4 均匀腐蚀和属钝化.ppt

第4章 均匀腐蚀和金属钝化 4.1 均匀腐蚀的概念 4.2 均匀腐蚀速度的表示 4.3 金属的钝化 4.1 均匀腐蚀的概念 按照腐蚀的形态可将金属分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。全面腐蚀是最长见的一种腐蚀形态，在金属与介质接触的整个表面上都发生腐蚀，全面腐蚀可以是均匀腐蚀，也可以是不均匀腐蚀。均匀腐蚀的特征是腐蚀破坏地发生在整个金属表面上，金属由于腐蚀而普遍地减薄。金属的阳极溶解溶解和去极化试剂的阴极还原反应在整个金属表面上是宏观地、均匀地发生。均匀腐蚀中的均匀含义是相对于不均匀腐蚀或局部腐蚀而言的，在金属全面的腐蚀的研究中，使用均匀腐蚀的概念更容易和方便，也不失全面腐蚀的一般特征，因此这里对全面腐蚀的讨论限于均匀腐蚀的范围。 活化状态是腐蚀和钝化状态下的腐蚀。 与全面腐蚀相对应的另一种腐蚀形态是局部腐蚀，即在金属局部的区域上发生严重的腐蚀，而表面的其他部分未遭受腐蚀破坏或破坏程度相对较少。虽然金属表面发生局部腐蚀时腐蚀破坏区域小，腐蚀的金属总量也小，但是由于具有腐蚀破坏的突然性和破坏时间的难以预见性，因而局部腐蚀往往会成为工程技术应用中危害最大的腐蚀类型。全面腐蚀则是按金属腐蚀损失的数量来计算的最重要的腐蚀类型，但由于全面腐蚀相对于局部腐蚀来说比较容易测量和预测，使用防护涂层、进行表面处理、合理选择耐腐蚀材料以及使用缓释剂等一般性很容易对全面腐蚀进行有效防护，故造成灾难性失效事故相对较少，但是全面腐蚀的发展可以为局部腐蚀的形成创造条件，导致严重的局部腐蚀类型的发生。 构成均匀腐蚀过程的腐蚀原电池是微观腐蚀电池，而构成局部腐蚀过程的原电池是宏观腐蚀电池。均匀腐蚀时，阳极溶解和阴极还原的共轭反应在金属表面相同的位置发生，阳极和阴极没有空间和时间上的区别。因此，金属在全面腐蚀时整个表面呈现一个均一的电极电位，即自然腐蚀电位。在此电位下的金属的溶解在整个电极表面上均匀地进行，阳极电位且等于阴极电位，且等于金属的自然腐蚀电位；阳极区和阴极区在同一位置，且阳极区面积等于阴极区面积。全面腐蚀的腐蚀产物对于基体金属可能产生一定保护作用，导致表面的钝化或降低腐蚀速度。局部腐蚀由于金属表面存在电化学不均匀性，腐蚀介质中构成宏观腐蚀原电池，并且阳极电位小于阴极电位，引起金属腐蚀的阳极条件下阳极反应和共轭阴极反应主要分别集中在阳极区和阴极区发生，阳极区和阴极区发生空间分离。 一般情况下，阳极面积很小，阴极区面积相对很大，阳极区面积远小于阴极面积。由于阳极反应在极小的局部阳极区域范围内发生，而总的阳极电流必须等于总的阴极电流，因此阳极电流密度大大增加，金属表面上的局部腐蚀大大加剧，产生严重的局部腐蚀形态。局部腐蚀的腐蚀产物一般起不到保护的作用，往往起到加速金属局部腐蚀的作用。 4.2 均匀腐蚀速度的表示 4.2.1 平均腐蚀速度 ①重量法 可用失重法和增重法 根据质量变化评定腐蚀速度的方法习惯上仍称为“失重法”或“增重法”。 失重法就是根据腐蚀后试样质量的减小量，用下式计算腐蚀速度： v失重=(W0-W1 )/St v失重=(W2-W0 )/St 式中v增为腐蚀速度(g／m2h)，W2为带有腐蚀产物的试样的质量(g)，S表示试样的表面积，t表示腐蚀时间。 ②厚度法 工程上，腐蚀深度或构件腐蚀变薄的程度直接影响该部件的寿命，更具有实际意义。在衡量不同密度的金属的腐蚀程度时，更适合用这种方法。 将金属失重腐蚀速度换算为腐蚀深度的公式为： vd= v失×8.76/ρ 式中vd为以腐蚀深度表示的腐蚀速度，单位为mm/年；v失为失重腐蚀速度，单位为g／m2h；ρ为金属的密度，单位为g／cm3；8.76为单位换算系数 (365χ24/106m=1000χ 365χ24/106mm=8.76) 容量法 对于金属在不含溶解氧的非氧化性酸中的均匀腐蚀，也可用析出腐蚀产物氢气的体积变化来表示金属平均腐蚀速度。 v容量=V0/(St) 式中， v容量表示析出产物的氢气的体积变化表示平均腐蚀速度指标，cm3/(cm2·h) ; V0表示标准状况下腐蚀气体的体积，cm3。S表示试样的面积，m2；t表示腐蚀时间，h。 对于不同的腐蚀情况，可采用不同的腐蚀速度表示方法。如对于密度相近的金属，常用失重的腐蚀速度指标表示，而对于密度不同的金属，则常用厚度变化指标表示。 对于电化学腐蚀，当无其他副反应存在时，金属的腐蚀速度可用阳极电流密度来表示。在电化学腐蚀过程中，金属不断地进行阳极溶解，同时释放出电子，放出电子越多，即输出