第八章-金屬腐蝕控制方法

1、1.1 .1 合理選用耐腐蝕材料合理選用耐腐蝕材料.2 .2 電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) .3 .3 緩蝕劑緩蝕劑 .4 .4 金屬表面覆蓋層金屬表面覆蓋層2材材 料料 界界 面面環(huán)環(huán) 境境選用耐選用耐蝕材料蝕材料覆蓋層覆蓋層技術(shù)技術(shù)電化學(xué)保電化學(xué)保護(hù)技術(shù)護(hù)技術(shù)緩蝕劑緩蝕劑4 4種基本防腐蝕技術(shù)的示意圖種基本防腐蝕技術(shù)的示意圖3.1 .1 合理選用耐腐蝕材料合理選用耐腐蝕材料4l設(shè)備的工作條件設(shè)備的工作條件介質(zhì)、溫度、壓力介質(zhì)、溫度、壓力l設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)l材料的性能材料的性能機(jī)械性能、耐蝕性能機(jī)械性能、耐蝕性能l材料的價(jià)格與來源材料的價(jià)格與來源合理選材，既考慮設(shè)備工

2、藝條件及生產(chǎn)中可能發(fā)生的變化，合理選材，既考慮設(shè)備工藝條件及生產(chǎn)中可能發(fā)生的變化，又要考慮材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等又要考慮材料結(jié)構(gòu)、性質(zhì)等58.1.1 8.1.1 純金屬的耐蝕性純金屬的耐蝕性 nFG在恒溫恒壓條件下，反應(yīng)的自由能與電動(dòng)勢或電位之間在恒溫恒壓條件下，反應(yīng)的自由能與電動(dòng)勢或電位之間可依據(jù)下式轉(zhuǎn)換：可依據(jù)下式轉(zhuǎn)換：純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負(fù)，則熱力學(xué)上越不穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負(fù)，則熱力學(xué)上越不穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)電極電位越正，則熱力學(xué)上越穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)電極電位越正，則熱力學(xué)上越穩(wěn)定6l不同的電極反應(yīng)（形成價(jià)數(shù)不同的離子）有不同的電位不同的電極反應(yīng)（形成價(jià)數(shù)不同的離子）有不同的電位

3、 l熱力學(xué)上的穩(wěn)定性不但取決于金屬本身，與腐蝕介質(zhì)有熱力學(xué)上的穩(wěn)定性不但取決于金屬本身，與腐蝕介質(zhì)有關(guān)關(guān) l除了熱力學(xué)穩(wěn)定性之外，考慮動(dòng)力學(xué)因素除了熱力學(xué)穩(wěn)定性之外，考慮動(dòng)力學(xué)因素 鈍化鈍化 鈍態(tài)鈍態(tài)致密的保護(hù)性良好的腐蝕產(chǎn)物膜致密的保護(hù)性良好的腐蝕產(chǎn)物膜 7金屬的耐蝕性與元素周期表金屬的耐蝕性與元素周期表l常見金屬在同一族中金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性隨元素的原子序常見金屬在同一族中金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性隨元素的原子序數(shù)增大而增加數(shù)增大而增加l最容易鈍化的金屬位于長周期的偶數(shù)列最容易鈍化的金屬位于長周期的偶數(shù)列IV、VI，原子內(nèi)電，原子內(nèi)電子層未被填滿子層未被填滿l最活性的金屬位于第最活性的金屬位于第I主

4、族，比較不穩(wěn)定的金屬位于第主族，比較不穩(wěn)定的金屬位于第II主主族族 活性增加穩(wěn)定性增大88.1.2 8.1.2 耐蝕材料的合金化原理和途徑耐蝕材料的合金化原理和途徑 RPPEEIacac00耐蝕合金化途徑的極化圖耐蝕合金化途徑的極化圖(a）提高陽極金屬的平衡電位；（）提高陽極金屬的平衡電位；（b）增加陰極極化率；（）增加陰極極化率；（c）增加陽極極化率；（增加陽極極化率；（d）加入易鈍化元素使之鈍化；（）加入易鈍化元素使之鈍化；（e）加入）加入強(qiáng)陰極性元素促進(jìn)陽極鈍化；（強(qiáng)陰極性元素促進(jìn)陽極鈍化；（f）增大腐蝕體系電阻）增大腐蝕體系電阻98.1.2.1 8.1.2.1 合金化提高熱力學(xué)穩(wěn)定性合

5、金化提高熱力學(xué)穩(wěn)定性l加入平衡電位較高的合金元素（通常為貴金屬），可加入平衡電位較高的合金元素（通常為貴金屬），可使合金的平衡電位升高，增加熱力學(xué)穩(wěn)定性使合金的平衡電位升高，增加熱力學(xué)穩(wěn)定性l 合金的電位與其成分的關(guān)系無法根據(jù)理論進(jìn)行計(jì)算合金的電位與其成分的關(guān)系無法根據(jù)理論進(jìn)行計(jì)算l塔曼定律或塔曼定律或n/8定律定律合金組分原子分?jǐn)?shù)為合金組分原子分?jǐn)?shù)為n/8（n=1,2,3,4）時(shí)，在某些腐蝕介質(zhì)中，腐蝕速度發(fā)生）時(shí)，在某些腐蝕介質(zhì)中，腐蝕速度發(fā)生顯著變化顯著變化 E0cE0a 腐蝕過程的推動(dòng)力腐蝕過程的推動(dòng)力通過合金化把通過合金化把E0a提高，對于非鈍化控制的提高，對于非鈍化控制的陽極活化溶

6、解過程，使腐蝕電流降低陽極活化溶解過程，使腐蝕電流降低提高金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性108.1.2.2 8.1.2.2 合金化阻滯陰極過程合金化阻滯陰極過程l陰極過程的阻滯取決于陰極去極化劑還陰極過程的阻滯取決于陰極去極化劑還原過程，合金化阻滯陰極過程可使腐蝕原過程，合金化阻滯陰極過程可使腐蝕減輕減輕（1）陰極過程受氧的擴(kuò)散控制的情況）陰極過程受氧的擴(kuò)散控制的情況l合金化很難改善耐蝕性能合金化很難改善耐蝕性能 l在海水中，不論鋼的組織是馬氏體還是在海水中，不論鋼的組織是馬氏體還是珠光體，是退火態(tài)還是冷加工狀態(tài)，是珠光體，是退火態(tài)還是冷加工狀態(tài)，是碳鋼、低合金鋼還是鑄鐵，腐蝕速度都

