第八章 金属腐蚀与防护 第6节环境腐蚀s.ppt

5. 土壤腐蚀的控制 （1）耐蚀材料的选用 （2）重防护有机涂料 （3）电化学阴极保护 （4）灭菌剂 4. 土壤腐蚀影响因素 土壤颗粒度、水分、含氧量、酸碱度、电导、盐分、微生物、杂散电流 …… §6.5 酸碱腐蚀（工业环境） 1. 金属的酸腐蚀 工业中金属酸腐蚀 —— 普遍、复杂、严重 常见酸— 硫酸、硝酸、磷酸、盐酸等无机酸，醋酸、草酸、甲酸等有机酸 酸的性质不同，腐蚀机制也不同 氧化性酸腐蚀阴极过程 — 氧化剂还原 非氧化性酸腐蚀阴极过程 — 氢还原 HCl － 典型非氧化性酸： 阳极 M ? M2+ + 2e 阴极 2H+ +2e ? H2 主要影响因素： 阴极性杂质， 如Fe3C和石墨, 使氢过电位降低, 腐蚀加剧； HCl 浓度增加, pH下降， 腐蚀加剧； 缓蚀剂，如胺、醛等在金属表面吸附, 腐蚀下降； 温度上升, 腐蚀增加。 HNO3 — 氧化性酸 碳钢在HNO3中的腐蚀速度与HNO3浓度关系 阳极 M ? M2+ + 2e 阴极 NO3- + 2e ? NO2- ， 2H+ +2e ? H2 HNO3浓度 30%时： Ecorr较负, 氢还原为主, 腐蚀速度随HNO3浓度的增加而加快； HNO3浓度 30%时： Ecor 正移, 氧化剂还原: NO3— + 2H+ + 2e ? N2O +H2O 腐蚀速度随HNO3 浓度的增加而下降； HNO3浓度 85%时： Ecorr进入过钝化, 表面高价氧化物溶解。 碳钢在HNO3中的腐蚀速度与HNO3浓度关系 * * ? 第六章?????? 金属材料环境腐蚀 ? 不同环境中腐蚀形式和机制 不同环境的规律性 不同环境腐蚀的控制 在自然和工业环境中，腐蚀介质种类繁多，金属在不同腐蚀介质环境中，其腐蚀的规律性不同，对实际腐蚀体系的腐蚀规律要作具体分析。 §6.1 干燥气体腐蚀 1. 高温氧化 高温氧化十分普遍, 如工业各种管式加热炉、涡轮机、金属热加工等, 高温氧化反应式： x M ＋1/2 (yO２) ? MxOy 反应平衡决定于PO2和PMO， 空气中 PO2 ：0.2 由PO2和PMO, 判定反应方向。 氧化膜的形成 氧化膜高温氧化 金属表面氧化膜成长电化学机理 氧化膜具电子导体和离子导体特性，传输离子和电子，使氧化膜增厚。 氧化速率决定于氧化膜中物质的传输速率。 晶格缺陷/离子运动，表现出离子电导性。离子传导是氧化过程的控制步骤 控制晶格缺陷——对Ｎ型半导体氧化膜，添加高原子价金属使其耐氧化；对Ｐ型半导体氧化膜可添加低原子价金属使其耐氧化（Hauffe化合价原则- 降低自由电子）。 阳极反应（金属／氧化膜界面）： M ? Mn + ne； 阴极反应（氧化膜表面）： 1/2 O2 + 2e ? O2— ； 金属氧化膜 分层结构 y2 = 2px 抛物线型 -较强保护性； (b) y = 1gx 对数型 -强保护性； y = a + bx 直线型 -不具保护性。 Fe高温氧化Cu,Ni,Ti … Fe中温氧化Al,Cr, Zn … Mg 氧化 （ V氧化物 金属） 金属氧化膜成长行为与耐腐蚀性 高耐蚀性氧化膜必要条件： (1) 膜致密, 完整覆盖 (体积氧化物/ 体积金属 1) (2) 膜的（热/化学）稳定性高； (3) 膜与基底金属的结合力强 (4) 膜具有一定的塑性和强度 (5) 膜与基底金属的热膨胀系数相近 (6) 膜的电导性低、对氧和金属离子的扩散系数低 氧化膜特征-耐蚀性 2. 钢的脱碳 钢表面氧化时伴随“脱碳”过程, 表面层碳减少, 即： Fe3C + 1/2 O2 ? 3Fe + CO? Fe3C + CO2 ? 3Fe + 2CO? Fe3C + H2O ? 3Fe + CO? + H2? Fe3C + 2H2 ? 3Fe + CH4? 反应产物气体, 脱碳 — 机械性能(强度、硬度…)下降 反应产物气体析出，表面膜破坏，腐蚀加剧 3. 高温氢腐蚀 合成氨, 合成甲醇, 石油加氢等石化工业中, 发生高温、高压下的氢脆腐蚀。氢气在常温常压下对碳钢发生明显腐蚀。 当T 200－300℃， 压力 300大气压时，钢铁会发生严重氢腐蚀 (机械强度急剧下降): 防氢腐蚀措施: ?降低含碳量( 0.015%)