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金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题第一章绪论

思考题

1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。

答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏

举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏

三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。

耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。

腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。

2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？

答:⑴金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应使体系能量降低。

⑵均匀腐蚀速度的表示方法：

①深度：年腐蚀深度（）

V P== △h是试样腐蚀后厚度的减少量，单位mm;V-代表失重腐蚀速度；t是腐蚀时间，单位y；d是金属材料的密度；V P所以的单位是mm/y。

②增重：

V+= = W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g；W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g；S代表试样暴露的表面积，单位m2；t代表腐蚀的时间，单位h。

③失重：失重腐蚀速度()

= = W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g；W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g；S代表试样暴露的表面积，单位m2；t代表腐蚀的时间，单

位h。

计算题

计算题

1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。

表1

解：由题意得：

（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：

Vˉ=△Wˉ/st

=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001

=0.4694 g/㎡?h

又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y

对铝在30%HNO3(25℃)中有：

Vˉ=△Wˉ铝/st

=(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6

=0.3391g/㎡?h

d=m铝/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3

说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀

（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：

表面积S=2π×0.0152＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2

Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3

d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y

对铝有：表面积S=2π×0.022＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2

Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h

试样体积为：V=π×22×0.5=6.28 cm3

d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y

试样在98% HNO3(85℃)时有：

对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st

=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y

对铝：

Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y

说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

3.镁在0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25 C,压力760mmHg(760mmHg=1atm=101325Pa);试样尺寸为20mm×20mm×0.5mm的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度V p。（在25℃时水的饱和蒸汽压为23.8mmHg)

解：由题意得：该试样的表面积为：

S=2×(20×20＋20×0.5＋20×0.5)×10?6 =840×10-6m

压力P=760mmHg-23.8 mmHg =736.2 mmHg=98151.9Pa

根据PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为：

n=PV/RT=98151.9×330×10-6/8.315×(25＋273.15)=0.01307mol

又根据Mg ＋2H+Mg2++H2

Mg腐蚀的量为n(Mg)=0.01307mol

所以：Vˉ=nM(Mg)/St=0.01307×24.3050/840×10×10-6×100

=3.7817g/m2·h

查表得：dMg=1.74 g/cm3

有：Vp=8.76Vˉ/d=8.76×3.7817/1.74=19.04mm/y

4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor = 0.55mA。计算铁试样的腐蚀速度V-和V P。

解：由题意得：

根据Vˉ=A/nF=i cor可知

Vˉ=（A/nF）I cor/s

=55.845×0.55×0.001/2×26.8×4×0.0001=1.4326g/ m2?h

查表得d(Fe)=7.8g/ cm3

Vp=8.76Vˉ/d=8.76×1.4326/7.8=1.61mm/y

即铁试样的腐蚀速度Vˉ=1.4326 g/㎡·h V p=1.61mm/y

补充知识点：

1.腐蚀的分类

⑴按腐蚀环境分类：①大气腐蚀;②土壤腐蚀;③海水腐蚀;④高温气体腐蚀;⑤化工介质腐蚀

⑵按腐蚀破坏形态分类：①全面腐蚀②局部腐蚀

⑶按腐蚀作用的性质分类：

①电化学腐蚀：（金属和环境的相互作用是电化学反应，腐蚀过程有腐蚀电流产生）。

②化学腐蚀：（金属和环境的作用是化学反应，腐蚀过程无腐蚀电流产生）。

③物理腐蚀：（金属和环境相互作用是金属单纯的物理溶解）。

第二章腐蚀电池

思考题