7、碳鋼、低合金鋼還是鑄鐵，腐蝕速度都是在是在0.13mma左右左右 增加陰極極化率增加陰極極化率Pc，使陰極反應(yīng)受阻，使陰極反應(yīng)受阻11l消除或減少陰極面積消除或減少陰極面積 減少陰極性組分或第二相夾雜減少陰極性組分或第二相夾雜的數(shù)量或面積的數(shù)量或面積增加陰極反應(yīng)電流密度增加陰極反應(yīng)電流密度增加陰極極化增加陰極極化程度程度 提高耐蝕性提高耐蝕性l提高陰極析氫過電位提高陰極析氫過電位 在合金中加入析氫過電位高的在合金中加入析氫過電位高的元素，增大析氫反應(yīng)的阻力元素，增大析氫反應(yīng)的阻力l工業(yè)工業(yè)Zn中常含有電位較高的中常含有電位較高的Fe或或Cu等金屬雜質(zhì)，由于等金屬雜質(zhì)，由于Fe、Cu的析氫過電位

8、較低，析氫反應(yīng)交換電流密度高，的析氫過電位較低，析氫反應(yīng)交換電流密度高，因而成為因而成為Zn在酸中腐蝕的有效陰極區(qū)，加速在酸中腐蝕的有效陰極區(qū)，加速Zn的腐蝕；的腐蝕；相反，加入析氫過電位高的相反，加入析氫過電位高的Cd或或Hg，由于增加了析氫，由于增加了析氫反應(yīng)的阻力，可使反應(yīng)的阻力，可使Zn的腐蝕速度顯著降低的腐蝕速度顯著降低 （）阻滯析氫腐蝕陰極方法（）阻滯析氫腐蝕陰極方法128.1.2.3 8.1.2.3 合金化阻滯陽極過程合金化阻滯陽極過程減少陽極相的面積減少陽極相的面積 加入易于鈍化的合金元素加入易于鈍化的合金元素 加入陰極性合金元素促進(jìn)陽極鈍化加入陰極性合金元素促進(jìn)陽極鈍化 增加

9、陽極極化率增加陽極極化率Pa，使陽極過程受阻，使陽極過程受阻13l基體是陰極，而第二相或合金中其它微小區(qū)基體是陰極，而第二相或合金中其它微小區(qū)域（如晶界）是陽極，減少陽極的面積，增域（如晶界）是陽極，減少陽極的面積，增加陽極極化電流密度，阻滯陽極過程的進(jìn)行，加陽極極化電流密度，阻滯陽極過程的進(jìn)行，提高合金的耐蝕性提高合金的耐蝕性l在海水中，在海水中，A1Mg合金中的第二相合金中的第二相Al2Mg3是陽極，隨著是陽極，隨著Al2Mg3 逐漸被腐蝕掉，陽極面逐漸被腐蝕掉，陽極面積減小，腐蝕速度降低積減小，腐蝕速度降低l實(shí)用合金中第二相是陽極的情況很少，大多實(shí)用合金中第二相是陽極的情況很少，大多數(shù)合

10、金中的第二相是陰極相數(shù)合金中的第二相是陰極相（）減少陽極相的面積（）減少陽極相的面積14l加入易鈍化的合金元素，提高合金的鈍化能加入易鈍化的合金元素，提高合金的鈍化能力，自然環(huán)境里保持鈍態(tài)力，自然環(huán)境里保持鈍態(tài)最有效的途徑最有效的途徑l工業(yè)合金的主要基體金屬（工業(yè)合金的主要基體金屬（Fe、Al、Mg、Ni等）在特定的條件下都能夠鈍化，但鈍化等）在特定的條件下都能夠鈍化，但鈍化能力還不夠高能力還不夠高l例如例如Fe要在強(qiáng)氧化性條件下才能自鈍化，要在強(qiáng)氧化性條件下才能自鈍化，而在一般的自然環(huán)境里（如大氣、水介質(zhì)）而在一般的自然環(huán)境里（如大氣、水介質(zhì)）不鈍化不鈍化l若加入易鈍化的合金元素若加入易鈍化

11、的合金元素Cr的量超過的量超過12時(shí)，便可在自然環(huán)境里保持鈍態(tài)，即所謂的時(shí)，便可在自然環(huán)境里保持鈍態(tài)，即所謂的不銹鋼不銹鋼（）加入易于鈍化的合金元素（）加入易于鈍化的合金元素15l對于有可能鈍化的腐蝕體系（合金與腐蝕環(huán)對于有可能鈍化的腐蝕體系（合金與腐蝕環(huán)境），加入強(qiáng)陰極性合金元素，提高陰極效境），加入強(qiáng)陰極性合金元素，提高陰極效率，使腐蝕電位正移，合金進(jìn)入穩(wěn)定的鈍化率，使腐蝕電位正移，合金進(jìn)入穩(wěn)定的鈍化區(qū)區(qū) l可加入的陰極性合金元素主要是一些電位較可加入的陰極性合金元素主要是一些電位較正的金屬，如正的金屬，如Pd、Pt及其它及其它Pt族金屬族金屬（）加入陰極性合金元素促進(jìn)陽極鈍化（）加入陰極

12、性合金元素促進(jìn)陽極鈍化16l與易鈍化元素的合金化（如與易鈍化元素的合金化（如Fe中加中加Cr）需要）需要加入較大量合金組分不同，加入陰極性元素加入較大量合金組分不同，加入陰極性元素的合金化只需很少（的合金化只需很少（0.10.5），二者），二者同時(shí)加入，將是獲得高耐蝕合金的最有效方同時(shí)加入，將是獲得高耐蝕合金的最有效方法法l這種方法只適用于可鈍化的腐蝕體系。例如這種方法只適用于可鈍化的腐蝕體系。例如灰口鑄鐵中含有石墨，在灰口鑄鐵中含有石墨，在20的的10硝酸中，硝酸中，石墨的存在使基體石墨的存在使基體Fe處于鈍態(tài)。而碳鋼則不處于鈍態(tài)。而碳鋼則不能自鈍化，在鹽酸中，能自鈍化，在鹽酸中，F(xiàn)e無法鈍

13、化，石墨反無法鈍化，石墨反而使腐蝕增加而使腐蝕增加 178.1.2.4 8.1.2.4 合金化增大腐蝕體系的電阻合金化增大腐蝕體系的電阻l與基體金屬形成固溶體，合金滿足對力學(xué)性與基體金屬形成固溶體，合金滿足對力學(xué)性能的要求能的要求l生成的含有這些元素的腐蝕產(chǎn)物不溶于腐蝕生成的含有這些元素的腐蝕產(chǎn)物不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻較高、致密完整介質(zhì)、電阻較高、致密完整l典型的應(yīng)用：加入典型的應(yīng)用：加入Cu、P、Cr等元素的低合等元素的低合金耐候鋼金耐候鋼 加入合金中的一些元素能夠促使合金表面生成具有保加入合金中的一些元素能夠促使合金表面生成具有保護(hù)作用的腐蝕產(chǎn)物，降低腐蝕電流護(hù)作用的腐蝕產(chǎn)物，降低腐蝕電流對

