6材料腐蚀与防护自然环境中的腐蚀(上海交大材料).ppt

第六章 自然环境中的腐蚀 * * l??????? 大气腐蚀（atmospheric corrosion? ） l??? 土壤腐蚀（soil corrosion） l??????? 海水腐蚀(seawater corrosion ) §6-1 大气腐蚀 6-1-1 定义 由于金属材料与空气中的水和氧发生化学和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。 　　纯净大气组成：75N2、23%O2、水分、少量惰性气体。 　　一个100000KW的火电厂，每昼夜由烟囱排除的SO2就有100t之多。 6-1-2 大气腐蚀的分类 按地理和空气中含有微量元素情况 按气候条件 根据金属表面的潮湿程度或大气的相对湿度 根据金属表面的潮湿程度或大气的相对湿度分类： 干大气腐蚀：水膜厚度≤10nm。腐蚀速度很低(Ⅰ区)。 潮大气腐蚀：水膜厚度10nm~1μm。腐蚀速度急剧增大(Ⅱ区) 。 湿大气腐蚀：空气湿度接近100%。水膜厚度1μm~1mm。速度逐渐降低(Ⅲ区) ，至基本不变(Ⅳ区，水膜厚度＞1mm) 。 6-1-3 大气腐蚀机理 6-1-3-1 大气腐蚀初期的腐蚀机理机理 （1）阴极过程： O2+2H2O+4e＝4OH- 。 （2）阳极过程：薄液膜下，阳极钝化和金属离子水化过程困难，造成阳极极化，阳极过程受阻。 　　对潮大气腐蚀，腐蚀过程主要受阳极过程控制。 　　对湿大气腐蚀，腐蚀过程受阴极过程控制。 6-1-3-2 锈层形成后的腐蚀机理机理 （1）阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上： Fe ＝ Fe2+ + 2e （2）阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH ： 8FeOOH + Fe2+ + 2e ＝ 3Fe3O4 + 4H2O 当大气干燥时，锈层内的反应： 4Fe3O4 + O2 + 6H2O ＝ 12FeOOH 6-1-3-3 锈层的结构和保护性 锈层中的盐类：FeSO4·7H2O、 FeSO4·4HO、 Fe2 (SO4) 3等降低锈层保护性 6-1-4 大气腐蚀的影响因素 湿度 温度和温差 　　日照时间和气温 　　风向和风速 大气成分（有害杂质） 6-1-5 防止大气腐蚀的措施 提高材料的耐蚀性 表面涂层保护 改变局部大气环境 使用缓蚀剂 §6-2 海水腐蚀 海洋占地球表面积的71% 　　海水---强电解质溶液 　　 海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的１/３。 海水腐蚀的特性 3~3.5%NaCl溶液，很高的导电率，温度在0~35℃之间变化，海水中氧浓度（5~10）×10-6，pH=8.1~8.3。 　　均匀腐蚀---活性较大，且在海水中不鈍化的金屬 　　局部腐蝕---在海水中有鈍化傾向的金属。 　　 　　不同海洋环境腐蚀特点不同　 海水腐蚀的影响因素 　　 氧含量（O）； pH； 盐度（Cl-1）； 海水温度； 海水流速； 海洋生物。 其中，O和 Cl-1含量是主要影响因素。 海水腐蚀的防止措施 合理选用金属材料； 涂镀层保护； 电化学保护。 §6-3 土壤腐蚀 　埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀称为土壤腐蚀。 土壤中的腐蚀电池类型： （1）长距离宏观腐蚀电池（见图） （2）土壤的局部不均一性引起的宏观腐蚀电池 （3）埋设深度不同及边缘效应所引起的腐蚀宏电池 （4）金属所处状态的差异引起的腐蚀宏电池 §6-3 土壤腐蚀 　　埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀称为土壤腐蚀。 　　土壤是有各种颗粒状的矿物质、有机物质、水分及微生物等组成的多相并具有生物活性和离子导电性的多孔的毛细管胶体体系。 ※土壤中的水分 　　干燥而少盐的土壤电阻率可高达10000Ω·cm，潮湿多盐的土壤电阻率可低于500Ω·cm。 ※土壤中的氧 　　由于湿度和结构的不同，土壤中的含氧量可相差几万倍。 ※土壤中的酸碱性 　　大多数土壤为中性，pH6.0～7.5；碱性土壤，pH7.5～9.5；酸性土壤（腐殖土和沼泽土），pH3.0～6.0。 ※土壤中的微生物 充气不均匀引起的腐蚀-氧浓差电池腐蚀 杂散电流对土壤腐蚀的影