金属常见的腐蚀形式
金属腐蚀
1、金属腐蚀过程的特点是什么？采用那些指标可以测定金属全面腐蚀的速度。 答：特点因腐蚀造成的破坏一般从金属表面开始，然后伴着腐蚀的过程进一步发展，富士破坏将扩展到金属材料的内部，并使金属的性质和组成发生改变；金属材料的表面对腐蚀过程进行有显著的影响。重量指标：就是金属因腐蚀而发生的重量变化。深度指标：指金属的厚度因腐蚀而减少的量。电流指标：以金属电化学腐蚀过程阳极过程电流密度的大小。2、双电层的类型有哪些？平衡电极电位，电极电位的氢标度的定义？ 答：类型：金属离子和极性水分子之间的水花力大于金属离子与电子之间的结合力；金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力；吸附双电层。平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，反映的正逆过程的电荷和物质达到平衡，这是电位为平衡电极电位；电极电位的氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。 3、判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？ 答：a腐蚀反映自由能的变化△G<0则反应能自发进行△G=0则达到平衡△G>0不能自发反应b标准电极电位越负，金属越易腐蚀 4、以Fe-H2O体系为例，试述电位-PH图的应用。 答：以电位E为纵坐标，PH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表现在图上，这种图叫做电位PH平衡图。应用：预测金属的腐蚀倾向；选择控制腐蚀的途径。 5、腐蚀原电池的组成及工作历程？它有那些类型。 答：组成：阴阳极、电解质溶液、电路四个部分；工作历程：阳极过程、阴极过程、电流的流动；类型：a宏观腐蚀电池：异金属解除电池、浓差电池、温差电池；b微观腐蚀电池。 6、极化作用、极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？极化的类型有哪几种？答：极化作用：由于通过电流而引起原电池两级的电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象；阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象；阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象；极化的本质：电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快；极化的类型：电化学极化、浓度极化、电阻极化。 7、发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？ 答：阳极：阳极的电化学极化：如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正方向移动；阳极的浓度极化：阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极表面附近的金属离子浓度逐渐增加；阳极的电阻极化：很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈的向正的方向移动，生成保护膜而引起的阳极极化。阴极：电化学：氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动；阴极的浓度极化：氧化态物质达到阴极表面的速度落后于在阴极表面还原反应的速度，或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。 8、比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？极化率的定义是什么？极化图有哪些应用？怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面。 答：区别：理想极化曲线是理想电极上得到的曲线，只发生一个电极反应，初始电位为平衡电极电位，实际极化曲线是实际测量得到的曲线，不只发生一个电极反应，初始电位为混合电位。极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化图的应用：用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素；表示腐蚀电池的控制类型。控制取决于：阴极极化控制、阳极极化控制、欧姆电阻控制。
金属腐蚀机理及分类
