腐蚀称为小孔腐蚀。
易发生孔蚀的情况
1、多发生在易钝化金属或合金表面上,同时在腐蚀
介质中存在浸蚀性的阴离子及氧化剂。 2、如果金属基体上镀一些阴极性镀层,在镀层的孔 隙处或缺陷处易发生孔蚀。 3、当阳极性缓蚀剂用量不足时,也会引起孔蚀。
化率比碳钢高很多,所以偶接后不锈钢能强烈的加速碳钢
的腐蚀。
控制电偶腐蚀的措施
1、结构设计中避免采用不同金属间的电接触
2、避免大阴极小阳极结构
3、尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大 4、充分利用防护层或设法外加保护电位
晶间腐蚀
一、晶间腐蚀的定义
二、晶间腐蚀的机理
三、晶间腐蚀的防护与控制措施
晶间腐蚀的定义
晶间腐蚀是一种由微电池作用引起的局部破坏现象, 是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界产生的腐 蚀。
晶间腐蚀主要是从表面开始,沿着晶界向内部发展,
直至成为溃疡性腐蚀。
晶间腐蚀的特征
危害很大
宏观上可能没有任何明显的变化,但材料的强大几乎 完全丧失,经常导致设备的突然破坏
应力腐蚀开裂的起源
电偶腐蚀的原理
假设两块表面积相同的金属M1、M2;分别放入含H+去
极化剂的同一介质中,则两块金属各自发生氢去极化腐蚀;
反应处于活化极化状态,即服从tafel关系;M1、M2两种 金属未接触前的自溶解电流分别为ic1和ic2,且Ecorr,1< Ecorr,2。此时的电极反应如下:
M1 M1

2
4、溶液的温度:温度升高促使孔蚀电位向负方向移动,从
而使孔蚀加重 5、表面状态的影响:表面光洁度提高,耐孔蚀能力增强 6、溶液流速:增加流速,孔蚀速度减小 7、热处理温度的影响
孔蚀的防护措施
1、添加耐孔蚀的合金元素:加入合适的耐孔蚀的合金元素,
降低有害杂质(例:增强不锈钢的耐孔蚀可增加合金元素
Cr、Mo、Ni和N,降低有害元素和杂质C、S) 2、合理选择材料 3、添加合适的缓蚀剂 4、电化学保护:外加阴极电流将金属阴极极化
隙腐蚀
缝隙腐蚀的机理
缝隙腐蚀的机理
缝隙腐蚀的机理
缝隙腐蚀的机理
缝隙腐蚀的机理
缝隙腐蚀的机理
孔蚀与缝隙腐蚀的比较
孔蚀与缝隙腐蚀的比较
1、 腐蚀条件:孔蚀起源于金属表面的孔蚀核,缝隙腐蚀起 源于金属表面的特小缝隙。孔蚀必须在含有活性阴离子的
介质中才能发生。
2、腐蚀过程:孔蚀是通过逐渐形成闭塞电池,然后加速腐 蚀。缝隙腐蚀事先已有缝隙,腐蚀刚开始便很快形成闭塞 电池而加速腐蚀。 3、从环形阳极极化曲线上的特征电位:孔蚀的Eb(击穿电 位)值高于缝隙腐蚀的Eb值
2e
M2 M2
2
2e
2 H 2e H 2
2 H 2e H 2
电偶腐蚀的原理
• 当两块金属在介质中直接接触时,构 成一个宏观腐蚀偶电池, • 电位低的金属M1成为电池的阳极, • 电位高的金属M2成为电池的阴极,
• 电偶电流从M2流向M1,
• M1向阳极极化, • M2向阴极极化, • 当极化达到稳态时,两条极化曲线的 交点所对应的电位φ c为偶对的混合 电位,对应的电流ic便是偶对电流, • M1的溶解电流增大’; • M2情况则相反,溶解电流减小。
倾向时,仅仅是利用热力学数据预测腐蚀发生的方向和限
度而已,并没有涉及腐蚀速度问题。
