金属常见腐蚀及防护
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金属常见腐蚀及防护
全面腐蚀 ——在整个金属表面上进行的腐蚀，又称均相腐 蚀或均匀腐蚀。
局部腐蚀 ——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。
不同特征
• 全面腐蚀 --阴极和阳极尺寸非常微小且紧密靠拢，很难分辨
• 局部腐蚀 --阴极和阳极截然分开，易于区分。通常阳极面积很小，阴极面 积相对很大。
金属局部腐蚀溶解 速度比全面腐蚀溶 解速度大得多。
• 局部腐蚀危害性 (1) 复杂性 (2) 集中性 (3) 突发性
局部腐蚀主要类型
电偶腐蚀 缝隙腐蚀(丝状腐蚀) 选择性腐蚀 腐蚀疲劳
剥蚀
点蚀(孔蚀) 晶间腐蚀 应力腐蚀开裂 磨损腐蚀
氢损伤
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。
注意：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。
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
阴 极 性
石墨 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)
控制点蚀的措施
（3）电化学保护
（4）缓蚀剂的应用
在循环体系中可以添加缓蚀剂，如磷酸盐、铬酸盐等
• 表面状态：表面光滑和清洁不易发生点腐蚀 • 热处理状态：生成沉淀相，易发生点腐蚀
（2）环境因素
• 活性离子能破坏钝化膜，引发点蚀。 一般认为，金属发生点蚀需要Cl- 浓度达到某个最低值 (临界氯离子浓度)。这个临界浓度可以作为比较金属材料 耐蚀性能的一个指标，临界浓度高，金属耐点蚀性能好 。
• 缓蚀性阴离子 缓蚀性阴离子可以抑制点蚀的发生。 OH- > NO3- > SO42- > ClO4-
• 发生电偶腐蚀的几种情况
(1) 异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 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。
异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 组合
气流或液流带来的异金属沉积
电偶腐蚀原理
当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位 较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受 到保护。
(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。
全面腐蚀与局部腐蚀的比较
1 电偶腐蚀
当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以 发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的 金属腐蚀速度减缓而受到保护，该现象被称为电偶腐蚀
点蚀的形态
点蚀发生的条件
点蚀发生的条件
点蚀发生的条件
点蚀机理
点蚀的形成可分为成核和生长(发展)两个阶段。 第一阶段： 点蚀成核（发生） • 钝化膜破坏（成相膜和吸附理论） • 敏感形核位置 • 孕育期
第二阶段：点蚀的生长（发展）
影响点蚀的因素 -------------------------
11~30%Cr不锈钢(钝态)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)
镍(钝态)
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 13%Cr不锈钢 铸铁 钢或铁 2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu) 镉 工业纯铝(1100) 锌 镁和镁合金
（1）材料因素
（2）环境因素
（1）材料因素
能够钝化的金属容易发生点蚀，故不锈钢比碳钢对点蚀的敏感性高。 金属钝态愈稳定，抗孔蚀性能愈好。孔蚀最容易发生在钝态不稳定的 金属表面。 • 对不锈钢，Cr、Mo和N有利于提高抗点蚀能力。
另外，S、P、PCR等E元素w不Cr利于3.提3w高M抗o 孔1蚀6w能N力。
(1) 避免材料相互接触 (2) 注意阳极部件的选择与设计 (3) 避免大阴极小阳极的组合 (4) 施工时在接触处采用绝缘措施 (5) 采用涂层保护 (6) 采用电化学方法 (7) 在封闭系统,添加缓蚀剂
2. 点蚀
点蚀，又称孔蚀，是一种腐蚀集中于金属表面很 小范围内，并深入到金属内部的腐蚀形态。
（2）环境因素
pH值
在较宽的pH值范围内，点蚀电位Eb与溶液pH值关系不大。当pH﹥10， 随pH值升高，点蚀电位增大，即在碱性溶液中，金属点蚀倾向较小。
温度
温度升高，金属的点蚀倾向增大。当温度低于某个温度，金属不会发 生点蚀。这个温度称为临界点蚀温度(CPT) ，CPT愈高，则金属耐点蚀 性能愈好。 溶液流速
介质处于流动状态，点蚀速率比介质静止时小
控制点蚀的措施
（1）选择耐蚀合金
• 近年来发展了很多含有高含量Cr、Mo 及 N 以及低含量 S 和 C杂质 的奥氏体不锈钢
• 双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好 • Ti 和Ti 合金具有最好的耐点蚀性能
（2）改善介质条件
• 降低Cl-含量 • 降低介质温度 • 增加介质流速
阳 极 性
(2) 环境因素
-- 介质的组成
水中锡对于铁是阴极，而在多数有机酸中，锡对于铁是阳极， 所以在食品工业中常使用镀锡铁(Fe-Sn)
(2) 环境因素 -- 电解质电阻
(3)阴阳面积比例
——大阳极，小阴极，电解质导电良好 ——大阳极，小阴极，电解质导电性能差 ——小阳极，大阴极
电偶腐蚀控制措施
电偶腐蚀的影响因素
（1）腐蚀电位差 （2）环境因素 （3）阴阳面积比例
（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，阳极金 属受到腐蚀破坏的可能性愈大。
电偶序(galvanic series)