1.1 金属的腐蚀机理 1.1.1 金属腐蚀的定义 金属及其制品在生产和使用过程中，在周围环境因素的作用下，发生破坏变质，改变了原有的化学、物理、机械等特性，称为金属腐蚀。 根据金属腐蚀过程，可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。 1.1.2 化学腐蚀 化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。 特点：○1在腐蚀过程中没有电流产生，○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。 钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀，如果同时有盐类或含硫物质存在，则会加速高温氧化，这称为热腐蚀。 1.1.3 电化学腐蚀 航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。 一、原电池 凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。 电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动，产生电流。 二、电化学腐蚀与腐蚀电池 电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池（实际上是短路原电池，即称腐蚀电池），金属成为阳极，遭到溶解而发生腐蚀。 形成原电池的条件：1、两种金属（或两个区域）之间存在电位差；2、两种金属之间有导电通路；3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。 铝合金的电化学腐蚀： 含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中，在其表面形成一层电解质溶液薄膜。这就构成了腐蚀电池。该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝（-1.66V），阴极为电位较高的添加元素铜（+0.337V）。 电子由铝流向铜，铝遭到溶解。 根据组成腐蚀电池的大小，可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。 造成金属表面电位不同，形成微电池的原因很多，常见的有： （1）金属表面化学组成不均，夹杂有杂质。 （2）金属表面组织不均。 （3）金属表面生成氧化膜不均匀。 （4）金属表面物理状态不均匀。金属在机械加工过程中，受到拉、压、剪切作用，或由于热处理不均匀，造成不同部位表面的内应力和变形不同。通常，变形大，内应力高的地方为阳极，易受到腐蚀。 常见金属及其合金的电位： 一、Mg及其合金，铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356 二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金 三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn 四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢 同一组中，电位基本一致，基本不发生电化学腐蚀；不同组中，第一组电位最低，为阳极，被腐蚀。
冷却水中金属腐蚀影响因素
工 业 技 术 1 影响因素：1.1 PH 值 PH=-log［H +］ PH 值是溶液中氢离子浓度的负对数值，它表征溶液的微酸碱的性质，PH=7，中性；PH<7，酸性；PH>7，碱性，因为许多化学反应都是在［H +］很小的条件下进行的，为了表示很小的浓度，避免用负指数的麻烦，通常用负对数来表示酸碱度，故引入PH 值的概念。 由此可见，冷却水的PH 值越小，酸性越大，对碳钢等金属在水中的腐蚀就会快一些，反之，会慢一些。 1.2 阴离子 金属腐蚀速度与水中阴离子的种类有密切的关系，水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面的顺序为： 冷却水中金属腐蚀影响因素 程明新 贾 在 蓝树宏 张艳强 （中国石油呼和浩特石化公司，内蒙古 呼和浩特 010000） 摘 要：在冷却水系统的正常运行以及化学清洗过程中，金属常常会发生不同形态的腐蚀，根据金属腐蚀的理论知识，通过观察试样或腐蚀设备的腐蚀形态，再配合一些其他方法，人们常常找出产生腐蚀的原因和解决腐蚀的措施。关键词：冷却水；金属腐蚀；硬度；金属离子；悬浮固体中图分类号： U664.81+4 文献标识码：A NO 3- 东莞理工学院 金属腐蚀原因及常用的防腐方法 化学与环境工程学院 08化工工艺2班 200841511208 王东贤 2011-5-30 金属腐蚀的原因及常用的防腐方法 摘要：在当今工业生产中，金属腐蚀已变的越来越严重，造成的损失也越来越大，所以研究防腐的方法就显得尤为重要。本文简单 介绍了一些金属腐蚀的机理，在此基础上着重从改善金属本 质、把金属和腐蚀介质分开、改善腐蚀环境、电化学保护这四 方面介绍了防止金属腐蚀的措施及方法，为以后的研究和探索 防腐方法打下基础。 关键词：腐蚀防腐防腐方法金属 引言 当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。从热力学观点看，除少数贵金属（如Au、Pt）外，各种金属都有转变成离子的趋势，就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5％～4.2％，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。 本文探讨化工生产中发生腐蚀的原因以及采取合适的防腐方法防止金属腐蚀。 1.引起金属表面腐蚀的多种原因 1.1季节性腐蚀 腐蚀可以发生在一年内的任何时候。一般来说，7～9月的温度和相对湿度较高，在美国东部和中西部更容易发生腐蚀。干旱地区，如克罗拉多州、新墨西哥州、亚利桑那州、犹他州及加州，这些地方的相对湿度较低，腐蚀情况就很少发生。 1.2手印腐蚀 当工件接触人手后，就容易发生腐蚀。搬运过程中新机床和金属工件表面留下的手印，会导致腐蚀。