14、合金元素和腐蝕產(chǎn)物的要求對合金元素和腐蝕產(chǎn)物的要求18特特 征征提高合金耐蝕性的機(jī)理提高合金耐蝕性的機(jī)理實(shí)實(shí) 例例減少體系減少體系熱力學(xué)熱力學(xué)不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性用用Au使使Cu合金化，合金化，Cu使使Ni合金化，合金化，Ni使使Cr鋼合金化鋼合金化增大增大陰極陰極控制控制減少合金陰極區(qū)的面積減少合金陰極區(qū)的面積提高提高Zn、A1、Fe等金屬的純度，可增加在等金屬的純度，可增加在HCl及及H2SO4中的穩(wěn)定性及中的穩(wěn)定性及Mg在在NaCl中的穩(wěn)定性中的穩(wěn)定性使合金中的陰極性雜質(zhì)轉(zhuǎn)入固溶體使合金中的陰極性雜質(zhì)轉(zhuǎn)入固溶體如硬鋁的淬火等如硬鋁的淬火等提高陰極析

15、氫過電位提高陰極析氫過電位工業(yè)工業(yè)Zn的的汞汞齊化；用齊化；用Cd使工業(yè)使工業(yè)Zn合金化合金化用用Mn使使Mg及及Mg合金合金化；合金合金化；As使黃銅合金化使黃銅合金化增大增大陽極陽極控制控制提高合金提高合金陽極陽極可鈍性可鈍性的合金化的合金化Cr使使Fe、Ni或或FeNi合金的合金化。合金的合金化。Ti、Nb、Ta使不銹鋼合金化；鑄鐵中加入使不銹鋼合金化；鑄鐵中加入Si在合金中添加在合金中添加活性的陰極元素活性的陰極元素(在能鈍化的條件下在能鈍化的條件下)加入少量的加入少量的Cu、Pd、Pt使不銹鋼合金化使不銹鋼合金化Pd、Pt或或Ru使使Ti及其合金的合金化及其合金的合金化Pt使使Nb及

16、及NbTa合金的合金化合金的合金化Pd使使Pb及其合金的合金化及其合金的合金化減小陽極面積減小陽極面積減小減小AlMg合金第二相合金第二相A12Mg3面積面積精煉提高合金純凈度，減少晶界雜質(zhì)偏析精煉提高合金純凈度，減少晶界雜質(zhì)偏析熱處理使晶界變細(xì)熱處理使晶界變細(xì)消除應(yīng)力退火消除應(yīng)力退火創(chuàng)造具有比較完創(chuàng)造具有比較完整的保護(hù)性產(chǎn)物整的保護(hù)性產(chǎn)物覆蓋膜覆蓋膜的合金的合金引入能促進(jìn)在合金表面引入能促進(jìn)在合金表面形成較為緊密的形成較為緊密的保護(hù)膜的組分保護(hù)膜的組分Cu中加中加Al，Cu中加中加Zn，不銹鋼中加入，不銹鋼中加入Mo以提高以提高其對含有其對含有Cl溶液的穩(wěn)定性溶液的穩(wěn)定性在低合金鋼中加入在低

17、合金鋼中加入Cu為提高熱穩(wěn)定性在為提高熱穩(wěn)定性在Fe中加入中加入Cr、Al、Si等元素等元素198.1.3 8.1.3 耐蝕合金設(shè)計(jì)特點(diǎn)耐蝕合金設(shè)計(jì)特點(diǎn)l腐蝕過程復(fù)雜，研制耐蝕合金途徑多腐蝕過程復(fù)雜，研制耐蝕合金途徑多l(xiāng)根據(jù)環(huán)境選擇最適宜的合金或者研制新的耐蝕合金根據(jù)環(huán)境選擇最適宜的合金或者研制新的耐蝕合金l合金成分變化的目的是在給定的條件下，增強(qiáng)合金耐蝕合金成分變化的目的是在給定的條件下，增強(qiáng)合金耐蝕性的主要控制因素性的主要控制因素20.2 .2 電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù) 21采取三種措施使采取三種措施使B B處金屬離開腐蝕區(qū)處金屬離開腐蝕區(qū) l升高電位：升高電位：使使B B點(diǎn)向上移點(diǎn)向上移動(dòng)到

18、鈍化區(qū)動(dòng)到鈍化區(qū)陽極鈍陽極鈍化保護(hù)技術(shù)化保護(hù)技術(shù)l提高溶液的提高溶液的pHpH：使使B B點(diǎn)向點(diǎn)向右移動(dòng)到鈍化區(qū)右移動(dòng)到鈍化區(qū)自自鈍化技術(shù)鈍化技術(shù)l降低電位：降低電位：使使B B點(diǎn)向下移點(diǎn)向下移動(dòng)到穩(wěn)定區(qū)動(dòng)到穩(wěn)定區(qū)陰極保陰極保護(hù)技術(shù)護(hù)技術(shù)Fe-HFe-H2 2O O體系電位體系電位pHpH圖圖22陰極保護(hù)陰極保護(hù) 利用外加電流或犧牲陽極法對金屬施加外利用外加電流或犧牲陽極法對金屬施加外加陰極電流以減小或防止金屬腐蝕的一種電化學(xué)保護(hù)方法加陰極電流以減小或防止金屬腐蝕的一種電化學(xué)保護(hù)方法8.2.1 8.2.1 陰極保護(hù)陰極保護(hù)陰極保護(hù)示意圖陰極保護(hù)示意圖(a)(a)腐蝕電池腐蝕電池(b)(b)陰極

19、保護(hù)陰極保護(hù)AA陽極，陽極，CC陰極，陰極，AAAA輔助陽極輔助陽極238.2.2 8.2.2 陰極保護(hù)的原理陰極保護(hù)的原理EcorrcorricorrcorrEc cdic cEa asia aFeFeHClHCl陽極：陽極： Fe FeFe Fe2+ 2+ + 2e+ 2e 陰極：陰極： 2H+ 2e H2ia aic c當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)cacorriiicorrEE iE24當(dāng)當(dāng)被保護(hù)金屬陰極極化到腐蝕微電池的陽被保護(hù)金屬陰極極化到腐蝕微電池的陽極極平衡電位平衡電位 時(shí)此時(shí)時(shí)此時(shí) 為零，金屬得到了完全保護(hù)為零，金屬得到了完全保護(hù)Ecorrcorricorrcorrip pEa a

20、sEc cdE Ea aia aic cia a當(dāng)通以外加陰極電流使金屬從腐蝕電位由當(dāng)通以外加陰極電流使金屬從腐蝕電位由E Ec c極化至極化至E E1 1時(shí)，金時(shí)，金屬微電池陽極腐蝕電流由屬微電池陽極腐蝕電流由i icorrcorr降低至降低至i ia1a1，微陰極電流為，微陰極電流為i ic1c1，外加陰極電流為外加陰極電流為i id dic1 1E1 1cia1 111acdiiiEiFeFeeIZnZnHClHCl25l向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)使金屬氧化反應(yīng)( (失電子反應(yīng)失電子反應(yīng)) )受到抑制。金屬氧

