腐蚀与防护-第十章 化学腐蚀.ppt

化学腐蚀 纯氧化还原过程。金属被氧化，腐蚀介质被还原 反应进行中没有电流产生 金属化学腐蚀的分类 气体腐蚀 金属在干燥气体或高温气体作用下的腐蚀，如：坦克、火箭、飞机发动机燃烧室内壁的燃气腐蚀 非电解质溶液腐蚀 金属在有机液体（酒精、石油）中的腐蚀，镁或钛在甲醇中的腐蚀 化学腐蚀的热力学 化学反应的热力学判据 平衡 勒夏特列原理：把平衡状态的某一因素加以改变之后，将使平衡状态向抵消原来因素改变的效果的方向移动 T、P因素 泛化的勒夏特列原理——承受外加限制条件的系统具有反抗外加限制条件改变的能力。 化学腐蚀的动力学 阿累尼乌斯公式 微分形式 积分形式 大多数金属氧化在其表面上形成一层氧化物固相膜 氧化膜减慢金属继续氧化的速度 金属腐蚀的热力学参数 （2）钢铁的气体腐蚀 高温氧化 脱碳 氢蚀 铸铁肿胀 高温硫化 ① 高温氧化 铁在铸造、扎制、热处理过程中发生高温氧化温度对钢铁高温氧化影响极大，温度升高，腐蚀速率显著增加 570℃以下，生成的氧化物为Fe3O4和Fe2O3 超过570℃时，在氧化膜内层生成FeO 高于800℃，表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化皮” Fe + CO2 ? FeO + CO Fe + H2O ? FeO + H2 ② 脱碳 脱碳是指在腐蚀过程中，除了生成氧化皮层外，与氧化皮层相连的内层渗碳体Fe3C与介质中的氧、二氧化碳、水等作用，生成的气体降低了膜的保护作用。钢铁工件表面脱碳后硬度和强度显著下降，直接影响零件的使用寿命 Fe3C+ 1/2O2 ?3Fe + CO Fe3C + CO2 ? 3Fe + 2CO Fe3C + H20 ? 3Fe + CO + H2 Fe3C+ 2H2 ? 3Fe + CH4 防止：增加气体介质中CO和CH4的含量或在钢中添加铝和钨。 ③ 氢蚀 含氢化合物在钢材表面发生化学反应 酸洗反应： FeO + 2HCl ＝ FeCl2 + H20 Fe + 2HCl = FeCl2 + 2H 硫化氢反应： Fe + H2S = FeS + 2H 高温水蒸气氧化： Fe + H20 ＝ FeO + 2H 合成氨，合成甲醇、石油加氢等含氢化合物参与的工艺中，钢铁设备都存在着氢脆的危害，特别对高强度钢铁构件的危害更应引起注意。 防止：降低含碳量、加合金元素。 ④ 铸铁的肿胀 是一种晶间气体腐蚀。腐蚀性气体沿晶界、石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部，发生氧化作用。由于氧化物的生成，铸铁体积变大，产生肿胀，其强度大大降低。 防止：加适量硅（5%—10%）。 ⑤ 高温硫化 高温硫化反应一般在钢铁材料表面的晶界发生，逐步沿晶界向内部扩展，高温硫化后的构件，机械强度显著下降，以至整个构件报废。在采油、炼油及高温化工生产中，常会发生高温硫化腐蚀 。 Fe + S = FeS Fe + H2S = FeS + H2 合金化 加入元素Cr、Al、Si，在氧化性介质中形成极稳定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，形成有效的保护层 改善介质 通过设法改善介质成分 应用保护性覆盖层 涂层将金属和气体介质隔离开来 耐高温氧化的陶瓷覆盖层：采用热喷涂或等离子喷涂的方法，在金属表面形成耐高温氧化的陶瓷覆盖层。 非金属的化学腐蚀 （1）高分子材料 老化 光、热、机械力等引起的降解和交联 化学反应 高分子物质活性基团的消除、加成、取代、成盐、水解等反应 （2）无机非金属材料 混凝土、陶瓷、玻璃 （3）复合材料 化学腐蚀性介质 酸 酸雨：工业废气引起中的氮氧化物、碳氢化物、硫氧化物等 碱 对人身体的腐蚀；对玻璃的腐蚀性大；Na、K遇水 盐 “废渣”、“废液” 强氧化性物质 （强酸、强氧化性物质的联合） 王水、洗液、F2 魔酸 （超强酸）： 氢氟酸和五氟化锑按1 ：0.3（摩尔比）混合时，它的酸性是浓硫酸的 1亿倍；按1 ：1混合时，它的酸性是浓硫酸的10亿倍。能溶解不溶于王水的高级烷烃蜡烛 化学腐蚀的防护 材质 聚四氟乙烯、树脂 环境 减少污染，降低酸雨。 化学腐蚀防护罩、橡胶手套 涂层：具体分析 实验台（威盛亚理化板、生化板）， 涂防护剂 腐蚀与加工 机械加工：车