金属常见的腐蚀形态及防护措施(谷风研究)
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(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。
技术研究
4
全面腐蚀与局部腐蚀的比较
技术研究
5
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
• 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-
技术研究
42
（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
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
阳
钢或铁
极
2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)
性
镉
工业纯铝(1100)
锌
技术研究 镁和镁合金
15
(2) 环境因素
PRE wCr 3.3wMo 16wN
另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蚀能力。 • 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
技术研究
41
（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 。
10
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。
技术研究
11
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
技术研究
12
（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。
金属常见的腐蚀形态及防护措施
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。
技术研究
1
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。
(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
技术研究
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技术研究
20
技术研究
21
技术研究
22
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。
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技术研究
31
技术研究
32
第二阶段：点蚀的生长（发展）
技术研究
33
技术研究
34
技术研究
35
技术研究
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技术研究
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技术研究
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技术研究
39
影响点蚀的因素 -------------------------
（1）材料因素
（2）环境因素
技术研究
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（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。
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
技术研究
2
局部腐蚀主要类型
电偶腐蚀
点蚀(孔蚀)
缝隙腐蚀(丝状腐蚀) 晶间腐蚀
选择性腐蚀
应力腐蚀开裂
腐蚀疲劳
磨损腐蚀
剥蚀
氢损伤
技术研究
3
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。
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
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。
技术研究
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技术研究
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一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
阴 极
石墨
性
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)
11~30%Cr不锈钢(钝态)
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)
-- 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)
技术研究
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(2) 环境因素
-- 电解质电阻
技术研究
17
(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
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电偶腐蚀控制措施
技术研究
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点蚀的形态
技术研究
24
点蚀发生的条件
技术研究
25
点蚀发生的条件
技术研究
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点蚀发生的条件
技术研究
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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
技术研究
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技术研究
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技术研究
技术研究
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• 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。
技术研究
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异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 组合
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气流或液流带来的异金属沉积
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技术研究
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全面腐蚀与局部腐蚀的比较
技术研究
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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
• 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-
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（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
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
阳
钢或铁
极
2024铝(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)
性
镉
工业纯铝(1100)
锌
技术研究 镁和镁合金
15
(2) 环境因素
PRE wCr 3.3wMo 16wN
另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蚀能力。 • 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
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（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 。
10
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。
技术研究
11
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
技术研究
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（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。
金属常见的腐蚀形态及防护措施
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。
技术研究
1
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。
(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
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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。
30
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技术研究
32
第二阶段：点蚀的生长（发展）
技术研究
33
技术研究
34
技术研究
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影响点蚀的因素 -------------------------
（1）材料因素
（2）环境因素
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（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。
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
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局部腐蚀主要类型
电偶腐蚀
点蚀(孔蚀)
缝隙腐蚀(丝状腐蚀) 晶间腐蚀
选择性腐蚀
应力腐蚀开裂
腐蚀疲劳
磨损腐蚀
剥蚀
氢损伤
技术研究
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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。
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
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。
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一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
阴 极
石墨
性
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)
11~30%Cr不锈钢(钝态)
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)
-- 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)
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(2) 环境因素
-- 电解质电阻
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17
(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
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电偶腐蚀控制措施
技术研究
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点蚀的形态
技术研究
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点蚀发生的条件
技术研究
25
点蚀发生的条件
技术研究
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点蚀发生的条件
技术研究
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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
技术研究
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技术研究
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技术研究
技术研究
6
• 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。
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7
异金属部件(包括导电的非金属材料，如石墨) 组合
技术研究
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气流或液流带来的异金属沉积
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