21、化反受到抑制。金屬氧化反應(yīng)速度降低到零，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)應(yīng)速度降低到零，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng) 268.2.3 8.2.3 陰極保護(hù)的主要參數(shù)陰極保護(hù)的主要參數(shù) 保護(hù)電位對應(yīng)的外加極化電流保護(hù)電位對應(yīng)的外加極化電流密度密度保護(hù)電位保護(hù)電位E Eprpr陰極保護(hù)時(shí)使金屬停止腐蝕所需的電位陰極保護(hù)時(shí)使金屬停止腐蝕所需的電位使金屬的腐蝕速度降低到零，達(dá)到使金屬的腐蝕速度降低到零，達(dá)到“完全保護(hù)完全保護(hù)”(”(即保護(hù)即保護(hù)度度P =100%)P =100%)，即取即取E Eprpr = E = Ee,ae,a（陽極反應(yīng)平衡電位）為保護(hù)（陽極反應(yīng)平衡電位）為保護(hù)電位電位最小保護(hù)電流

22、密度最小保護(hù)電流密度i iprpr271 1保護(hù)電位的確定保護(hù)電位的確定金屬在給定電解質(zhì)溶液中的平衡電位金屬在給定電解質(zhì)溶液中的平衡電位保護(hù)電位保護(hù)電位l鐵在腐蝕時(shí)，溶于溶液中成為兩價(jià)離子鐵在腐蝕時(shí)，溶于溶液中成為兩價(jià)離子, ,鐵離子同氫鐵離子同氫氧根離子相互作用，生成難溶的氫氧化亞鐵氧根離子相互作用，生成難溶的氫氧化亞鐵Fe2+ 2OH- Fe(OH)2 （沉淀反應(yīng)）沉淀反應(yīng)） lg0295. 0441. 02/2FeEFeFe)()0591. 005. 0(2/SHEVpHEFeFel對于對于pHpH值值=5.5-10=5.5-10的介質(zhì)，計(jì)算得出鐵的保護(hù)電位在的介質(zhì)，計(jì)算得出鐵的保護(hù)電位

23、在- -0.380.38至至-0.64V(SHE) -0.64V(SHE) Fe Fe2+ 2e22OHFeKsp28l從保護(hù)效果來講，從保護(hù)效果來講，E Eprpr越負(fù)越好越負(fù)越好l析氫反應(yīng)的影響析氫反應(yīng)的影響析氫使極化電流密度迅速增大，析氫使極化電流密度迅速增大，保護(hù)效益降低；析氫還可能造成對設(shè)備金屬材料的危保護(hù)效益降低；析氫還可能造成對設(shè)備金屬材料的危害，如氫脆問題，以及對金屬表面涂層的破壞害，如氫脆問題，以及對金屬表面涂層的破壞確定保護(hù)電位時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)方面的因素確定保護(hù)電位時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)方面的因素29l比最小保護(hù)電流密度小，則不能達(dá)到完全保護(hù)比最小保護(hù)電流密度小，則不能達(dá)到完全保護(hù)l過大

24、，耗電量大，不經(jīng)濟(jì)；超過一定范圍時(shí)，保護(hù)作過大，耗電量大，不經(jīng)濟(jì)；超過一定范圍時(shí)，保護(hù)作用降低，即過保護(hù)用降低，即過保護(hù)l正保護(hù)效應(yīng)正保護(hù)效應(yīng)由于外加陰極極化而使金屬本身微電由于外加陰極極化而使金屬本身微電池腐蝕減小的現(xiàn)象池腐蝕減小的現(xiàn)象l負(fù)保護(hù)效應(yīng)負(fù)保護(hù)效應(yīng)由于外加陰極極化而使金屬本身微電由于外加陰極極化而使金屬本身微電池腐蝕更嚴(yán)重的現(xiàn)象池腐蝕更嚴(yán)重的現(xiàn)象 （過保護(hù)）（過保護(hù)）保護(hù)電流密度的確定保護(hù)電流密度的確定過保護(hù)原因過保護(hù)原因l過大的外加陰極電流密度導(dǎo)致溶液中過大的外加陰極電流密度導(dǎo)致溶液中H H+ +在被保護(hù)金屬在被保護(hù)金屬上放電，析出的上放電，析出的H H2 2促使溶液中促使溶液中

25、PHPH升高，破壞金屬表面升高，破壞金屬表面的保護(hù)涂層的保護(hù)涂層l析出的氫原子可能導(dǎo)致鋼鐵的氫脆析出的氫原子可能導(dǎo)致鋼鐵的氫脆303 3最小保護(hù)電流密度的影響因素最小保護(hù)電流密度的影響因素l最小保護(hù)電流密度取決于被保護(hù)金屬種類、表面狀態(tài)（有最小保護(hù)電流密度取決于被保護(hù)金屬種類、表面狀態(tài)（有無保護(hù)膜、膜的完整程度）、介質(zhì)條件（組成、濃度、溫?zé)o保護(hù)膜、膜的完整程度）、介質(zhì)條件（組成、濃度、溫度、流速）度、流速）l介質(zhì)的腐蝕性越強(qiáng)，陰極極化程度越低，需要的保護(hù)電流介質(zhì)的腐蝕性越強(qiáng)，陰極極化程度越低，需要的保護(hù)電流密度越大密度越大l增加腐蝕速度、降低陰極極化的因素，如溫度升高、壓力增加腐蝕速度、降低陰

26、極極化的因素，如溫度升高、壓力增大、流速加快等，都使最小保護(hù)電流密度增加增大、流速加快等，都使最小保護(hù)電流密度增加l最小保護(hù)電流密度由實(shí)驗(yàn)測得最小保護(hù)電流密度由實(shí)驗(yàn)測得318.2.4 8.2.4 陰極保護(hù)方法陰極保護(hù)方法( (根據(jù)外電流供給的方式不同根據(jù)外電流供給的方式不同) )外加陰極電流法外加陰極電流法犧牲陽極法犧牲陽極法被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極連接，通被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極連接，通過外加陰極電流使金屬陰極極化的方法過外加陰極電流使金屬陰極極化的方法被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)上連接電位更負(fù)的金屬作為被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)上連接電位更負(fù)的金屬作為犧牲陽極，所需保護(hù)電流是由犧牲陽極的溶犧牲陽極，所需保護(hù)電流