这种情况普遍存在于皮肤呈酸性的人群，以及表面光洁度高的工件。使用手印中和剂能防止类似的手印腐蚀。 随着温度上升，包括腐蚀在内的化学反应速度就会更快。夏季高温和空气中的水分和氧气也是加速腐蚀的原因。 当水分凝结在工件表面，就会形成电池的电解液。秋冬季节能提供防锈保护的加工液浓度，当湿度持续上升时，就不再提供有效的防锈保护。因此，适当的浓度调整非常必要。秋冬季节，浓度1:30(3.3%)已经足够；但湿热季节，浓度可能需要提高到1:25(4%)，或者不再看到工件表面生锈为止。需要注意的是，提高中央槽系统的浓度，会导致泡沫和皮炎问题。金属加工液用户也可能需要增加防锈添加剂， 3.3 金属腐蚀原理 3.3.1概述 从腐蚀的定义及分类，我们知道腐蚀主要是化学过程，我们可以把腐蚀过程分为两种可能的主要机理-----化学机理和电化学机理. 化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面的原子直接与反应物（如氧﹑水﹑酸）的分子相互作用。金属的氧化和氧化剂的还原是同时发生的，电子从金属原子直接转移到接受体，而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。 金属和不导电的液体（非电解质）或干燥气体相互作用是化学腐蚀的实例。最主要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，也就是金属的氧化过程（与氧的化学反应），或者是金属与活性气态介质（如二氧化硫﹑硫化氢﹑卤素﹑蒸汽和二氧化碳等）在高温下的化学作用。 电化学腐蚀是最常见的腐蚀，金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如海水、土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀。 图3－11 铁的电化学腐蚀模型电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理 的基本区别是：电化学腐蚀时，介质与金属的相互作用被分为两个独立的共轭反应。阳极过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；另一个共轭的阴极过程是留在金属内 的过量 电子被溶液中的电子接受体或去极化剂接受而发生还原反应。左图即是铁的电化学腐蚀模型。（点击放大播放flash) 3.3.2金属腐蚀的电化学概念 1.电极反应及电极 相：由化学性质和物理性质一致的物质组成的、与系统的其他部分之间有界面隔开的集合叫做相。 电极系统：如果系统由两个相组成，一个相是电子导体（叫电子导体相），另一个相是离子导体（叫离子导体相),且通过它们互相接触的界面上有电荷在这两个相之间转移，这个系统就叫电极系统。 将一块金属（比如铜）浸在清除了氧的硫酸铜水溶液中，就构成了一个电极系统。在两相界面上就会发生下述物质变化： Cu (M)→Cu 2+(sol)+2e (M) 这个反应就叫电极反应，也就是说在电极系统中伴随着两个非同类导体相(Cu 和CuSO 4溶液）之间的电荷转移而在两相界面上发生的 化学反应，称为电极反应。这时将Cu 称为铜电极。 同样我们将一块金属放入某种离子导体相中，也会发生类似的电极反应： 常用合金纯金属的耐腐蚀性能 注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。 接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考 分类介质名 称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 分 类 介质名称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 无机盐盐酸 5 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 有 机 盐 氢氟酸 5 48 RT RT ○ ○ ○ ○ ○ ○ ●○ ○10 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 醋酸100 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●20 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○○ 甲酸50 RT BP ○ ○ ○ ○ ● ● ● ●35 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ 草酸10 RT BP ○ ○○ ●●○ ○ ○ ○硫酸 5 RT BP ● ○ ●●● ● ○ ○ ○ ○ 柠檬酸50 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ●10 RT BP ○ ○ ● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 碱 苛性钠 20 RT BP ●● ● ●●● ● ●60 RT BP ○○● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 40 RT BP ●● ● ●○ ○ ● ●80 RT BP○ ○ ○ ● ○ ○●○ ○ ○ ○ 