第5章金属在自然环境中的腐蚀祥解.ppt

§5－6 金属植入材料在人体环境中的腐蚀与防护 一、人体环境 体液是0.9%NaCl、少量其它溶液及有机化合物的充气溶液。常用的等效溶液有三种：Kinger’s溶液、Hank’s溶液和Tyrode’s溶液 常用金属植入材料要求有良好的生物相容性、耐蚀性和力学性能。 目前采用的金属植入材料有： 不锈钢：316L（Fe-18Cr-14Ni-3Mo） 钛合金：Ti-6Al-4V 钴合金: Co-28Cr-6Mo 二、腐蚀特点 人体体液也是一种典型的电解质溶液，其腐蚀符合电化学腐蚀规律。 金属植入材料的腐蚀属于氧去极化腐蚀，其阴极过程： O2+2H2O+4e→4OH-（体液呈中性） O2+4H++4e→2H2O(体液呈弱酸性) 阳极过程： Me→Men＋＋ne 三、腐蚀类型 1）均匀腐蚀 2）点蚀。316不锈钢点蚀明显，含钼的不锈钢、钴合金和钛合金耐点蚀。 3）电偶腐蚀。骨板和螺钉如果材料不同，容易出现电偶腐蚀。 4）缝隙腐蚀 5）磨损腐蚀 6）晶间腐蚀 7）腐蚀疲劳 复习思考题 掌握下列基本概念 大气腐蚀 海水腐蚀 土壤腐蚀 微生物腐蚀 大气腐蚀分为哪几类？液膜厚度对大气腐蚀速度有何影响？ 根据伊文思锈层模型，试述钢铁锈层锈蚀机理。 试述工业大气腐蚀的特点。 简述影响大气腐蚀的因素和防护措施。 海水有何特性？ 根据海洋环境区域海水腐蚀分为几个区？每个区的腐蚀有何特点？ 简述海水腐蚀的电化学过程特征。 影响海水腐蚀的因素有哪些？ 土壤有何特点？ 试述土壤腐蚀的电极过程。 影响土壤腐蚀的因素有哪些？ 什么是杂散电流腐蚀？举例说明它产生的危害。 微生物腐蚀的特征 细菌通过哪几种方式影响腐蚀过程？ 简述铁细菌的腐蚀机理。 如何防止细菌腐蚀？ 什么是二氧化碳腐蚀？根据形态，它可分为哪三类？ 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 三、影响因素 1）土壤导电性 2）土壤含气量 3）土壤pH值 4）土壤盐分 5）土壤含水量 6）土壤中的细菌 7）杂散电流 影响因素 案例 从1982年起，德国14个城市的煤气公司的埋地管线，在几年内突然发生了严重的腐蚀，其原因是市区有轨电车供电网中的电流，流失到了大地，对埋地管线产生了杂散点流腐蚀。 表2是杂散电流穿孔事件中的部分有代表性的典型 四、防护措施 （一）杜绝电流流入大地，或使漏入大地的电流沿着特设的线路会流入供电网。 （二）涂层保护 石油沥青、环氧煤沥青、聚乙烯胶带、硬质聚氨酯泡沫、粉末环氧树脂。 （三）阴极保护 1）牺牲阳极保护 2）外加电流阴极保护 §6－4微生物腐蚀 一、微生物的种类 凡同水、土壤或湿润空气相接触的金属设施，都可能遭到微生物腐蚀。与腐蚀有关的主要微生物主要有： 1）硫酸盐还原菌 2）硫氧化菌 3）铁细菌 二、微生物腐蚀的特征 定义:指在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。 特征 1）微生物的生长繁殖需具有适宜的环境条件，如一定的温度、湿度、酸度、环境中含氧量及营养源等 2）微生物腐蚀并非是微生物直接食取金属，而是微生物生命活动的结果直接或间接参与了腐蚀过程 3）微生物腐蚀往往是多种微生物共生、交互作用的结果。 微生物腐蚀的特征 微生物主要以下四种方式参与腐蚀过程： 1）微生物新陈代谢产物的腐蚀作用，如无机酸、有机酸、硫化物和氨等 2）促进了腐蚀的电极反应动力学过程，如硫酸还原菌能促进金属腐蚀的阴极去极化过程。 3）改变了金属周围环境的氧浓度、含盐度、酸度等而形成了氧浓差等局部腐蚀电池。 4）破坏保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性，例如，地下管道有机纤维覆盖层被分解破坏，亚硝酸盐缓蚀剂因细菌作用而氧化。 微生物腐蚀的特征 （一）细菌的腐蚀蚀作用及腐蚀特征 细菌腐蚀井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。主要以下述四种方式影响腐蚀过程： 1）新陈代谢产物的腐蚀作用 细菌能产生某些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸，有机酸和硫化物等，恶化金属腐蚀的环境。 2）生命活动影响电极反应的动力学过程蚀的阴极去极化过程起促进作用．如硫酸盐还原菌的存在，其活动过程对腐 微生物腐蚀的特征 3）改变金属所处环境的状况 如氧浓度，盐浓度、pH值等，使金属表面形成腐蚀电池。 4）破坏金属表面有保护性