——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
全面腐蚀 ——在整个金属表面上进行的腐蚀，又称均相腐 蚀或均匀腐蚀。
局部腐蚀 ——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。
不同特征
• 全面腐蚀 --阴极和阳极尺寸非常微小且紧密靠拢，很难分辨
• 局部腐蚀 --阴极和阳极截然分开，易于区分。通常阳极面积很小，阴极面 积相对很大。
金属局部腐蚀溶解 速度比全面腐蚀溶 解速度大得多。
• 局部腐蚀危害性 (1) 复杂性 (2) 集中性 (3) 突发性
局部腐蚀主要类型
电偶腐蚀 缝隙腐蚀(丝状腐蚀) 选择性腐蚀 腐蚀疲劳
剥蚀
点蚀(孔蚀) 晶间腐蚀 应力腐蚀开裂 磨损腐蚀
氢损伤
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。
注意：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。
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
阴 极 性
石墨 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)
控制点蚀的措施
（3）电化学保护
（4）缓蚀剂的应用
在循环体系中可以添加缓蚀剂，如磷酸盐、铬酸盐等
• 表面状态：表面光滑和清洁不易发生点腐蚀 • 热处理状态：生成沉淀相，易发生点腐蚀
（2）环境因素
• 活性离子能破坏钝化膜，引发点蚀。 一般认为，金属发生点蚀需要Cl- 浓度达到某个最低值 (临界氯离子浓度)。这个临界浓度可以作为比较金属材料 耐蚀性能的一个指标，临界浓度高，金属耐点蚀性能好 。
• 缓蚀性阴离子 缓蚀性阴离子可以抑制点蚀的发生。 OH- > NO3- > SO42- > ClO4-
• 发生电偶腐蚀的几种情况
(1) 异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 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。
异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 组合
气流或液流带来的异金属沉积
电偶腐蚀原理
当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以发现，电位 较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受 到保护。
(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。
全面腐蚀与局部腐蚀的比较
1 电偶腐蚀
当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以 发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的 金属腐蚀速度减缓而受到保护，该现象被称为电偶腐蚀
点蚀的形态
点蚀发生的条件
点蚀发生的条件
点蚀发生的条件
点蚀机理
点蚀的形成可分为成核和生长(发展)两个阶段。 第一阶段： 点蚀成核（发生） • 钝化膜破坏（成相膜和吸附理论） • 敏感形核位置 • 孕育期
第二阶段：点蚀的生长（发展）
影响点蚀的因素 -------------------------
11~30%Cr不锈钢(钝态)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态)
镍(钝态)
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 13%Cr不锈钢 铸铁 钢或铁 2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu) 镉 工业纯铝(1100) 锌 镁和镁合金
（1）材料因素
（2）环境因素
（1）材料因素
能够钝化的金属容易发生点蚀，故不锈钢比碳钢对点蚀的敏感性高。 金属钝态愈稳定，抗孔蚀性能愈好。孔蚀最容易发生在钝态不稳定的 金属表面。 • 对不锈钢，Cr、Mo和N有利于提高抗点蚀能力。
另外，S、P、PCR等E元素w不Cr利于3.提3w高M抗o 孔1蚀6w能N力。
(1) 避免材料相互接触 (2) 注意阳极部件的选择与设计 (3) 避免大阴极小阳极的组合 (4) 施工时在接触处采用绝缘措施 (5) 采用涂层保护 (6) 采用电化学方法 (7) 在封闭系统,添加缓蚀剂
2. 点蚀
点蚀，又称孔蚀，是一种腐蚀集中于金属表面很 小范围内，并深入到金属内部的腐蚀形态。
（2）环境因素
pH值
在较宽的pH值范围内，点蚀电位Eb与溶液pH值关系不大。当pH﹥10， 随pH值升高，点蚀电位增大，即在碱性溶液中，金属点蚀倾向较小。
温度
温度升高，金属的点蚀倾向增大。当温度低于某个温度，金属不会发 生点蚀。这个温度称为临界点蚀温度(CPT) ，CPT愈高，则金属耐点蚀 性能愈好。 溶液流速
介质处于流动状态，点蚀速率比介质静止时小
控制点蚀的措施
（1）选择耐蚀合金
• 近年来发展了很多含有高含量Cr、Mo 及 N 以及低含量 S 和 C杂质 的奥氏体不锈钢
• 双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好 • Ti 和Ti 合金具有最好的耐点蚀性能
（2）改善介质条件
• 降低Cl-含量 • 降低介质温度 • 增加介质流速
阳 极 性
(2) 环境因素
-- 介质的组成
水中锡对于铁是阴极，而在多数有机酸中，锡对于铁是阳极， 所以在食品工业中常使用镀锡铁(Fe-Sn)
(2) 环境因素 -- 电解质电阻
(3)阴阳面积比例
——大阳极，小阴极，电解质导电良好 ——大阳极，小阴极，电解质导电性能差 ——小阳极，大阴极
电偶腐蚀控制措施
电偶腐蚀的影响因素
（1）腐蚀电位差 （2）环境因素 （3）阴阳面积比例
（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，阳极金 属受到腐蚀破坏的可能性愈大。
电偶序(galvanic series)
——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