第九章无机非金属材料的腐蚀及耐蚀材料精要.ppt

第9章 无机非金属材料的腐蚀  及耐蚀材料 姓名：于建海 学号：1406022 概述 一、无机非金属材料概念： 除有机高分子材料和金属材料以外的固体材料，其中大多数为硅酸盐材料。 硅酸盐材料： 指主要由硅和氧组成的天然岩石、铸石、陶瓷、玻璃、水泥等。 无机非金属材料也往往称为陶瓷材料。 二、主要成份： 　 以地壳中的岩石及其风化而成的粘土、砂砾为原料，经加工而成，因而其主要成分为各种氧化物，如SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、PbO等。 §9-1 无机非金属材料腐蚀基本原理 腐蚀特点 影响因素 ①材料的化学成分和矿物组成 ②材料孔隙和结构 ③腐蚀介质 §9-1 无机非金属材料腐蚀基本原理 9.1.1腐蚀特点 无机非金属材料通常具有良好的耐腐蚀性能，但因为其化学成分、结晶状态、结构以及腐蚀介质的性质等原因，在某些情况下，会发生严重的腐蚀。 其腐蚀一般不是由电化学过程引起，而往往是由化学作用或物理作用引起。（因其与电解质溶液接触时一般不形成原电池） 9.1.2影响因素 耐蚀无机非金属材料大多属于硅酸盐材料，如下因素会影响硅酸盐材料的耐蚀性。 一、材料的成分和矿物组成 成分：硅酸盐材料成分中主要有酸性氧化物SiO2 ,一 般酸性氧化物耐酸而不耐碱。 当SiO2（尤其是无定型）与碱液接触时发生如下反应而受到腐蚀 SiO2 + 2NaOH ? Na2SiO3 + H2O 生成物Na2SiO3易溶于H2O和碱 —— 材料破坏 9.1.2影响因素 特殊情况：对于含量较高的耐酸材料，除氢氟酸和高温磷酸外，它能耐所有无机酸的腐蚀。 硅酸盐在HF和高温H3PO4 （300℃ ）受到腐蚀： SiO2 + 4HF ? SiF4? + H2O SiF4 + 2HF ? H2[SiF6] （氟硅酸） H3PO4 ? HPO3 + H2O （高温＞300℃ ） 2HPO3 ? P2O5 + H2O SiO2 + P2O5 ? SiP2O7 （焦磷酸硅 ） ② 矿物组成 A、 材料中SiO2的含越高耐酸性越强，SiO2质量分数低于55％不耐酸。 例外： 　Θ铸石：SiO2质量分数为55％左右，耐蚀性很好。 　Θ红砖：SiO2质量分数达60%-80%，没有耐酸性。 ∵铸石中的SiO2与Al2O3、Fe2O3等在高温下形成耐腐蚀性很强的矿物－普通辉石。 而，红砖中SiO2以无定型状态存在，没有耐酸性。 Δ措施：将红砖在较高的温度下煅烧，使之烧结。 ∵高温，SiO2与Al2O3形成具有高度耐酸性的新矿物－硅线石（Al2O3·2SiO2）与莫来石（3Al2O3·2SiO2），且其密度也增大。 ② 矿物组成 B、耐碱材料：含有大量碱性氧化物（CaO、MgO） 的材料。与耐酸材料相反，它们完全不能抵抗酸类的作用。 如： 由钙硅酸盐组成的硅酸盐水泥： 特点：不耐所有的无机酸的腐蚀，而在一般的碱液 （浓的烧碱除外）中却是耐蚀的。 9.1.2影响因素 二、材料孔隙和结构 ①孔隙率：除熔融制品（如玻璃、铸石）外，硅酸盐材料总具有一定的孔隙率。 孔隙影响：降低材料的耐腐蚀性。 ∵孔隙会使材料受腐蚀作用的面积增大，侵蚀作用也就显得强烈，使得腐蚀不仅发生在表面上而且也发生在材料内部。 当化学反应生成物出现结晶时，还会造成物理性的破坏。例： 9.1.2影响因素 例：制碱车间的水泥地面，当间歇的收到苛性钠的浸润时，就会使材料产生内应力破坏。 ∵渗透到孔隙中的苛性钠吸收CO2后变成含水碳酸盐结晶，体积增大，在水泥内膨胀。 ②结构：晶体结构的化学稳定性较无定型结构高 例： 结晶的SiO2（石英），虽属于耐酸材料，但也有一定的耐碱性；而无定型的SiO2就易溶于碱液中。 9.1.2影响因素 三、腐蚀介质的影响 除氢氟酸和高温磷酸外，硅酸盐材料的腐蚀速度与酸的性质无关，而与酸的浓度有关； 酸的电离度越大，对材料的破坏作用越大； 酸的温度升高，电离度增大，破坏作用增强； 酸的粘度越大，破坏作用越小。例： 同一浓度的盐酸与硫酸，在同一时间渗入材料，盐酸的腐蚀作用较