苛性钾50BP●●●●○95 RT BP○ ● ○ ● ○ ○● ○ ○ ○ ○ ○ 盐 氯化铁30 RT BP ○○ ○○ ○ ○ ● ● ○● ●硝酸 10 RT BP ○● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钠 20° 饱和 RT BP ● ○ ●● ● ● ● ● ●30 RT BP ○● ●○ ○ ○ ● ● ○ ○ ● ○ 氯化铵25 RT BP ○● ● ●● ●68 RT BP ○●● ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钙25 RT BP● ● ● ● ● ●● ●发烟RT●○○氯化镁42 RT BP ● ● ● ● ● ● ● ●磷酸 30 RT BP ○ ○ ●● ● ○ ○ ● ● ○ ○ 硫 化 物 硫酸铵 20° 饱和 RT BP ●●●● ● ●●50RT ○●●○●○硫化钠10RT ●●●● 2.2.4 消毒剂对金属腐蚀性的测定 2.2.4..1 目的 测定消毒剂对各种金属的腐蚀程度，以能注明在使用时是否需给予应有的注意。 2.2.4.2 常用器材 (1) 金属片 圆形，直径24.0 mm，厚1.0 mm，穿一直径为2.0mm 小孔，表面积总值约为9.80 cm2 (包括上、下、周边表面与小孔侧面)。光洁度为6。原料如下: 碳钢(规格见GB 700-65)；铜(规格见GB 2060-80)； 铝(规格见GB 1173-74)；不锈钢(规格见GB 1220-75)。 碳钢易氧化生锈，应保存于油中。 (2) 浸泡容器(玻璃制，带盖，容积为800 ml～1000 ml)。 (3) 砂纸(120号粒度水砂纸，GB 2477)。 (4) 称量杯。 (5) 天平(感量0.1 mg)。 2.2.4.3 操作程序 (1)在有表面活性作用的清洁剂中浸泡10 min，充分去油，洗净；亦可用氧化镁糊剂涂抹除油后洗净；以120号粒度水砂纸磨去金属片两面和周边表面的氧化层，再用自来水冲净。测量片的直径、厚度、孔径（精确至0.1 mm）。用无水丙酮或无水乙醇再次脱脂。置50℃恒温箱中干燥1 h，待其温度降至室温后称重(每金属片待天平回零后称重3次，精确至0.1 mg，取其平均值作为试验前重量。称重时，应戴洁净手套，勿以手直接接触样片。 (2) 按消毒剂最高使用浓度配制试验用消毒液，用以浸泡试验样片。浸泡时，每一金属片需浸泡在200 ml 消毒液中。 (3) 金属样片用塑料线系以标签，编号和注明日期，悬挂于消毒液中。一次性浸泡72 h。易挥发性或有效成分不稳定的消毒剂，根据情况，酌情定时更换消毒液，直至浸泡72 h。 (4) 每种金属每次试验放置3片样片。浸泡时，若同种金属每一样片相隔1 cm以上，可在同一容器内(含600 ml消毒液) 进行。 (5) 浸泡到规定时间后，取出金属片，先用自来水冲洗，再用毛刷或其它软性器具去除腐蚀产物。如仍有清除不掉的腐蚀产物，可按GB 10124-88所介绍的下列方法清除: 铜片: 在室温下浸泡于盐酸溶液(500ml 36%～38% 盐酸加蒸馏水至1000ml，盐酸比重为1.19)中1min～3min。 碳钢片：置含锌粉200 g/L的氢氧化钠溶液中，煮沸5 min～30 min。 铝片：浸泡于三氧化铬磷酸溶液(三氧化铬20 g，磷酸500ml，加蒸馏水至1000ml。磷酸比重为1.69)中，升温至80℃，持续5min～10min。如还未清除干净，可在室温浸于硝酸(比重1.42)溶液中1min。 不锈钢：浸泡于60℃硝酸溶液(66%～68%硝酸100 ml加蒸馏水至1000 ml) 20 min。或浸于70℃柠檬酸铵溶液(柠檬酸铵150 g 加蒸馏水至1000 ml)中10 min～60 min。 (6) 金属样片除去腐蚀产物并清洗后，用粗滤纸吸干水分，置于垫有滤纸的平皿中，放入50℃温箱，干燥1h，用镊子夹取，待其温度降至室温后分别在天平上称重。天平回零后称3 次，以其平均值作为试验后重量。 称重时，与试验前相同，应戴洁净手套，勿以手直接接触样片(下同)。 (7) 样片在用化学法去除腐蚀物时，需设相应空白对照以校正误差。空白对照样片与试验组样片同样进行表面处理、洗净和称重，但不经消毒剂浸泡。事后随同试验组样片用相同 金属防腐的影响因素 一般讲，金属的腐蚀是多种因素共同作用的结果，而其中某种因素在腐蚀过程中起着重要的作用。金属表面喷漆形成涂装保护层，其金属发生腐蚀的区域是在涂装漆膜与金属表面的界面区域，并不断向金属基体深处侵蚀扩张。 金属的防腐蚀过程目前分为三大类：金属的阳极保护；金属的阴极保护；以及金属表面的非金属涂装保护。金属的阳极保护是指在某种金属表面镀覆一种电极电位较低的金属材料，在腐蚀环境中电位较低的金属材料首先被腐蚀而起到一种保护作用（如：钢铁表面镀覆金属锌）；金属的阴极保护是指在金属表面镀覆一种电位较高的耐腐蚀金属材料，在腐蚀环境中将低电位金属完全包覆，把低电位金属与腐蚀性物质隔绝开来（如：钢铁表面镀铜）； 喷漆涂装金属腐蚀因素分析和预防的方法 1金属材质等因素的影响 喷漆涂装金属的腐蚀与金属材质本身耐蚀性有很大关系。用于以喷漆涂装的金属有钢铁材料，铝合金，铜合金或镁合金等，无疑金属材质的不同，金属喷漆涂装的抗蚀防腐性能也不尽相同。金属材料表面状态的差异，经喷漆涂装，其涂层的防腐抗蚀保护效果有明显的不同。比如将经喷砂净化处理的钢板材零件和自然锈蚀的同牌号钢板零件进行同类喷漆涂装保护，由于锈蚀的不利影响，天然锈蚀钢板零件较经喷砂的钢板零件其腐蚀速率高出数十倍，其抗蚀防护效果明显低于后者。