第 6 章 金属基复合材料的腐蚀.ppt

稀土转化膜对铝基复合材料耐蚀性影响 预处理20 s后成膜表面 预处理180 s后成膜表面 相同成膜工艺表面形貌 稀土转化膜 不同预处理条件相同成膜条件下的表面膜形貌 Fig. 1. XPS spectrums for the Cr–N coated sample (a) Cr 2p (b) N 1s. 磁控溅射表面膜 研究结果发表在 Mater. Lett. 上 研究结果发表在 Surf. Coat. Technol. 复合材料表面化学镀Ni-P涂层 A study of corrosion resistance and formation characteristics of electroless Ni–P alloy coatings on Al18B4O33w/6061 Al composite with a simple surface pre-treatment 化学镀Ni-P 防护途径 钝化方法：在材料表面沉积障碍层隔绝材料与腐蚀介质 激活方法：在涂层体系中引入腐蚀抑制剂 一旦隔绝层被破坏，尽可能降低腐蚀速度 自修复过程：涂层中腐蚀抑制剂释放； 腐蚀抑制剂在环境中输运； 在已破坏区域起积极作用 稀土－腐蚀抑制剂 膜层中释放的稀土离子重新沉积在破坏区域， 阻止破坏区域扩展 自修复多功能涂层 自修复多功能涂层 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 活性组元掺杂到涂层材料中 活性组元在环境触发下释放 活性组元与涂层材料反应使涂层稳定性及自修复活性降低 基底 材料 活性组元 自修复多功能涂层 活性组元封装到纳米容器中 将活性组元引入涂层中 （控制壳体的渗透性能） ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 活性组元保持在密封状态下，避免了与涂层材料的反应 （1）外加电流－将被保护的金属整体接至电源阴极，通以阴极电流 （2）牺牲阳极－接入电位更负的金属或合金靠其不断溶解所产生的电流 对被保护的金属进行阴极极化 阴极保护 电化学保护 阴极保护可通过两种途径实现 （1）最小保护电流 ia=0时的阴极电流 （2）最小保护电位 即阳极的初始电位 1. 阴极保护－在金属表面通入足够的阴极电流，使这种金属的阳极溶解速度减小，从而防止腐蚀 2. 阴极保护的基本原理 3. 阴极保护的基本参数 阳极保护 在金属表面通入足够的阳极电流，使这种金属的电位达到并保持在钝化区内，从而防止腐蚀的方法 用外电源将被保护的金属电位向正方向移动（即阳极极化）的方法 阳极保护 电化学保护 2. 阳极保护的基本参数 （1）致钝电流密度，越小越好 （2）钝化区电位范围，大于50mV （3）维钝电流密度，越小越好，表示腐蚀速度小 第 6 章 金属基复合材料的腐蚀及防护 处于不同环境的各种材料都会不可避免地发生腐蚀 材料腐蚀－缩短材料使用寿命，造成巨大经济损失 2. 材料腐蚀－增加资源损耗，增加能源损耗，对环境造成严重危害 3. 材料腐蚀－造成对大气、土壤、江河、湖泊地严重污染 4. 材料腐蚀－中断生产，影响人们地正常生产及生活甚至危机人身安全 提高材料耐蚀性，刻不容缓，义不容辞 腐蚀的现象 1. 文物腐蚀 中山陵内孙中山纪念馆前的孙中山铜像被腐蚀 2. 汽车腐蚀 腐蚀的现象 美国福特汽车将在北美召回52.5万福特稳达(Windstar)MPV 腐蚀的现象 3. 制药业系统腐蚀 注射水系统和纯蒸汽系统采用奥氏体不锈钢 600毫米水管被腐蚀 地沟管线严重腐蚀?供热管线焊接不上 4. 管线腐蚀 腐蚀热力学 金属与其它组元重新组合的趋势 金属与环境发生电化学反应所导致的能量衰变 腐蚀 腐蚀的方向－能量降低的方向 腐蚀的路线－阻力最小的路线 Gibbs自由能 腐蚀作用 导致材料破坏、生成新相、体系自由能降低 自由能作为金属材料是否发生腐蚀的判据 电化学腐蚀倾向还可用电极电位或标准电极电位判断 金属的腐蚀均为电化学腐蚀 两种途径: 所有反应粒子同时碰撞，当其能量超过反应的活化能位垒时，形成腐蚀产物分子