电偶腐蚀的影响因素
二、阴、阳极面积比
在某一偶对中,随着阴极对阳极面积的比值(即Sc/Sa)的
增加,偶对的阳极腐蚀速度也增加。
阴阳面积比对阳极腐蚀速度的影响解释:在氢去极化腐蚀时, 腐蚀电流密度为阴极极化控制的条件下,阴极面积相对越大, 阴极电流密度越小,阴极上的过氢电位越小,氢去极化速度越 大,结果阳极的溶解速度增加。在氧去极化腐蚀时,其腐蚀电
第六章 金属的局部腐蚀
• 局部腐蚀现象与特点
• 局部腐蚀机理和规律性
• 局部腐蚀影响因素 • 局部腐蚀控制
全面腐蚀(均匀腐蚀):腐蚀分布在整个金属表面上,腐蚀 的结果是使金属变薄,它可以是均匀的,也可以是不均匀的。
局部腐蚀:金属表面上一小部分表面区域的腐蚀速度和腐蚀 深度远远大于整个表面上的平均值的腐蚀情况。
电偶腐蚀的原理
在电偶腐蚀中,腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位 较高的金属接触而产生阳极极化,结果是溶解速度增加;
电位较高的金属由于和电位较低的金属接触而产生阴极极
化,结果是溶解速度降低,即受到了阴极保护。即为电偶 腐蚀原理。 阳极体金属溶解速度增加的效应,称为接触腐蚀效应, 阴极体溶解速度减小的效应,称为阴极保护效应。两种效
缝隙腐蚀
一、缝隙腐蚀的定义
二、缝隙腐蚀的机理
三、影响缝隙腐蚀的因素
四、缝隙腐蚀的防护与控制措施
缝隙腐蚀
在金属与金属或金属与非金属之间形成特别小 的缝隙,使缝隙内的介质处于滞留状态,引起缝 隙内金属的加快腐蚀。
缝隙腐蚀的基本特征
1、几乎所有的金属和合金都有可能引起缝隙腐蚀 2、几乎所有腐蚀性介质都有可能引起金属的缝隙腐蚀 3、遭受缝隙腐蚀的金属,在缝隙内呈现深浅不一的蚀坑或 深坑 4、与孔蚀相比,同一金属或合金在相同介质中更易发生缝
全面腐蚀与局部腐蚀的比较
全面腐蚀 局部腐蚀
腐蚀形貌
腐蚀电池
腐蚀主要集中在一 腐蚀分布在整个金属表 定区域,其他部分 面上 不腐蚀 阴阳极在表面上随机变 阴阳极在宏观上可 化,且不可分辨 分辨
电极面积
电位 腐蚀产物
阳极面积=阴极面积
阳极面积<阴极面积
阳极电位=阴极电位=腐 阳极电位<阴极电位 蚀电位 可能对金属有保护作用 无保护作用
应同时存在,互为因果。
电偶腐蚀的影响因素
一、金属的电偶序与电偶腐蚀倾向
所谓电偶序,就是根据金属或合金在一定条件下测得
的稳定电位的相对大小排列而成的表。
当我们对金属在偶对中的极性作出判断时,不是以它们 的标准电极电位作为判据,而是以它们的腐蚀电位作为判 据,查用金属的电偶序来判断异种金属相接触时金属腐蚀 的倾向和程度。
全面腐蚀与局部腐蚀的比较
全面腐蚀的危害:
造成金属的大量损失,可以检测和预防腐蚀速
度,一般不会造成突然事故。
局部腐蚀的危害:
导致金属的损失量小,很难检测其腐蚀速度,
往往导致突然的腐蚀事故。
小孔腐蚀
一、小孔腐蚀的定义
二、小孔腐蚀的特征
三、小孔腐蚀的机理
四、影响小孔腐蚀的因素 五、孔蚀的防护与控制措施
当两种不同的金属或合金接触并放入电解质溶液中或 在自燃环境中,由于两种金属的自腐蚀电位不等,原自腐 蚀电位较负的金属(电偶对阳极)腐蚀速度增加,而电位 较正的金属腐蚀速度反而减小,这就是电偶腐蚀。