金属表面所存在的缺陷如夹杂、微裂、应力等和大气中水分及活性离子（Cl-、Br-等）的吸附都会不同程度地影响甚至加速喷漆涂装金属的腐蚀。 金属表面喷漆涂装前的净化脱脂，活化除锈等前处理及表面处理工艺的应用都可以有效地改善喷漆涂装金属的防腐抗蚀性能。生产实践证明喷漆涂装金属防腐性的优劣与其涂装前基体前处理质量的好坏影响极大，金属（尤其是铸件）表面涂装前所进行的有效除油脱脂，除锈或采用喷砂喷丸等可以引起净化活化表面，保证涂装漆膜与基体金属良好的结合力，对提高喷漆涂装金属的耐腐蚀性能是十分有益的。 钢铁材料涂装前处理工序的磷化处理是广泛地做为喷漆涂装的底层，对提高涂装层附着力和提高涂装金属的防腐抗蚀性能是无可非议的。 铝合金的磷化、化学氧化、阳极氧化处理等都可做为喷漆涂装的底层，对改善和提高涂装金属耐蚀性能无疑是优良的。 总之，对金属基材良好的表面处理工艺是提高喷漆涂装金属耐腐蚀性的重要一环和可靠基础。 2金属喷漆涂装施工工艺及环境的影响 金属表面的清洁程度严重影响涂装喷漆层的结合力，制件表面残留或吸附的水、油污及其它异物等消除不净，往往会产生针孔、结瘤、起皮或结合不良等故障。 钢铁零件磷化处理后，铝合金零件化学氧化或阳极化处理后，镁合金零件化学氧化处理后等，均要在不超过24小时内及时进行喷漆涂装，钢铁零件经喷砂、喷丸处理也必须在六小时内进行喷漆涂装。这一工艺措施是实践证明的有助于提高涂装膜层与基体附着力，增强其抗蚀性能的好办法。 防止金属腐蚀的方法和途径很多，主要有以下几种： 一、提高金属材料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐办法。例如，有些金属及合金在空气单不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素，当铬元素含量超过12%时，就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢;有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外，对于某些金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀性能。 二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属表面上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质，可以分为以下几类：(1)非金属保护层把有机和无机化合物涂覆在金属表面，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正在变革工艺，向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法，尤其是把有机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属表面形成优良的涂层，获得了空前的发展。(2)金属保护层在金属表面镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。获得金属镀层的方法也有许多。①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有 1 何谓绝对电位、相对电位、平衡电位、标准电位及非平衡电位？ 平衡电极电位是所有粒子在电极界面各相中的化学势相等,电极表面同时达到电荷和物质平衡时的电位 纯金属浸于自身离子活度为1mol/L 的溶液中的平衡电极电位即为标准电极电位。 当金属和电解质溶液建立的双电层的电极过程为不可逆时，其电极电位成为非平衡电极电位 4 什么是腐蚀原电池？分类？特点？ 腐蚀原电池：产生的电流是由于它的两个电极即锌板与铜板在硫酸溶液中的电位不同产生的电位差引起的，该电位差是电池反应的推动力 根据构成腐蚀电池的电极尺寸大小可将腐蚀电池分为两大类： 宏观腐蚀电池——电极尺寸相对较大 1) 异种金属浸于不同的电解质溶液 2) 电偶电池——异种金属在同一腐蚀介质中相接触 3) 浓差电池--金属材料的电位与介质中金属离子的浓度C 有关（能斯特公式）： 浓度低处电位低，氧浓差电池（差异充气电池）：氧浓度低处电位低 4) 温差电池——金属材料的电位与介质温度有关，浸入腐蚀介质中金属各部分，由于所处环境温度不同，可形成温差腐蚀电池 微观腐蚀电池——电极尺寸相对微小，可引起微观局部腐蚀，分布均匀时可形成宏观均匀腐蚀。 1) 金属表面化学成分不均匀性而引起的微观电池 2) 金属组织不均匀性构成的微观电池 3) 金属表面物理状态的不均匀性构成的微观电池 4) 金属表面膜不完整构成的微观电池 5 pH-电位图中直线、点及区域代表何意义，如何用于判断腐蚀倾向性及腐蚀产物，有何用处和不足之处。 1（1）稳定区：在此区域内，电位和pH 的变化不会引起金属的腐蚀，即在热力学上，金属处于稳定状态。 （2）腐蚀区：在此区域内，金属是不稳定的，可随时被腐蚀；Fe2+和Fe3+等离子是稳定的。 （3）钝化区：在此区域内，生成稳定的固态氧化物或氢氧化物。金属是否遭受腐蚀，取决于所生成的固态膜是否具有保护性。 2 A 处：Fe 与H2稳定区，不发生腐蚀 B 处：Fe2+与H2稳定区，发生析氢腐蚀 Fe ＝ Fe2+＋ 2e （阳极） 2H+ ＋ 2e ＝ H2 （阴极） C 处：Fe2+与H2O 稳定区，发生氧还原腐蚀 Fe ＝ Fe2+＋ 2e （阳极） O2＋4H+ ＋ 4 e ＝2H2O （阴极） 3 采取三种措施使B 处金属离开腐蚀区 ： 降低电位：使B 点向下移动到稳定区——阴极保护技术。 