金属耐蚀合金化原理详解.ppt

* 耐蚀材料 * 常 用 金 属 材 料 的 耐 蚀 性 第3章 金属耐蚀合金化原理 第一节 影响纯金属耐蚀性的因素（对纯金属） 第二节 合金化提高金属耐蚀性的作用机理和途径 第三节 组织结构不均匀对金属材料耐蚀性能的影响 第四节 主要合金元素对耐蚀性的影响 第五节 耐蚀金属材料的分类 3.1 影响纯金属耐蚀性的因素（对纯金属） 3.1.1影响纯金属耐蚀性的因素 ： 1、金属本身的热力学稳定性。 标准电极电位较正的其热力学稳定性较高，较负的则稳定性较低。 在一般的使用条件下各种纯金属的热力学稳定性可根据其标准电极电位来估计。 Pt、Au 在含氧的中性介质中不腐蚀，在含氧或氧化剂的酸性介质或含络合物的介质中有腐蚀可能。 稳定（贵金属） +0.815 Cu、Ag 在无氧酸性介质中不腐蚀，当氧存在时，在这些介质中有腐蚀可能。 中等稳定（半贵金属） 0.0～+0.815 Ni、Mo、Sn、Pb 在含氧或氧化剂的中性介质中及无氧的酸性介质中有腐蚀可能 不够稳定 -0.414～0.0 Ca、Na、Mg、Al、Ti 即使在不含氧的中性水溶液中也有腐蚀的可能 不稳定 -0.414 金属（常见） 可能的腐蚀过程 热力学稳定性 金属的标准电位（V） 注：-0.414V及+0.815V分别为中性介质中氢电极平衡电位及相应有氧电极平衡电位。 但是，在硝酸及强烈通空气的溶液中，当有活性离子（F-,Cl- ，Br-）存在时和在还原性介质中大部分金属的钝化态会受到破坏，产生局部腐蚀。这主要是络合效应所致。 2、金属由活化态转为钝态的能力。 （1）差不多所有的金属在适当条件下都可以转变为钝态，其中最易钝化的金属有Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al等。 （2）钝化的主要条件：多数可能钝化的金属都是在氧化性介质中易钝化。 3、腐蚀产物的性质 ⑴金属表面生成难溶的和保护性良好的腐蚀产物膜可提高耐蚀性。 ⑵热力学不稳定的金属中除了因转为钝态而耐蚀外，还可因在腐蚀初期或在一定阶段生成难溶的和保护性能良好的腐蚀产物膜而提高了耐蚀性。 注：这种情况只有当金属在特定的浸蚀介质中才出现。如：铝和铅在硫酸溶液中；铁在磷酸溶液中；钼在盐酸溶液中；镁在氢氟酸和烧碱溶液中；锌在大气中等。 4、杂质的影响 ⑴去除能形成有效阳极的杂质，可提高耐蚀性。 ⑵去除金属中含有的少量氢或电位较高的金属杂质，或避免正电性金属沉积在腐蚀金属的表面上，都可显著提高金属的耐蚀性。 如：高纯锌在硫酸溶液中；高纯铝在盐酸溶液中；高纯镁在氯化钠溶液中都具有较高的稳定性，反之，腐蚀速度将大大增大。 3.2 合金化提高金属耐蚀性的作用机理和途径 合金的耐蚀性不仅取决于腐蚀介质的种类与条件等环境因素，而且取决于合金成分，组织等冶金因素。由于合金的本质条件和应用条件的不同，提高合金耐蚀性的途径也不同。除在热力学方面要设法提高合金的热力学稳定性外，在动力学方面最好是根据腐蚀过程的控制因素寻求相应的耐蚀合金化途径，可以制定提高合金耐蚀性的措施。 根据腐蚀控制因素（主要分为阴极控制、阳极控制、电阻控制），耐蚀合金化途径有下列四个方面： 3.2.1提高金属或合金的热力学稳定性。 这种方法是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，形成固溶体，以提高合金的电极电位。 1、热力学稳定性高的元素，往往是一些贵金属（见前面表中。如：Au、Ni、Pt、Cu等）。 2、要显著提高合金的热力学稳定性，元素的加入量必须达到一定值，最低含量一般要使合金中贵金属原子数达到合金中总原子数的1/8、2/8、4/8……即满足“n/8定律”要求，才能明显提高合金的耐蚀性。塔曼法则 这种方法在由阴极控制的腐蚀过程中有明显的作用。这时阴极过程的阻滞不是依赖于浓度极化，而是决定于阴极去极化剂还原过程的动力学，具体做法主要有： 3.2.2降低合金中的阴极活性（抑制腐蚀发生的阴极过程）； （2）采用热处理的方法。（使阴极夹杂物转入固溶体内。如：Cu-Al合金在淬火时可使阴极夹杂的CuAl2转入固溶体内，从而大大提高这一合金在氯化物中的耐蚀性；碳钢在淬火时，阴极性夹杂物Fe3C转入固溶体（实化体）中，钢在非氧化性酸中的腐蚀速度就会降低。） 1、减少金属或合金的活性阴极相面积 方法有： （1）生产过程中（如冶炼时）控制和减少杂质元素含量。 2、加入提高阴极过程过电位的合金元素（从另外角度讲也是增加阴极极化，减少阴极活性） ⑴碳钢中加入少量的合金元素Ａs或Sb（锑）（约0.1～1%）后，则会使低碳钢在非氧化性酸中的溶解速度降低，因为As和Sb沉积在阴极表面上，能强烈提高放氢过电位。 ⑵在含有少量杂质铁的工业镁和镁合金中，加入