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 3、金属表面导电性非金属膜 4、气流或液流带来的异金属沉积
缝隙腐蚀的防护措施
1、合理的设计与施工:避免缝隙的形成最能有效的预防缝 隙腐蚀的发生。 2、电化学保护:阴极保护有助于减轻缝隙腐蚀。
3、选材:根据介质的不同选择合适的材料可以减轻缝隙腐
蚀。
4、应用缓蚀剂
电偶腐蚀
一、电偶腐蚀的定义
二、电偶腐蚀的机理
三、电偶腐蚀的因素
四、电偶腐蚀的防护与控制措施
电偶腐蚀的定义
小孔腐蚀的特征
1. 破坏高度集中
2. 孔蚀的分布不均匀 3. 孔蚀是一种大阴极小阳极的腐蚀电池 4. 孔蚀通常沿重力方向发展 5. 孔蚀口很小,而且往往覆盖有固体沉积物,因此 不易被发现 6. 孔蚀发生有或长或短的孕育期(或诱导期)
孔蚀发生的机理
第一阶段:孔蚀的萌生—活性离子选择性吸附
孔蚀发生的条件 1、金属或合金表面有钝化膜是小孔腐蚀产生条件之一 2、溶液中存在活性阴离子,是发生小孔腐蚀的必要条件 3、金属表面局部地区的电极电位达到并高于临界电位值
晶间腐蚀常常会转变为沿晶应力腐蚀开裂,成为应力
腐蚀裂纹的起源
晶间腐蚀产生具备的条件
一、内因:晶界物质的物理化学状态与晶粒本身不 同 二、外因:特定的环境因素,如潮湿的大气、电解 质溶液、过热的水蒸气、高温水或熔融金属等
晶间腐蚀机理
晶间腐蚀机理
晶间腐蚀机理
晶间腐蚀机理
晶间腐蚀机理
3、腐蚀电化学理论
阳极),使晶界加速腐蚀。
晶间腐蚀的防护措施
1.重新固溶处理,避免敏化处理。
2.降低含碳量
3.稳定化处理 4.采用超低碳不锈钢 5.采用双相钢
电偶腐蚀的影响因素
一、金属的电偶序与电偶腐蚀倾向
例如某些金属与合金在海水中的电偶序,如下表所示。
电偶腐蚀的影响因素
一、金属的电偶序与电偶腐蚀倾向
• 根据电偶腐蚀原理,若表中电位高的金属材料与电位低的
金属材料相接触,则低电位金属为阳极,被加速腐蚀。若 两者之间电位差愈大,则低电位金属愈易被加速腐蚀。若 两者之间电位差很小,即电偶序中位置相距愈近的不同金 属相互接触,发生电偶腐蚀的倾向性愈小。若电位相同的 不同金属相互接触,则不发生电偶腐蚀。 • 必须指出,利用电偶序来判断金属在偶对中的极性和腐蚀
流密度为氧扩散控制条件下,若阴极面积相对加大,则溶解氧
可更大量的抵达阴极表面进行还原反应,因而扩散电流增加, 导致阳极加速溶解。
电偶腐蚀的影响因素
三、极化作用
不论阳极极化率增大还是阴极极化率增大,都可使电
偶腐蚀速度降低。 例如,在海水中不锈钢与碳钢的阴极反应都受氧的扩散 控制,当两种金属偶接后,介质是钝化作用使不锈钢的极
缝隙腐蚀的影响因素
1、材料因素:不同的金属材料耐缝隙腐蚀的性能不同。例 不锈钢随着Cr、Mo、Ni元素含量的增高,其耐腐蚀性能有 所提高。
2、几何因素:包括缝隙宽度和深度以及缝隙内外面积比等。
一般腐蚀缝隙腐蚀的缝宽为0.025-0.1mm的范围,最敏感 的缝宽为0.05-0.1mm,超过0.1mm就不会发生缝隙腐蚀。 3、环境因素:溶液中的氧含量、Cl-的含量、溶液的pH值等。 通常介质中Cl-浓度越高,发生缝隙腐蚀的可能性越大。
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