27、是由犧牲陽極的溶解所提供解所提供32犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法箭頭表示電流方向箭頭表示電流方向被保護(hù)設(shè)備被保護(hù)設(shè)備接線盒接線盒犧牲犧牲陽極陽極腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì).2.4.1 .2.4.1 犧牲陽極陰極保護(hù)犧牲陽極陰極保護(hù)犧牲陽極法陰極保護(hù)示意圖犧牲陽極法陰極保護(hù)示意圖33埋地管道犧牲陽極法陰極保護(hù)示意圖埋地管道犧牲陽極法陰極保護(hù)示意圖34犧牲陽極的形式種類犧牲陽極的形式種類35施工現(xiàn)場施工現(xiàn)場- -陽極和管道通電焊接陽極和管道通電焊接36陰極保護(hù)測試裝置陰極保護(hù)測試裝置 37犧牲陽極材料的要求犧牲陽極材料的要求l陽極的電位要足夠負(fù)，即在負(fù)荷的情況下，它與被保護(hù)陽極的電位要足夠負(fù)，即在負(fù)荷的情況

28、下，它與被保護(hù)金屬之間的有效電位差（驅(qū)動(dòng)電位）要大金屬之間的有效電位差（驅(qū)動(dòng)電位）要大l使用過程中電位要穩(wěn)定，陽極極化要小，表面不產(chǎn)生高使用過程中電位要穩(wěn)定，陽極極化要小，表面不產(chǎn)生高阻抗，溶解均勻阻抗，溶解均勻l單位質(zhì)量的陽極材料所發(fā)生的電量要大，即每產(chǎn)生單位質(zhì)量的陽極材料所發(fā)生的電量要大，即每產(chǎn)生1 1A.hA.h的電量所溶解的陽極材料的質(zhì)量要小的電量所溶解的陽極材料的質(zhì)量要小l自腐蝕電流?。宏枠O上陽極反應(yīng)電流應(yīng)大部分流到受保自腐蝕電流?。宏枠O上陽極反應(yīng)電流應(yīng)大部分流到受保護(hù)的陰極，少量在陽極上發(fā)生陰極反應(yīng)，即電流效率高護(hù)的陰極，少量在陽極上發(fā)生陰極反應(yīng)，即電流效率高l鑄造、成型加工容易，

29、來源充分，價(jià)格便宜鑄造、成型加工容易，來源充分，價(jià)格便宜 常用的犧牲陽極材料常用的犧牲陽極材料鋁合金鋁合金鎂合金鎂合金鋅合金鋅合金38犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的填充料犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的填充料 l減小電流流通時(shí)的電阻：電流大，效率高減小電流流通時(shí)的電阻：電流大，效率高l阻止在犧牲陽極表面形成鈍化層，避免電位增加阻止在犧牲陽極表面形成鈍化層，避免電位增加l使?fàn)奚枠O溶解均勻使?fàn)奚枠O溶解均勻 填充料填充料犧牲陽極用于保護(hù)地下金屬構(gòu)件時(shí)，往犧牲陽極用于保護(hù)地下金屬構(gòu)件時(shí)，往往在其周圍填充一層導(dǎo)電性良好的物料往在其周圍填充一層導(dǎo)電性良好的物料作用作用填充料的組成填充料的組成膨潤土膨潤土石膏石膏硅藻土硅

30、藻土硫酸鈉硫酸鈉使陽極腐蝕均勻使陽極腐蝕均勻保持水分保持水分降低電阻率降低電阻率398.2.4.28.2.4.2 外加電流陰極保護(hù)外加電流陰極保護(hù)外加電流外加電流陰極保護(hù)陰極保護(hù)被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極連接，通被保護(hù)金屬與直流電源的負(fù)極連接，通過外加陰極電流使金屬陰極極化的方法過外加陰極電流使金屬陰極極化的方法外加電流保護(hù)法外加電流保護(hù)法箭頭表示電流方向箭頭表示電流方向+ -直流電源直流電源輔輔助助陽陽極極腐腐蝕蝕介介質(zhì)質(zhì)被保護(hù)設(shè)備被保護(hù)設(shè)備外加電流法陰極保護(hù)示意圖外加電流法陰極保護(hù)示意圖40 管道外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)管道外加電流法陰極保護(hù)系統(tǒng)41（）輔助陽極材料（）輔助陽極材料 l導(dǎo)電性

31、能良好，陽極與電解液之間的電阻率低導(dǎo)電性能良好，陽極與電解液之間的電阻率低l排流量大排流量大l耐腐蝕，消耗量小，壽命長耐腐蝕，消耗量小，壽命長l具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨損，耐沖擊和震動(dòng)，可靠性高具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨損，耐沖擊和震動(dòng)，可靠性高l易于加工成各種形狀易于加工成各種形狀l材料易獲得，價(jià)格便宜材料易獲得，價(jià)格便宜在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中與直流電源正極連接在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中與直流電源正極連接的外加電極稱為輔助陽極，其作用是使電流從陽的外加電極稱為輔助陽極，其作用是使電流從陽極經(jīng)過介質(zhì)流到被保護(hù)結(jié)構(gòu)的表面上極經(jīng)過介質(zhì)流到被保護(hù)結(jié)構(gòu)的表面上輔助陽極材料性能輔助陽極材料性能輔助陽輔助陽

32、極材料極材料42（）參比電極（）參比電極 l在長期使用時(shí)電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，不易極化在長期使用時(shí)電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，不易極化l容易制作，安裝和使用方便容易制作，安裝和使用方便l使用壽命長，并有一定的機(jī)械強(qiáng)度使用壽命長，并有一定的機(jī)械強(qiáng)度用來測量被保護(hù)結(jié)構(gòu)的電位并向控制系統(tǒng)傳用來測量被保護(hù)結(jié)構(gòu)的電位并向控制系統(tǒng)傳送訊號，以便調(diào)節(jié)保護(hù)電流的大小，使結(jié)構(gòu)送訊號，以便調(diào)節(jié)保護(hù)電流的大小，使結(jié)構(gòu)的電位處于給定的范圍內(nèi)的電位處于給定的范圍內(nèi)參比電極必須具有下列性能參比電極必須具有下列性能參比電極參比電極常用的參比電極常用的參比電極銀銀/氯化銀電極氯化銀電極鋅及鋅合金電極鋅及鋅合金電極銅銅/硫酸銅電極硫酸銅

33、電極甘汞電極甘汞電極（中性介質(zhì)）（中性介質(zhì)）（土壤、中性介質(zhì)）（土壤、中性介質(zhì)）（Cl-穩(wěn)定的中性介質(zhì)）穩(wěn)定的中性介質(zhì)）43l 電流和電壓可調(diào)電流和電壓可調(diào)l 適用范圍廣適用范圍廣l 用于要求大電流的情況用于要求大電流的情況l 使用不溶性陽極時(shí)裝置耐久使用不溶性陽極時(shí)裝置耐久. . 外加電流的陰極保護(hù)外加電流的陰極保護(hù)(1)(1)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)(2)(2)缺點(diǎn)缺點(diǎn)l 需要經(jīng)常檢修和維護(hù)需要經(jīng)常檢修和維護(hù)l 要求有直流電源設(shè)備要求有直流電源設(shè)備l 可能產(chǎn)生干擾腐蝕可能產(chǎn)生干擾腐蝕8.2.4.38.2.4.3 外加電流與犧牲陽極法陰極保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)外加電流與犧牲陽極法陰極保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)44(1)(1)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)