升高电位：使B 点向上移动到钝化区——阳极钝化保护技术。 提高溶液的pH ：使B 点向右移动到钝化区——自钝化技术。 4 理论电位—pH 图的局限性 ： 图中数据均为热力学性质，只能预示反应倾向，不涉及反应速率 图中电位均平衡电位，实际上金属中和自身离子建立平衡的情况极少 图中pH 值为反应平衡pH 值，它和溶液环境宏观pH 值是有差别的 0ln RT E E C nF =+ 金属的腐蚀及其原理 【引入】大家如果细心的话就可以发现生活中的金属器皿，使用久了后，就会生锈。例如，或防盗网、风扇的护栏，或者铜器会出现铜绿（Cu2(OH)2CO3）。大家翻倒课本的 23页，看看图1—26，可以先想象一下，这辆车刚买时是白白亮亮的，风光无限，现在呢，还风不风光？已经是锈迹斑斑，风光不在了。无论是防盗网的生锈还是汽 车的生锈都是由于金属的腐蚀引起的，那大家知道金属为什么会发生腐蚀吗？它的 原理是什么呢？ 【讲述】带着这两个问题我们今天就来学习这方面的内容。 【板书】金属的腐蚀及其原理 【讲述】大家看到课本的23页的第三段，一起说一下金属腐蚀的概念是什么？ 【板书】一、金属的腐蚀 1、定义：金属或合金与其他物质发生化学反应而被腐蚀的现象。 【讲述】现在举个例子来理解这个概念。在制取H2时，往Zn片中滴加稀盐酸，如果稀盐酸量足够的话，可以看到锌片逐渐的消失了。 【提问】为什么锌片会消失呢？ 【讲述】是由于Z n—2e- ＝Z n2+，锌离子进入到溶液中了。 【提问】大家思考一下，金属腐蚀的本质是什么？ 【引导】金属腐蚀是指金属或合金与其他物质发生化学反应，金属在化学反应中是得点子还是失去电子？ 【讲述】是失电子的。所以金属腐蚀的本质就是金属原子失去电子而被氧化的过程，用式子表示为M—ne- ＝M n+,例如：Z n—2e- ＝Z n2+ 【过渡】金属腐蚀是不是都是一样的呢，不一样的话，可分为哪两种腐蚀？ 【讲述】化学腐蚀与电化学腐蚀 【板书】金属腐蚀 电化学腐蚀 【提问】大家一起说一下化学腐蚀的概念？ 【讲述】化学腐蚀是金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应，举几个例子： 这些都是化学腐蚀。【提问】大家一起说一下电化学腐蚀的概念？ 【讲述】不纯的合金或金属发生原电池反应，使较活泼金属被腐蚀。比如：防盗网的生锈、自行车轮子、链条的生锈都是电化学腐蚀。 【提问】现在我们学习化学腐蚀与电化学腐蚀，那它们之间有什么共同点或不同点？ 【讲述】首先我们来看电化学腐蚀。它形成了原电池，有微弱的电流产生，而化学腐蚀是直接发生氧化还原反应，所以无电流产生。 【讲述】化学腐蚀与电化学腐蚀都是金属失去电子变为离子，所以它们的共同点就是金属腐蚀的本质：M—ne- ＝M n+ 【讲述】现在跟大家分享一组数据，我国每年钢铁的腐蚀量占全年钢铁产量的1／10，占国民生生产总值的页也就是GDP的4%，4%是什么概念呢？我国每年的教育经费都不 足4%的。这说明每年钢铁的腐蚀都会造成巨大的经济损失。 【过渡】那钢铁的腐蚀属于化学腐蚀还是电化学腐蚀？ 硫化氢腐蚀的机理及影响因素 作者：安全管理网来源：安全管理网 1. H2S腐蚀机理 自20世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中，钢在H2S介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H2S本身还是一种很强的渗氢介质，H2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于H2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。关于这方面的文献资料虽然不少，但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。 因此，在开发含H2S酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解H2S腐蚀的基本机理是非常必要的。 (1) 硫化氢电化学腐蚀过程 硫化氢(H2S)的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/m3。硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。在760mmHg，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3580mg/L。 1 在油气工业中，含H2S溶液中钢材的各种腐蚀(包括硫化氢腐蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视，并展开了众多的研究。其中包括Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述；Keddamt等提出的H2S04中铁溶解的反应模型；Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的，而阴极反应，特别是无氧环境中的阴极反应是源于H2S中的H+的还原反应。总的腐蚀速率随着pH的降低而增加，这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。