腐蚀与防护2.ppt

腐蚀与防护 柳 伟 北京科技大学腐蚀与防护中心 2010.11 教材和参考书 教材： 金属腐蚀理论及应用，魏宝明主编，化学工业出版社，1984 腐蚀和腐蚀控制原理，林玉珍，中国石化出版社，2007 金属腐蚀学，杨德钧，冶金工业出版社，1999 参考书： Principles and prevention of corrosion, Denny A. Jones，Pretice-Hall, 1996 (USA) 腐蚀电化学原理，曹楚南编著，化学工业出版社，1985 材料腐蚀与防护概论，何业东主编，机械工业出版社，2005 材料腐蚀与控制，白新德主编，清华大学出版社，2005 课程教学交流：weiliu@ustb.edu.cn, Tel: 二、金属电化学腐蚀基础 腐蚀(原)电池 电化学腐蚀热力学 电化学腐蚀动力学 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 金属钝化 原电池：化学能 电能 腐蚀原电池：短路的原电池 电子通过锌与铜内部直接传递，没有经过导线，是一个短路的腐蚀原电池 化学能 电能 热能 腐蚀电池：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池 根据构成腐蚀电池的阴极和阳极尺寸大小，可将腐蚀电池分为两大类： 宏观腐蚀电池（宏电池） 阳极和阴极电极尺寸相对较大，宏观上单独的电极肉眼可见，可分辩 微观腐蚀电池(微电池) 阳极和阴极尺寸微小，宏观上单独的电极不可见，肉眼不可分辩 典型的宏观腐蚀电池 舰船推进器与船体 铜铆钉与铝制容器 浓差电池： 盐浓差电池： 金属材料的电位与介质中该金属离子的浓度有关，浓度低处电位低，金属离子浓差腐蚀电池； 氧浓差电池：氧浓度低处，电位低 例如：水线腐蚀，缝隙腐蚀，点腐蚀，沉积物腐蚀等 温差电池： 金属的电位与介质温度有关。浸入腐蚀介质中金属各部分，常由于所处介质环境温度不同，形 成温差腐蚀电池。 例如： 碳钢制造的热交换器，由于高温部位碳钢电位低，使得高温部位比低温部位腐蚀严重。 典型的微观腐蚀电池 金属表面电化学不均匀性，使金属材料表面存在微小的电位高低不等的区域。 成分和组织不均匀引起的微电池 碳钢中的渗碳体Fe3C，工业纯锌中的铁杂质FeZn7，铸铁中的石墨等； 晶粒－晶界腐蚀微电池； 金属表面出现由微阴极和微阳极组成的众多微电池 金属表面物理状态的不均匀性构成微观电池 应力分布不均匀或形变不均匀－－导致腐蚀微电池 金属表面膜不完整构成微观电池 金属表面形成的钝化膜或镀覆的涂层存在孔隙或发生破损，裸露出金属基体，金属基体电位较负，钝化膜或涂层的电位正，金属基体与钝化膜或阴极性涂层构成微观腐蚀电池，孔隙或破损处作为阳极而受到腐蚀。 腐蚀原电池 * * 2010硕士研究生课程教学 ： 阳极反应：Zn ? Zn2＋＋ 2e Zn为阳极 阴极反应：H＋＋2e ?H，2H ? H2 Cu为阴极 总反应：Zn＋ 2 H＋ ? Zn2＋＋H2 由阴极和阳极及电解液组成的系统为原电池 原电池电流产生的原因：阳极与阴极在电介质溶液中电位不同，而产生的电位差引起的 原电池的电位差是电池反应的推动力 Zn与Cu接触形成腐蚀原电池的示意图 锌的加速溶解 铜片上逸出了大量的氢气泡 阳极和阳极过程 阳极：在腐蚀原电池中发生氧化反应的电极。 阳极过程：腐蚀电池工作时，阳极上金属材料溶解，以离子形式进入溶液，把电子留在阳极上，用以下通式表示： 阴极和阴极过程 阴极：在腐蚀原电池中发生还原反应的电极。 阴极过程：溶液中吸收电子的氧化性物质在电极上被材料中的电子还原。 腐蚀原电池特征： 短路的原电池 材料表面分为阳极和阴极，阴极和阳极具有不同电位，位于不同位置； 阳极和阴极之间要有两个电性连接：电子导体通道和离子导体通道； 离子导体为腐蚀环境。 离子导体：电解质溶液 电子导体：金属或合金 阳极反应：释放电子、金属溶解 阴极反应：消耗电子 阳极 阴极 腐蚀电池：短路的原电池 金属电化学腐蚀发生的必要条件： 1、金属表面上两个不同的区域存在电位差； 2、两个区域之间存在电子的通路-电子导体，金属或合金 3、两个区域之间存在离子的通路-离子导体，电解液 金属电化学腐蚀的过程： 阳极和阴极同时存在，并形成一个完整的电流回路以维持上述电极反应进行。 阳极多余电子通过电子通道传输到缺电子的阴极，并阳极发生溶解并以金属离