金属结构材料的耐蚀性

>+0.805
稳定
2、金属的钝化
可钝化的金属有锆、钛、钽、铌、铝、铬、铍、钼、
镁、镍、钴、铁。它们的大多数都是在氧化性介质中 容易钝化，而在C1-、Br-、F-等离子的作用下，钝态 容易受到破坏。易钝化的金属，往往作为合金元素加 入钢中，使合金钝化而获得耐蚀性。
3、腐蚀产物膜的保护性能
在腐蚀过程初期或一定阶段生成致密的保护性能良
应用添加合金元素改善钢铁耐蚀性的方法
分类
具体方法
实例
在Fe中添加Ni、W、Cu、Si等（各种 耐酸钢） 在Fe中添加Cr（高Cr不锈钢） 在Fe中添加Cr、Ni（Cr-Ni不锈钢） 在Ni中添加Cr（Ni-Cr耐热合金）
添加把阳极电位向高电位 变化的元素或把阳极极化 减小阳极活 增大的元素 性 添加促进钝化的元素（在 可能钝化的氧化条件下有 效） 减少阴极活化度：添加使 氢超电压增大的元素（在 氢去极化腐蚀时）

(3)加入阴极合金元素促进阳极钝化

对于有可能钝化的腐蚀体系(包括合金与腐 蚀环境)，如果往金属或合金中加入强阴极 性元素，由于电化学腐蚀中阴极过程加剧， 使其阴、阳极电流增加，当腐蚀电流密度 超过钝化电流密度时，阳极出现钝态，其 腐蚀电流急剧下降。
钛中加入不同量 的钯对其在盐酸 中腐蚀速度的影 响（25℃,200h）

纯铝（99.998%Al）中 杂质铁对其在 2mol/LHCl中腐蚀率 （析氢速率）的影响
(2)加入析氢超电压高的合金元素 Add
high overvoltage metals
•增大合金阴极析氢反应 的阻力，显著降低合金在 酸中的腐蚀速率。 •只适用于基体金属不会 钝化、由析氢超电压控制 的析氢腐蚀过程。
Nb、Cr、Zn、Ga、Fe
-0.414 ～0
在中性水溶液中，仅在含氧或氧 化剂的情况下才产生腐蚀；在酸 性水溶液中，即使不含氧也能产 Cd、In、Tl、Co、Ni、 不够稳定 生腐蚀（析氢腐蚀）；当含氧时 Mo、Su、Pb 既产生析氢腐蚀，也能产生耗氧 腐蚀
较稳定
0～ +0.805
在不含氧的中性或酸性溶液中不 Bi、Sb、As、Cu、Rb、 腐蚀；只在含氧的介质中才能产 Hg、Ag 生耗氧腐蚀 在含氧的中性水溶液中不腐蚀； 只有在含有氧化剂或氧的酸性溶 Pd、Ir、Pt 液中，或在含有能生产络合物的 物质的介质中才能产生腐蚀

(2)加入易钝化的合金元素

在合金中加入容易钝化的合金元素，提高 合金的钝化能力，是增强合金耐蚀性的最 重要的方法。加入的易钝化合金元素的效 果与合金使用条件以及合金元素加入量有 关。一般要与一定氧化能力的介质条件相 配合，才能达到耐蚀效果。
例如往铁中加入12-30%Cr，制得不锈钢或 耐酸钢。
4．使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜
alloying elements that can contribute to the formation of high resistance corrosion product film

例如在大气腐蚀钢的耐蚀锈层结构中一般 含有非晶态羟基氧化铁FeOx(OH)3-2x；它的 结构是致密的，保护性能非常好。而钢中 加入Cu、P或P与Cr，则能促进此种非晶态 保护膜的生成。因此以Cu与P，或P与Cr来 合金化，可制成耐大气腐蚀的低合金钢。
杂质Fe对纯Mg和 w(Mn)=1%的Mg-Mn合 金腐蚀速度的影响（质量 分数为3%的NaCl溶液）
3、减弱合金的阳极活性reduce the anodic activity

(1)减小阳极相的面积

在腐蚀过程中合金基体是阴极而第二相(例如强 化相)或合金中其它微小区域(例如晶界)是阳极的 情况下，如果能进一步减小这些微阳极的面积， 则可加大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度， 阻滞阳极过程的进行，提高合金耐蚀性。 例如，Al-Mg合金中的第二相A12Mg3是阳极相。 腐蚀过程中A12Mg3相逐渐被腐蚀掉，使合金表面 微阳极总面积减少，腐蚀速度降低。
控制阴极活 增加阴极活化度，添加使 性 阴极极化性减小的元素 （在基体金属可能钝化的 条件下有效）
在Fe中添加As、Sb、Sn等 在高Cr钢、18-8不锈钢中添加少量的 Pt、Pd、Ag、Cu，铸铁中的石墨
好的腐蚀产物膜而耐腐蚀。例如，铅在硫酸溶液中， 铁在磷酸溶液中，钼在盐酸溶液中，镁在氢氟酸或烧 碱中，锌在大气中均因生成保护性腐蚀产物膜而耐蚀， 这类化学转化膜通常称为机械钝态膜。
二、金属耐蚀合金化的途径
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1、提高金属的热力学稳定性 Increase the thermodynamic stability of metals 向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热 力学稳定性高的合金元素，制成合金。
金属的 标准电 位V
热力学 稳定性
可能的腐蚀过程
金属
<-0.414
不稳定
在含氧的中性水溶液中，既能产 Li、Rb、K、Cs、Ba、Sr、 生耗氧腐蚀，也能产生析氢腐蚀；Ca、Na、La、Mg、Pu、 在不含氧的中性水溶液中能产生 Th、Np、Be、U、Hf、 析氢腐蚀 Al、Ti、Zr、V、Mo、
第四章 金属结构材料的耐蚀性
第一节 金属耐蚀合 金化原理
一、纯金属的耐蚀特性

纯金属的耐蚀能力主要体现在以下三个 方面。
各种纯金属的热力学稳定性，大体上可 按它们的标准电位值来判断。标准电极 电位较正者，其热力学稳定性较高；标 准电极电位越负，在热力学上越不稳定， 也就容易被腐蚀。
1、金属的热力学稳定性

2、减弱合金的阴极活性（适用于阴极控制 的腐蚀过程）reduce the cathodic activity (1)减小金属或合金中的活性阴极面积
金属或合金在酸溶液中腐蚀时，阴极析氢过程优 先在析氢超电压低的阴极性合金组成物或夹杂物 上进行，若减少这种阴极相，则活性阴极数目或 面积减少，使阴极极化电流密度加大，增强了阴 极极化程度，从而提高合金的耐蚀性。 也可以采用热处理方法，如固溶处理，使阴极性 夹杂物转入固溶体内，消除了作为活性阴极的第 二相，也能提高合金的耐蚀性。