34、點(diǎn)(2)(2)缺點(diǎn)缺點(diǎn)2. 2. 犧牲陽極的陰極保護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)l 不用外加電流，適用于電源困難場合不用外加電流，適用于電源困難場合l 施工簡單，管理方便施工簡單，管理方便l 對附近設(shè)備無干擾，適用于需要局部保護(hù)的地方對附近設(shè)備無干擾，適用于需要局部保護(hù)的地方l 產(chǎn)生的有效電位差和輸出電流量有限，適用于需要產(chǎn)生的有效電位差和輸出電流量有限，適用于需要小電流的場合小電流的場合l 調(diào)節(jié)電流困難調(diào)節(jié)電流困難l 陽極消耗大，需要定期更換陽極消耗大，需要定期更換458.2.5 8.2.5 最佳保護(hù)參數(shù)最佳保護(hù)參數(shù) (1)(1)保護(hù)程度保護(hù)程度P P%100)/(1 %100CorracorraCo

35、rriiiiiP%100)/(applaCorrcorrappliiiiiPZ(2)(2)保護(hù)效率保護(hù)效率Z Zcorriai未加陰極保護(hù)時(shí)金屬的腐蝕電流密度未加陰極保護(hù)時(shí)金屬的腐蝕電流密度陰極保護(hù)時(shí)金屬的腐蝕電流密度陰極保護(hù)時(shí)金屬的腐蝕電流密度appli陰極保護(hù)時(shí)外加的電流密度陰極保護(hù)時(shí)外加的電流密度46(3)(3)陰極保護(hù)時(shí)電位的負(fù)移陰極保護(hù)時(shí)電位的負(fù)移( (E)E)/lg(3 . 2aCorriiFRTEli ia a/i/icorrcorr的減小以及的減小以及i iapplappl/i/icorrcorr的增大，的增大，E E增加，增加，P P卻不斷提卻不斷提高，而高，而Z Z卻隨之下

36、降卻隨之下降l達(dá)到完全的保護(hù)，不一定是適宜的達(dá)到完全的保護(hù)，不一定是適宜的l保護(hù)程度還受到一些因素的限制，例如電極電位和電流密保護(hù)程度還受到一些因素的限制，例如電極電位和電流密度等度等l在被保護(hù)結(jié)構(gòu)表面上電流密度的分布往往是不均勻的。所在被保護(hù)結(jié)構(gòu)表面上電流密度的分布往往是不均勻的。所以在靠近陽極和遠(yuǎn)離陽極的地方，這些參數(shù)的值會(huì)有顯著以在靠近陽極和遠(yuǎn)離陽極的地方，這些參數(shù)的值會(huì)有顯著的差別的差別47(4)(4)實(shí)施陰極保護(hù)的一般過程實(shí)施陰極保護(hù)的一般過程測量陰極極測量陰極極化曲線化曲線確定保護(hù)電位和確定保護(hù)電位和相應(yīng)的保護(hù)電流相應(yīng)的保護(hù)電流密度密度計(jì)算保護(hù)度計(jì)算保護(hù)度 （失重法）（失重法）48

37、8.2.6 8.2.6 陰極保護(hù)應(yīng)用范圍陰極保護(hù)應(yīng)用范圍l腐蝕體系的陰極極化率大，陽極極化率小腐蝕體系的陰極極化率大，陽極極化率小( (即陰極極化曲線即陰極極化曲線陡而陽極極化曲線平陡而陽極極化曲線平) )，則隨著電位負(fù)移，金屬腐蝕速度減，則隨著電位負(fù)移，金屬腐蝕速度減小快，而保護(hù)電流密度增加慢，保護(hù)效益也就較大小快，而保護(hù)電流密度增加慢，保護(hù)效益也就較大49陽極保護(hù)陽極保護(hù) 在一定的電解質(zhì)溶液中將金屬進(jìn)行陽極極化在一定的電解質(zhì)溶液中將金屬進(jìn)行陽極極化至一定電位，如果在此電位下金屬能至一定電位，如果在此電位下金屬能建立起建立起鈍態(tài)鈍態(tài)并并維持鈍態(tài)維持鈍態(tài)，則陽極過程受到抑制，使，則陽極過程受到

38、抑制，使金屬的腐蝕速度顯著降低，設(shè)備得到保護(hù)金屬的腐蝕速度顯著降低，設(shè)備得到保護(hù)8.2.7 8.2.7 陽極保護(hù)陽極保護(hù)(anodic protection)(anodic protection)501243- +陽極保護(hù)示意圖陽極保護(hù)示意圖11直流電源直流電源 22被保護(hù)設(shè)備被保護(hù)設(shè)備 33輔助陰極輔助陰極 44腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)511. 陽極保護(hù)的原理陽極保護(hù)的原理利用某些金屬陽極極化時(shí)能夠變成利用某些金屬陽極極化時(shí)能夠變成鈍態(tài)鈍態(tài)的現(xiàn)象的現(xiàn)象陽極保護(hù)的關(guān)鍵陽極保護(hù)的關(guān)鍵使使金屬表面建立鈍態(tài)并維持鈍態(tài)金屬表面建立鈍態(tài)并維持鈍態(tài)l判斷腐蝕體系能否采用陽極保護(hù)，先利用恒電位法測得判斷腐蝕體系能否

39、采用陽極保護(hù)，先利用恒電位法測得它的陽極極化曲線，如果陽極極化曲線有鈍化特征，則它的陽極極化曲線，如果陽極極化曲線有鈍化特征，則有可能采用陽極保護(hù)技術(shù)有可能采用陽極保護(hù)技術(shù)52活化區(qū)鈍化區(qū)過鈍化區(qū)活化鈍化過渡區(qū)ippEppEpEptEK，MABCDEip金屬鈍化過程的陽極極化曲線金屬鈍化過程的陽極極化曲線532. 2. 陽極保護(hù)的主要參數(shù)陽極保護(hù)的主要參數(shù) 致鈍電流密度致鈍電流密度維鈍電流密度維鈍電流密度鈍化區(qū)的電位范圍鈍化區(qū)的電位范圍54（1 1）致鈍電流密度）致鈍電流密度 l如鈍化時(shí)間越長，所需電流密度越小如鈍化時(shí)間越長，所需電流密度越小 l如鈍化時(shí)間越短，所需要的電流密度越大如鈍化時(shí)間越

