材料腐蚀与防护第五章材料的耐蚀性.ppt

第5章作业 1.用合金化方式提高金属（合金）耐蚀性有哪些途径？ 2.用晶体结构特点分析奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢在氯化物溶液中发生应力腐蚀的差异。 3.铝和铝合金的耐蚀特点是什么？铝合金常见的腐蚀形式有几种？ 4.什么叫剥层腐蚀？哪类铝合金在什么条件下易产生剥层腐蚀，防止剥层腐蚀的措施有哪些？ 5.简要分析硫酸露点腐蚀机理。 * * 第5章 材料的耐蚀性 5.1纯金属的耐蚀性 1.热力学稳定性 可根据其标准电极电位值作出近似的判断。见表5-1 P107。可把金属分为四类：不稳定、不够稳定、较稳定、稳定。 2. 自钝性 热力学不稳定的金属，在适宜的条件下，由活化态转为钝化态而耐蚀。P107 3.生成保护性腐蚀产物膜 热力学不稳定金属，在腐蚀过程中，由于生成较致密的保护性能良好的腐蚀产物膜而耐蚀，如Pb在H2SO4溶液中，Fe在H3PO4溶液中，Mo在HCl，Zn在大气中，生成耐蚀产物膜。 5.2合金耐蚀途径 —般有四种途径： ①提高合金热力学稳定性 ②阻滞阴极过程 ③阻滞阳极过程 ④表面生成高耐蚀的腐蚀产物膜。 分别介绍： 1. 提高合金热力学稳定性 是向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素(贵金属)使之成为固溶体，提高合金的热力学稳定性。如Cu中加入Au或Ni，Ni中加入Cu、Cr等。但这种途径不宜广泛应用， ①消耗大量贵金属 ②合金元素在固溶体中的固溶度也是有限的。 5.2合金耐蚀途径 2.阻滞阴极过程 这种途径适用于不产生钝化的活化体系，且主要由阴极控制的腐蚀过程，具体途径有以下两种。 (1)减少合金的阴极活性面积：减少阴极相或夹杂物，增加阴极极化程度，阻滞阴极过程，提高合金的耐蚀性。 可采用热处理方法(固溶处理)，使合金成为单相固溶体，消除活性阴极第二相，提高合金的耐蚀性。 (2)加入析氢过电位高的合金元素：提高合金的阴极析氢过电位，降低合金在非氧化性或氧化性不强的酸中的活性溶解速度。例如：碳钢和铸铁中加入析氢过电位高的Sb、As、Bi或Sn，可显著地降低腐蚀速度。 3.降低合金的阳极活性 这种方法是提高合金耐蚀措施中最有效、应用最广的方法之一，一般由三个途径来实现。 (1)减少阳极面积 减少阳极面积，减少阳极相的数量、加大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度，阻滞阳极过程的进行，提高合金耐蚀性。 (2)加入易钝化的合金元索 在合金中加入容易钝化的合金元素，提高合金的钝化能力，是增强合金耐蚀性的最重要的方法。 例如，Fe中加入Cr制成不锈钢。Ni中加入一定Cr制成因科乃尔(Inconel)合金，Ti中加入Mo的Ti-Mo合金，耐蚀性都有极大的提高。 (3)加入阴极性合金元素促进阳极钝化，从而形成耐蚀合金 加入阴极性合金元素促进阳极钝化，是有条件的： ①腐蚀体系可钝化，否则加入阴极性元素只会加速腐蚀。 ②加入阴极性元素的种类、数量要同基体合金、环境相适应，否则加速腐蚀。 加入阴极性元素促进阳极钝化的方法，是很有发展前途的耐蚀合金化途径。 4.使合金表面生成高耐蚀的腐蚀产物膜 加入一些合金元素使合金表面生成致密、高耐蚀的保护膜，从而提高合金的耐蚀性。 上述几种途径是提高合金耐蚀性的总原则。由于腐蚀过程十分复杂，应根据合金使用的环境选择最适宜的途径，才能提高合金的耐蚀性。 3.降低合金的阳极活性 5.3铁的耐蚀性 1.铁的耐蚀性 从热力学上看，铁是不稳定的，铁在自然环境(大气、天然水、土壤等)中的耐蚀性能较差。 铁在HCl中，随HCl﹪↑，腐蚀速度↑； 铁在硫酸中， 开始H2SO4﹪↑，腐蚀速度↑， 50﹪时，v最大， ＞50﹪时，v↓， ＞70﹪时，不腐蚀。 Fe在HNO3开始HNO3﹪↑，腐蚀速度↑， 30﹪时，v最大， ＞30﹪时，v↓， ＞50﹪时，几乎不腐蚀。 2.合金元素对铁耐蚀性的影响 主要合金元素对铁耐蚀性的影响见下图 图5-1合金元素对纯Fe阳极极化曲线特性点的影响示意图(c(H2SO4)：0.5mol/L室温) (1)B点对应活性溶解时的自腐蚀电位、自腐蚀电流(ER和iR)。Cr的热力学稳定性比铁低，Cr加入Fe中使ER向负电位方向移动，使iR增大；而Ni和Mo使ER向正电位方向移动，提高Fe的热力学稳定性，并使iR向降低方向移动。所以Ni和Mo对增加Fe的耐蚀性有利。 (2)C点对应临界钝化电位(至钝电位)Eb和临界电流密度ib。合金元素Cr使Eb负移，促使Fe钝化，提高耐蚀性，加入Ni、Mo、Ti使Eb正移，不利于Fe钝化；Cr、Mo、V、Ti、Nb、Ni使临界电流密度ib降低，有利于钝化；Mn使ib增大，不利于钝化。 (4)F点对应点