Sardisco，Wright和Greco研究了30℃时H2S-C02-H20系统中碳钢的腐蚀，结果表明，在H2S分压低于0.1Pa时，金属表面会形成包括FeS2，FeS，Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。然而，当H2S分压介于0.1～4Pa时，会形成以Fe1-X S为主的包括FeS，FeS2在内的非保护性膜。此时，腐蚀速率随H2S浓度的增加而迅速增长，同时腐蚀速率也表现出随pH降低而上升的趋势。Sardisco和Pitts发现，在pH处于6.5～8.8时，表面只形成了非保护性的Fe1-X S；当pH处于4～6.3时，观察到有FeS2，FeS，Fe1-X S形成。而FeS保护膜形成之前，首先是形成Fe S1-X；因此，即使在低H2S浓度下，当pH在3～5时，在铁刚浸入溶液的初期，H2S也只起加速腐蚀的作用，而非抑制作用。只有在电极浸入溶液足够长的时间后，随着FeS1-X逐渐转变为FeS2和FeS，抑制腐蚀的效果才表现出来。根据Hausler等人的研究结果，尽管界面反应的重 2 影响土壤腐蚀的因素 土壤的腐蚀性主要受到多种因素的影响。 1．含盐量 土壤中含有多种矿物盐，其可溶盐的含量与成分是影响电解质溶液导电性的主要因素，甚至有些成分还参与电化学反应，从而对土壤腐蚀性产生一定的影响。一般，土壤中可溶盐的含量都在2％以内，很少超过5％。土壤中分布最广的是含镁、钾、钠、钙元素的盐类。因为铁盐大都是可溶盐，所以氯离子和硫酸根离子含量越大，土壤腐蚀性越强。 2．含水量土壤中总是有一定量的水分，含水量不同，土壤的腐蚀性不同。 (1)土壤含水量很低时，腐蚀性一般不大； (2)含水量增加，电解质溶液增多，腐蚀原电池回路电阻减小，腐蚀速度增大； (3)含水量增加到一定程度，土壤中的可溶盐已全部溶解，随着含水量的增加，不再有新的盐分溶解，腐蚀速度不再有较大的变化。 3．含氧量如前所述，O2是金属腐蚀的去极化剂，其存在，可以加速金属的腐蚀。土壤中含氧量增加，可以减小阴极反应所受阻力，增加腐蚀电池的腐蚀电流即提高腐蚀速度。由此，可以认为氧的存在可以起到去极化作用。土壤中含氧量的大小与土壤的深度、结构、渗透性、含水量、温度和生物活动等因素有关。在通常情况下，干燥疏松的土壤，含氧量较高；沼泽土和粘性较强的土壤，含氧量较低。 4．细菌 如前所述，一般情况下含氧量越大，土壤腐蚀性越强。但是在某些缺氧的土壤中仍发现存在严重的腐蚀，这是因为有细菌参加了腐蚀过程。土壤中与金属腐蚀有关的细菌主要是硫酸盐还原菌。硫酸盐还原菌属于厌氧性细菌，即只有在缺氧或无氧的条件下才能生存。如果土壤中非常缺氧，而且有不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀大电池时，腐蚀过程是很难进行的。但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌的存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重。细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结果间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。据（阿果石油论坛https://www.sodocs.net/doc/b613155210.html,）主要有以下4种方式影响腐蚀过程。 (1)新陈代谢产物的腐蚀作用：硫酸盐还原菌新陈代谢过程中产生的硫化物，可以促进金属的腐蚀。 (2)生命活动影响电极反应的动力学过程：硫酸盐还原菌的活动过程对腐蚀电池的阴极过程能起到促进作用。 (3)改变金属所处环境的状况：细菌的存在，可以改变金属表面的氧浓度、盐浓度，pH 编号：AQ-JS-00082 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 混凝土结构的腐蚀及防腐措施Corrosion and anticorrosion measures of concrete structure 混凝土结构的腐蚀及防腐措施 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科 学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 混凝土结构一直被认为是一种节能、经济、用途极为广泛的人工耐久性材料,是目前应用较为广泛的结构形式之一.但随着结构物的老化和环境污染的加剧,其耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注.由于勘察、设计、施工及使用过程中多因素影响,很多混凝土结构都先后出现病害和劣化,使结构出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤,导致结构的安全性、适用性、耐久性降低,最终引起结构失效,造成资金的巨大浪费.从国外情况来看[1],美国与钢筋腐蚀有关的损失占总腐蚀的40%;前苏联工业建筑的腐蚀损失占工业固定资产的16%,仅混凝土和钢筋的腐蚀损失占GDP的1?25%;1999年,澳大利亚公布的腐蚀损失为GDP的4.2%.除此之外,北欧、英国、加拿大、印度、日本、韩国及海湾地区等不少国家都存在以基础结构设施为主的腐蚀.中国面临的问题同样很严峻.