40、短，所需要的電流密度越大鈍化膜的生成需要一定的電量鈍化膜的生成需要一定的電量（2）維鈍電流密度）維鈍電流密度 l穩(wěn)定鈍化區(qū)電位下的外電流密度，是使金屬在給定環(huán)穩(wěn)定鈍化區(qū)電位下的外電流密度，是使金屬在給定環(huán)境條件下維持鈍態(tài)所需的電流密度境條件下維持鈍態(tài)所需的電流密度 l維鈍電流密度即金屬的腐蝕電流密度，反映出陽極保維鈍電流密度即金屬的腐蝕電流密度，反映出陽極保護(hù)的效果護(hù)的效果l維鈍電流密度反應(yīng)電能消耗的大小維鈍電流密度反應(yīng)電能消耗的大小 55（3）鈍化區(qū)電位范圍）鈍化區(qū)電位范圍 l鈍化區(qū)的電位范圍反應(yīng)在陽極保護(hù)過程中允許被保護(hù)金鈍化區(qū)的電位范圍反應(yīng)在陽極保護(hù)過程中允許被保護(hù)金屬的電位變化的范圍屬

41、的電位變化的范圍l鈍化區(qū)的范圍越寬，在操作運(yùn)行的過程中不會(huì)受外界電鈍化區(qū)的范圍越寬，在操作運(yùn)行的過程中不會(huì)受外界電位的變化造成金屬的活化或過鈍化位的變化造成金屬的活化或過鈍化 563. 3. 陽極保護(hù)的應(yīng)用條件陽極保護(hù)的應(yīng)用條件 l致鈍電流密度不應(yīng)過大致鈍電流密度不應(yīng)過大鈍化時(shí)間長，造成金屬的活鈍化時(shí)間長，造成金屬的活化溶解化溶解l鈍化電位范圍不應(yīng)過小鈍化電位范圍不應(yīng)過小難于控制金屬的電位，受外難于控制金屬的電位，受外界的影響大，對外電源的要求高界的影響大，對外電源的要求高l維鈍電流密度應(yīng)小維鈍電流密度應(yīng)小如果維鈍電流密度大，金屬的腐如果維鈍電流密度大，金屬的腐蝕速度大，陽極保護(hù)的效果不好，且

42、電能的消耗大蝕速度大，陽極保護(hù)的效果不好，且電能的消耗大l致鈍電流密度過大、鈍化范圍過小，維鈍電流密度大，致鈍電流密度過大、鈍化范圍過小，維鈍電流密度大，不適合采用陽極保護(hù)方法不適合采用陽極保護(hù)方法574. 4. 陽極保護(hù)系統(tǒng)陽極保護(hù)系統(tǒng) 輔助陰極輔助陰極直流電源直流電源測量和控制保護(hù)電位的參比電極測量和控制保護(hù)電位的參比電極58（1 1） 輔助陰極輔助陰極 l輔助陰極連接在直流電源的負(fù)極，其作用是與電源、被輔助陰極連接在直流電源的負(fù)極，其作用是與電源、被保護(hù)設(shè)備（陽極）、設(shè)備內(nèi)的電解液一起構(gòu)成一個(gè)完整保護(hù)設(shè)備（陽極）、設(shè)備內(nèi)的電解液一起構(gòu)成一個(gè)完整的電回路的電回路l由于鈍化膜的電阻大，陽極保

43、護(hù)電流的分散效果好。電由于鈍化膜的電阻大，陽極保護(hù)電流的分散效果好。電流分散較好的強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，可使用較少數(shù)量的陰極流分散較好的強(qiáng)電解質(zhì)溶液中，可使用較少數(shù)量的陰極l在弱電解質(zhì)溶液中，溶液的導(dǎo)電性差，電流的分散能力在弱電解質(zhì)溶液中，溶液的導(dǎo)電性差，電流的分散能力差，要有較多數(shù)量的陰極，使電流能較均勻地分散到設(shè)差，要有較多數(shù)量的陰極，使電流能較均勻地分散到設(shè)備的各個(gè)部分，否則會(huì)造成局部過保護(hù)出現(xiàn)局部腐蝕備的各個(gè)部分，否則會(huì)造成局部過保護(hù)出現(xiàn)局部腐蝕59（2 2）參比電極）參比電極 l用途：測量和檢測被保護(hù)金屬的電極電位，確保金屬的用途：測量和檢測被保護(hù)金屬的電極電位，確保金屬的陽極電位位于鈍化

44、電位區(qū)間陽極電位位于鈍化電位區(qū)間l放置要求：放置離被保護(hù)的金屬電位最低點(diǎn)最近的地方放置要求：放置離被保護(hù)的金屬電位最低點(diǎn)最近的地方60（3）直流電源）直流電源 l為設(shè)備提供陽極保護(hù)電流，用于致鈍或維鈍為設(shè)備提供陽極保護(hù)電流，用于致鈍或維鈍l致鈍電流密度致鈍電流密度i i致鈍致鈍通常要比維鈍電流密度通常要比維鈍電流密度i i維鈍維鈍大大10102 210104 4倍，所以可用大容量整流器致鈍，用小容量電倍，所以可用大容量整流器致鈍，用小容量電源維鈍源維鈍在陽極保護(hù)中電源的作用在陽極保護(hù)中電源的作用61內(nèi)容內(nèi)容陰極保護(hù)陰極保護(hù)陽極保護(hù)陽極保護(hù)保護(hù)保護(hù)對象對象一切金屬（負(fù)效應(yīng)金屬除外）都一切金屬（負(fù)

45、效應(yīng)金屬除外）都可進(jìn)行陰極保護(hù)可進(jìn)行陰極保護(hù)只有能鈍化的金屬才能采用陽極只有能鈍化的金屬才能采用陽極保護(hù)保護(hù)腐蝕腐蝕速度速度陰極保護(hù)時(shí)，保護(hù)電流不代表腐陰極保護(hù)時(shí)，保護(hù)電流不代表腐蝕速度。只要電位控制得當(dāng)，金蝕速度。只要電位控制得當(dāng)，金屬可以停止腐蝕屬可以停止腐蝕陽極保護(hù)時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定鈍化后，陽極保護(hù)時(shí)，達(dá)到穩(wěn)定鈍化后，維鈍電流密度接近金屬的腐蝕速維鈍電流密度接近金屬的腐蝕速度，其腐蝕速度不可能降至零度，其腐蝕速度不可能降至零保護(hù)電保護(hù)電位偏離位偏離的影響的影響陰極保護(hù)時(shí)，電位偏離降低保護(hù)陰極保護(hù)時(shí)，電位偏離降低保護(hù)效率，不會(huì)加速腐蝕效率，不會(huì)加速腐蝕陽極保護(hù)時(shí)，保護(hù)電位偏離鈍化陽極保護(hù)時(shí)，保護(hù)

