讲座十四、金属电化学腐蚀(2012年6月9日-2中-王振山).doc

讲座十四、金属的电化学腐蚀（2012年6月9日，2中，王振山） 一、金属的腐蚀 金属的腐蚀，是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属的腐蚀的本质，是金属原子失去电子变成阳离子的过程。金属的腐蚀，一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 金属腐蚀有多种形式，尽管各种腐蚀形式都有独自的特征和发生的独特条件，但从其作用机理的本质来说，总不外乎化学腐蚀和电化学腐蚀。通常将金属腐蚀分为三类： ①、化学腐蚀：氧化剂直接与金属表面接触，发生化学反应。 ②、电化学腐蚀：由于发生电化学反应而引起。 ③、生物化学腐蚀：由于各种微生物的生命活动而引起。 １、化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀为化学腐蚀。 金属材料跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀现象叫做化学腐蚀。化学腐蚀多发生在非电解质溶液中或干燥气体中。例如，电气、机械设备的金属与绝缘油、润滑油、液压油以及干燥空气中的02、H2S、SO2、Cl2,而且受温度的影响很大。金属在干燥气体或无导电性的非水溶液中的腐蚀，都属于化学腐蚀。 影响化学腐蚀的因素:金属的本性、腐蚀介质的浓度、温度。 化学腐蚀可分为两类： ⑴、气体腐蚀： 金属在干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）中（表面上没有湿气冷凝）发生的腐蚀，称为气体腐蚀。这种腐蚀在低温下不显著，在高温下会非常显著，所以，气体腐蚀一般是指在高温时金属的腐蚀，如轧钢时生成厚的氧化皮、内燃机活塞的烧坏以及喷气发动机、火箭、原子能工业设备等在高温下发生的气体腐蚀，这是化学腐蚀中最常见的一种形式。 钢铁材料在空气中加热时，150～500℃Fe3O4；570℃以上2Fe+O2=2FeO，生成的FeO是一种既疏松又极易龟裂的物质，在高温下O2可以继续与Fe反应，从而使腐蚀继续向深处发展。 钢铁在高温氧化性介质中加热时，钢材在高温下容易被氧化,生成一层由FeO，Fe2O3 ，Fe3O4组成的氧化皮，同时发生脱碳现象。在轧钢过程中，当T700℃时，会发生氧化脱碳。钢铁表面由于脱碳导致硬度减小,疲劳极限降低。脱碳是由于钢铁中的渗碳体(Fe3C)和气体介质作用的结果,主要反应如下:表面的C和Fe3C极易与介质中的O2、CO2、H2O及H2Fe3C+1/2 O2=3Fe+CO， Fe3C+O2=3Fe+CO2，Fe3C+CO2=3Fe+2CO，Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2，高温高压下： Fe3C+2H2=3Fe+CH4(氢蚀)，上述反应使钢铁表面含碳量降低，这种现象称为“钢的脱碳”。这造成了钢铁制品的硬度和强度显著下降，疲劳极限降低，严重时使零件报废。 ⑵、金属在有机溶液（如酒精、石油等非电解质溶液）中发生的腐蚀。例如，金属在含硫的石油中，由于与二硫化碳、硫化氢、噻吩、硫醇等发生化学反应引起的腐蚀。 ２、电化学腐蚀：由于电化学作用所引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。 ⑴、当金属与电解质溶液接触时,由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。在电化学腐蚀过程中，形成原电池（腐蚀电池）。其腐蚀原理与化学腐蚀不同,它是以不同的金属(或导电非金属)为两极形成腐蚀电池的结果。 金属在大气中的腐蚀，在土壤及海水中的腐蚀和在电解质溶液中的腐蚀都是电化学腐蚀。 *电化学腐蚀的作用机理：析氢腐蚀，吸氧腐蚀，差异充气腐蚀。 ⑵、电化学腐蚀的分类 ①、按照所接触环境的不同分为：潮湿大气腐蚀，土壤腐蚀，在电解质溶液中的腐蚀，在熔融盐中的腐蚀。 ②、按照腐蚀破坏的形式分为： Ⅰ、均匀腐蚀：均匀腐蚀又称全面腐蚀，是最常见的一种腐蚀形式。其特点是化学腐蚀或电化学腐蚀在整个或大部分金属表面均匀地进行。金属在大气中的腐蚀或浸泡在电解质溶液中的腐蚀多为均匀腐蚀。 Ⅱ、接触腐蚀：接触腐蚀又称电偶腐蚀。两种不同的金属直接接触，而又与同一介质接触时，就构成了一个腐蚀电池。两种不同金属部件的结合部，不同金属材料的焊接、铆接及螺栓固定部位，易发生接触腐蚀。 Ⅲ、缝隙腐蚀：在金属与金属或者金属与非金属之间存在缝隙，腐蚀介质就会进入缝隙中，使缝隙内的金属加速腐蚀。缝隙腐蚀实际上是由于缝隙内外介质中氧气含量不同而引起的一种差异充气腐蚀。缝隙腐蚀常发生在垫片的底面，螺帽或铆钉帽下的缝隙处，以及江河湖海中的钢架、钢管等有泥沙沉积物的部位上。 Ⅳ、孔腐蚀（又称点腐蚀）：金属表面大部分不发生腐蚀或者腐蚀很轻微，而在局部地方出现腐蚀小孔，并向孔的深处发展腐蚀。孔蚀也是一种差异充气腐蚀。在各种腐蚀形式中，孔蚀是破坏性和隐患最大的腐蚀形式之一。因为孔蚀可在潮湿的大气、土壤等多种介质环境中，发生在大多数金属合金上。 Ⅴ、晶间腐蚀：沿着金属或合金的晶粒边界（亦即在金属晶体的边缘上）发生发展的腐蚀称为晶间腐蚀。腐蚀沿晶界向纵深发展，形成深而窄的间槽，削弱了晶粒间的结合力，使金属完全丧失机械强度。这种腐蚀不易被察觉，容易造