金属腐蚀与防护课件——金属在某些环境中的腐蚀.pptx

第十三章 金属在某些环境中的腐蚀 与防护 1.大气腐蚀与防锈 大气的主要成分相对湿度 ：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数。空气的相对湿度对金属的大气腐蚀有重要的影响。 大气的次要成分(杂质) 大气腐蚀 大气的近似组成 （不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2成分克/米３重量％成分毫克/米３重量空气氮(N2)氧 (O2)氩(Ar)水蒸汽二氧化碳11728792691580.510075231.260.700.04氖(Ne)氪(Kr)氦(He)氙(Xe)氢(H2)1440.80.50.051230.70.40.04根据Meetham.转引自＜ Corrosion＞ 上卷P2.4大气腐蚀 杂质 典型浓度，微克/米３二氧化硫(SO2)工业区：冬天350.夏天 100农村地区：冬天100.夏天40二氧化硫(SO3)大约为SO2含量的10％硫化氢(H2S)工业区：1.5~90城市地带：0.5~1.7农村地区：0.15~0.45春季测量的数字氨(NH3)工业区：4.8农村地区：2.1氯化物(空气样品)内地工业区：冬天4.8夏天2.7沿海农村区：年平均5.4氯化物(雨水样品)内地工业区：冬天7.9夏天5.3沿海农村区：冬天57夏天18毫克/升尘粒工业区：冬天250夏天100农村地区：冬天60夏天15大气杂质的典型浓度根据Meetham. 转引自Shreir ed.Corrosion 金属表面上的水膜 金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。 当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成水膜，其原因有三：◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚(3) 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水， 因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。大气腐蚀毛细管半径与水汽冷疑所需相对湿度的关系毛细管半径,Ao冷疑时相对湿度%毛细管半径, Ao冷疑时相对湿度%36094479890803021157060501.构件中的狭缝2.金属表面上的灰尘3.腐蚀产物中的细孔大气腐蚀条件下水汽毛细凝聚的可能中心大气腐蚀与饱和盐溶液平衡的空气相对湿度(20oC)溶液中的盐相对温度%溶液中的盐相对温度%硫酸铜CuSO4.5H2O硫酸钾K2SO4硫酸钠Na2SO4碳酸钠Na2CO3.10H2O硫酸亚铁 FeSO4.7H2O硫酸锌ZnSO4.7H2O硫酸镐 3CdSO4.8H2O氯化钾KCl硫酸铵 (NH4)2SO4989893929290898681氯化铵NH4Cl氯化钠NaCl氯化亚铜CuCl2.2H2O氯化亚铁FeCl2氯化镍NiCl2碳酸钾K2CO3.2H2O氯化镁MgCl2.6H2O氯化钙CaCl2.6H2O氯化锌ZnCl2.XH2O807668565444343210(根据ToMaWoB.O’Brient等)大气腐蚀Ⅰ:干的大气腐蚀 δ=10~100?Ⅱ:潮的大气腐蚀 δ=100 ? ~1?mⅢ:湿的大气腐蚀 δ=1 ? m~1mmⅣ:全浸 δ1mm初期大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系(ConoSion)100806040200分子层数腐蚀速度Ⅳ50 60 70 80 90 100Ⅰ相对湿度%ⅠⅢⅡ洁净的,细磨过的铁表面上吸附的水膜厚度变化与空气相对湿度的关系水膜厚度 δ腐蚀速度ⅣⅢⅡⅠ水膜厚度大气腐蚀速度随金属表面水膜厚度的变化大气腐蚀的特点 大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系 大气腐蚀的三种类型 (1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀 当Rh100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大。 (3) 湿的大气腐蚀 当Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。 大气腐蚀的特点 氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位。在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。大气腐蚀氧扩散层厚度(?)氧还原反应速度(mA/cm2)1.21.00.80.60.40.2 0150150120906030析出H2或吸收O2的体种302010211 50 100 150 200 0 200 400 600(cm3/dm2) 水膜厚度(?)镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化 全浸