根据中国工程院2001~2003年《中国工业和自然环境腐蚀调查与对策》中的统计,1998年中国建 影响金属腐蚀的因素 如前所述，腐蚀发生的过程主要依化学反应和电化学反应两种方式来进行。例如：铁的腐蚀就化学反应的观点而言，其在大气中的氧化过程为： 室温时Fe＋1/2 O2 ＋H2 O→ 2Fe（OH）2氢氧化亚铁 2Fe（OH）2＋1/2 O2 ＋H2 O→ 2Fe（OH）3 氢氧化铁（铁锈） 而以电化学反应式表示则为： Fe＋1/2 O2 ＋H2 O →Fe+2＋2 OH-→ 2Fe（OH）3 氢氧化铁（铁锈） 但这只是反应过程描述的不同，实际上，随环境的改变，各种影响腐蚀因素愈形复杂，它们会使得腐蚀的程度或是型态都跟着改变，并且增加腐蚀的严重性。例如：大气中原有水份和尘埃，足以影响腐蚀的程度，然而随着工业化程度的增加之外，还加入了各种气体和化合物，像是二氧化硫SiO2、硫化氢H2S等，加上本省海岛地形含有充足的盐份，经由电化学反应，这些物质更助长了材料的腐蚀。再如：铁置于高温环境中，其腐蚀型态不同于常温下的反应，而是直接与氧结合，形成Fe2O3 (氧化铁)、FeO（氧化亚铁）、Fe3O4（四氧化三铁）等氧化物。除了大气之外，土壤、溶液、酸碱度、散乱电流等，也都是影响腐蚀的环境因素。在其它因素方面，如：制品的材料成份、热 处理效应、加工效应也在在影响腐蚀的结果。 1、大气 在没有湿度存在的大气中，由于没有电解液，腐蚀无法进行反应，因此一般材料的腐蚀速率小到足以忽略，但当大气中的尘埃或不纯物存在时，由于他们会使湿气凝在金属表面，因此即使些微的湿气，腐蚀性就会有很大的差异。 大气因腐蚀性的不同主要分为海岸地带、工业地带、热带、寒带、都市或乡村等类型。海岸地带大气中所含的盐份与湿气结合，可以形成伽凡尼电池或是氧气浓差电池；工业地带的大气含有碳、碳化合物、硫化物和金属氧化物，其中最主要的腐蚀性成份是二氧化硫，它的主要来源是煤、重油、汽油的燃烧所产生，而含硫化物的酸雨更足以加速腐蚀的进行，对铁而言，由于二氧化硫经反应可以产生H2SO4，H2SO4与铁作用，经由上列反应式之催化，就会使铁产生更大的腐蚀。 温度是促使大气腐蚀的另一个重要因素，高温会加速氧化腐蚀的现象，这类损害称为高温加速氧化腐蚀或加速氧化，在一定的氧气浓度下(例如：密闭容器中)，温度每增加30℃，腐蚀速率会增加一倍。 2、土壤 许多结构材料必须长年与土壤接触，例如：地下水管、油管、煤气管路等，因此土壤的成份对金属腐蚀的影响很大。一种金属可以在某处使用得很理想，却可能在另一处因土壤环境的差异，产生严重的腐蚀或破坏。(土壤对于腐蚀之影响主要是由于其多孔性、盐类(去极 备注 第一章 绪论 第一节 腐蚀的基本概念 研究对象：金属腐蚀学是一门研究金属材料在与其周围环境下发生破坏以及如何减缓或者防止 这种破坏的一门科学。 金属材料最常见也最重要的三种破坏形式： （1）断裂（fracture ） 指金属构件受力超过其弹性极限、塑性极限而发生的破坏。可以分为脆性断裂、塑性断裂、沿晶断裂、穿晶断裂、机械断裂等。一般指结构材料。 （2）磨损（wear and tear ） 指金属表面与其相接触的物体或与其周围环境发生相对运动，因摩擦而产生的损耗或破坏。这是一个渐变的过程。 （3）腐蚀（corrosion ） 指金属在与其周围环境的作用下引起的破坏或变质现象。 其定义为：金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。 金属腐蚀学是在金属学、金属物理、物理化学、电化学、力学等学科基础上发展起来的一门综合性的边缘科学，学习金属腐蚀学的主要目的和内容是： 研究和了解金属材料与环境介质作用的普遍规律，从热力学的角度研究腐蚀进行的可能性，从动力学方面研究腐蚀进行的速度和机理。研究和了解金属在各种条件下发生的原因以及控制或防止金属腐蚀的各种措施。研究和掌握金属腐蚀速度的测试方法和技术，制定腐蚀评定方法和防护措施的各种标准，发展腐蚀和现场监控技术等。 研究金属腐蚀具有重要的意义。例如，航空发动机的腐蚀与控制。钢铁的腐蚀与控制。等等。 第二节 腐蚀的分类方法 一、按腐蚀的环境分类 1．干腐蚀（dry corrosion 化学机理）： （1）失泽（tarnish ）：金属在露点以上的常温干燥气体中腐蚀（氧化），生成很薄的表面腐蚀产物，使金属失去光泽，主要为化学腐蚀的机理。 （2）高温氧化（high temperature oxidation ）：金属在高温气体中腐蚀（氧化），有时生成很厚的氧化皮（scaling ） 。在热应力和机械应力作用下引起氧化皮剥落（spalling ）。属于高温腐蚀（high temperature corrosion ）。 2．湿腐蚀（wet corrosion ） 湿腐蚀主要是指潮湿环境和含水的介质中的腐蚀。绝大部分常温腐蚀（ordinary temperature corrosion ）属于这一种。一般为电化学腐蚀机理。分为： （1）自然环境下的腐蚀 大气腐蚀（atmospheric corrosion ） 土壤腐蚀（soil corrosion ） 海水腐蚀（corrosion in sea water ） 微生物腐蚀（microbial corrosion ） （2）工业介质中的腐蚀 酸、碱、盐溶液中的腐蚀金属腐蚀的原因及常用的防腐方法
金属腐蚀原理
常用合金纯金属的耐腐蚀性能
金属腐蚀性
金属防腐的影响因素
金属防腐蚀的方法
金属腐蚀
金属的腐蚀及其原理
硫化氢腐蚀的机理及影响因素
影响土壤腐蚀的因素
混凝土结构的腐蚀及防腐措施
影响金属腐蚀的因素
金属腐蚀学原理教案(正文-第一部分)-2006-2007