金属常见的金属腐蚀形式.ppt

第三章 金属常见的腐蚀形式 全面腐蚀和局部腐蚀 全面腐蚀：腐蚀在整个金属表面上进行的腐蚀。 特点：腐蚀分布较均匀，寿命可预测； 腐蚀量大（A↑m↑） 因全面腐蚀造成的设备事故占总事故的13.4%。 局部腐蚀：腐蚀只集中在金属表面局部区域上进行，其余大部分区域几乎不腐蚀，这种破坏现象称为局部腐蚀。 特点：面积可大可小； 种类：电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、 晶间腐蚀、应力腐蚀破裂等 电偶腐蚀 又称接触腐蚀或双金属腐蚀。 合金中呈现不同电极电位的金属相、化合物、组分元素的贫化或富集区及氧化膜、钝化与浓差效应→腐蚀微电池→电偶型腐蚀。这些微区中的电偶现象通常称为腐蚀微电池，不称作电偶腐蚀。 阴极保护效应 本质：电偶对腐蚀电位不同→腐蚀电池。 电偶腐蚀 电偶序 金属在一定条件下测得的稳定电位的排序。 应用电偶序应注意 关注电偶对在排序中的位置而不是电极电位。 位置接近的电偶对电极电位数值相差不大，通常无明显电偶效应。 避免两种相距较远的金属的联合使用 影响因素 环境因素：腐蚀介质的不同可使金属的极性发生变化。如： Fe-Zn+水溶液→Zn被腐蚀，Fe被保护 加热至＞82℃，Zn表面的腐蚀产物成为阴极，而Fe被腐蚀。 影响因素 面积效应 防止电偶腐蚀 设计材料的选择，避免大阴极小阳极； 不同金属相连时应加以绝缘； 涂层保护； 缓蚀剂； 控制维持阳极过程的去极剂； 易腐蚀的阳极部件应易于更换和修理。 点蚀 金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的现象，称为小孔腐蚀或点蚀。 点蚀是一种破坏性和隐患大的腐蚀形态之一，它使失重很小的情况下，设备就会发生穿孔破坏，造成介质流失，设备报废。 点蚀特点 腐蚀沿重力方向，孔深＞＞孔径； 破坏性强，一旦发生，V腐↑； 多发生在有自钝化性能的金属上； 小孔腐蚀发生于有特殊离子的介质中，溶液中存在活性阴离子，是发生小孔腐蚀的必要条件。 腐蚀机理 小孔腐蚀的过程包括： 1、在钝态金属表面上小孔的成核； 2、小孔的成长。 在某些条件下，小孔内的金属表面会重新钝化。使小孔腐蚀停止成长。 形核 在钝态金属表面上，点蚀核优先在一些敏感位置上形成，这些敏感位置(即腐蚀活性点)包括： 晶界(特别是有碳化物析出的晶界)，晶格缺陷 。 非金属夹杂，特别是硫化物，如FeS、MnS是最为敏感的活性点。 钝化膜的薄弱点(如位错露头、划伤等)。 成长 影响点蚀的因素 金属的性质 铝及其合金在含卤素离子的介质中遭受点蚀，是与氧化膜的状态，第二相的存在、合金的退火温度及时间有关。 铁如果处于钝态，并且溶液中同时存在Cl- 、 Br- 、 I-或ClO4-，它在酸性、中性及碱性溶液中均遭受小孔腐蚀。 钛的小孔腐蚀仅发生在高浓度氯化物的沸腾溶液中(42% MgCl2; 61%CaCl2; 86%ZnCl2 均指质量分数)以及加有少量水的溴的甲醇溶液中。 镍在含有Cl- 、 Br- 、 I-的溶液中阳极极化时，发生小孔腐蚀。不锈钢中Cr、Mo、N及Ni含量增加，会提高对其对小孔腐蚀的耐蚀性。Cr提高钝化膜的稳定性， Mo抑制金属溶解。 合金元素 提高抗点蚀性能的元素 Cr、Mo、Ni、V、Si、N、Ag 促进点蚀的元素 Mn、S、Ti、Nb 冷加工和热处理 冷加工使点蚀密度↑尺寸↓； 热处理影响大：A不锈钢经固溶处理，具有最佳的耐点蚀性能。 影响点蚀的因素:腐蚀性介质 通常含卤素离子的溶液会使金属发生小孔腐蚀。孔蚀受卤素离子的种类、浓度和与其共存的其他阴离子的种类和浓度的影响。卤素化合物中Cl- 的侵蚀性高于Br-和I-。在阳极极化时，介质中只要含有氯离子，即可导致金属发生孔蚀，且随介质中氯离子浓度的增加，孔蚀电位下降，使孔蚀易于发生。 影响点蚀的因素:电位与pH值 Pourbaix（腐蚀科学和电化学领域国际知名的科学家）实测了铁在10-2mol/L氯化物系统的E—pH图，并叙述了临界电位即钝态区和孔蚀区的界限。 实验现象：随着电极电位升高，点蚀敏感性加剧；而随着pH值的增高，点蚀倾向反而减小。 实验结论：点蚀与电极电位和pH值有着密切的关系。 影响点蚀的因素:流动状态 在流动介质中金属不容易发生孔蚀，而在停滞液体中容易发生，这是因为介质流动有利于消除溶液的不均匀性，所以输送海水的不锈钢泵在停运期间应将泵内海水排尽。 点蚀的控制 改善介质环境：减轻介质环境的侵蚀性，包括减少或消除Cl-等卤素离子，特别是防止溶液局部浓