46、電位偏離鈍化電位會(huì)加速腐蝕電位會(huì)加速腐蝕氫脆氫脆陰極保護(hù)時(shí)，電位過負(fù)會(huì)產(chǎn)生氫陰極保護(hù)時(shí)，電位過負(fù)會(huì)產(chǎn)生氫脆脆陽極保護(hù)時(shí)，被保護(hù)設(shè)備不會(huì)出陽極保護(hù)時(shí)，被保護(hù)設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)氫脆，只在輔助陰極出現(xiàn)現(xiàn)氫脆，只在輔助陰極出現(xiàn)輔助輔助電極電極陰極保護(hù)時(shí)，輔助電極為陽極，陰極保護(hù)時(shí)，輔助電極為陽極，會(huì)發(fā)生溶解，在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中會(huì)發(fā)生溶解，在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中難以找到合適的陽極材料難以找到合適的陽極材料陽極保護(hù)時(shí)，輔助電極為陰極，陽極保護(hù)時(shí)，輔助電極為陰極，本身得到保護(hù)本身得到保護(hù)電源電源容量容量電源容量比較小電源容量比較小陽極保護(hù)時(shí)，要建立鈍態(tài)需要經(jīng)陽極保護(hù)時(shí)，要建立鈍態(tài)需要經(jīng)過電解腐蝕階段，使電流達(dá)到致過電解腐

47、蝕階段，使電流達(dá)到致鈍電流密度，導(dǎo)致陽極保護(hù)的電鈍電流密度，導(dǎo)致陽極保護(hù)的電源容量比陰極保護(hù)時(shí)大許多源容量比陰極保護(hù)時(shí)大許多陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較陰極保護(hù)與陽極保護(hù)的比較62.3 .3 緩蝕劑緩蝕劑 6300100%VVVV0無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度V有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度8.3.1 8.3.1 緩蝕劑緩蝕劑在腐蝕環(huán)境中以適當(dāng)濃度和形式在腐蝕環(huán)境中以適當(dāng)濃度和形式( (一般是很一般是很少的量少的量) )添加某種物質(zhì)，能使金屬的腐蝕速添加某種物質(zhì)，能使金屬的腐蝕速度大大降低，這種物質(zhì)就叫緩蝕劑度大大降低，這種物質(zhì)就叫緩蝕劑( (即腐蝕即腐蝕抑制

48、劑抑制劑) )緩蝕劑緩蝕劑緩蝕效率緩蝕效率648.3.2 8.3.2 緩蝕劑的種類緩蝕劑的種類（1 1）按作用機(jī)理分）按作用機(jī)理分陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑（危險(xiǎn)緩蝕劑（危險(xiǎn)緩蝕劑 ）陰極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑（安全緩蝕劑（安全緩蝕劑 ）混合型緩蝕劑混合型緩蝕劑靠阻礙陽極過程降低腐蝕反應(yīng)速度，靠阻礙陽極過程降低腐蝕反應(yīng)速度，使被保護(hù)金屬電位向正值方向移動(dòng)使被保護(hù)金屬電位向正值方向移動(dòng)靠阻礙陰極過程降低腐蝕反應(yīng)速度，靠阻礙陰極過程降低腐蝕反應(yīng)速度，使被保護(hù)金屬電位向負(fù)值方向移動(dòng)使被保護(hù)金屬電位向負(fù)值方向移動(dòng)同時(shí)阻礙陽極和陰極過程來降低腐同時(shí)阻礙陽極和陰極過程來降低腐蝕反應(yīng)速度，被保護(hù)金屬電位可能蝕反

49、應(yīng)速度，被保護(hù)金屬電位可能變化不大變化不大65 I Icorcor I Icorcor I I E EcorcorEEcorcor陰極極率陰極極率P Pc c增大增大IIcor cor I Icorcor I I 陰極極化陰極極化率率 P Pc c陽極陽極極化率極化率P Pa a都增大都增大IIcorcor I Icor cor I I 陽極極化率陽極極化率 P Pa a增大增大EEcorcorE EcorcorEEc coror E EcorcorE EE EE E陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑混合極型緩蝕劑混合極型緩蝕劑66（2 2）按保護(hù)膜的形式分）按保護(hù)膜的形式分氧化

50、膜形式氧化膜形式 （危險(xiǎn)緩蝕劑（危險(xiǎn)緩蝕劑 ）沉淀膜形式沉淀膜形式（安全緩蝕劑（安全緩蝕劑 ）吸附膜形式吸附膜形式靠生成致密氧化物膜降低腐蝕反應(yīng)靠生成致密氧化物膜降低腐蝕反應(yīng)速度速度靠沉淀反應(yīng)在金屬表面形成保護(hù)膜靠沉淀反應(yīng)在金屬表面形成保護(hù)膜來降低腐蝕反應(yīng)速度來降低腐蝕反應(yīng)速度緩蝕劑吸附在金屬表面，改變金屬緩蝕劑吸附在金屬表面，改變金屬表面性質(zhì)，從而防止腐蝕表面性質(zhì)，從而防止腐蝕67 三種緩蝕劑保護(hù)膜三種緩蝕劑保護(hù)膜緩蝕劑類型緩蝕劑類型保護(hù)膜示意圖保護(hù)膜示意圖膜的保護(hù)性能膜的保護(hù)性能氧化膜型氧化膜型薄而致密，與金屬結(jié)合牢固，薄而致密，與金屬結(jié)合牢固，保護(hù)效果好保護(hù)效果好沉淀膜型沉淀膜型厚而多孔

51、，與金屬結(jié)合較差，厚而多孔，與金屬結(jié)合較差，保護(hù)效果不好，可能造成結(jié)垢保護(hù)效果不好，可能造成結(jié)垢問題問題吸附膜型吸附膜型在酸性介質(zhì)中保護(hù)效果好，要在酸性介質(zhì)中保護(hù)效果好，要求金屬表面潔凈求金屬表面潔凈68（3 3）按使用環(huán)境分）按使用環(huán)境分水溶性和油溶性水溶性和油溶性中性和酸性中性和酸性液相和氣相液相和氣相69（4 4）按被保護(hù)材料分）按被保護(hù)材料分鋼鐵緩蝕劑鋼鐵緩蝕劑銅緩蝕劑銅緩蝕劑鋁緩蝕劑鋁緩蝕劑70l鈍化劑屬于陽極型緩蝕劑，能促使金屬表面轉(zhuǎn)變?yōu)殁g鈍化劑屬于陽極型緩蝕劑，能促使金屬表面轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，生成保護(hù)性的氧化物膜，使金屬腐蝕速度大大降態(tài)，生成保護(hù)性的氧化物膜，使金屬腐蝕速度大大降低低l

52、鈍化劑本身就具有氧化性，如鉻酸鹽、亞硝酸鹽鈍化劑本身就具有氧化性，如鉻酸鹽、亞硝酸鹽 , ,氧氧也是一種鈍化劑也是一種鈍化劑 l鈍化劑的緩蝕率很高，但用量必須足夠。如果加入劑鈍化劑的緩蝕率很高，但用量必須足夠。如果加入劑量不足，可能導(dǎo)致腐蝕加速或發(fā)生孔蝕，評價(jià)鈍化劑量不足，可能導(dǎo)致腐蝕加速或發(fā)生孔蝕，評價(jià)鈍化劑性能的一個(gè)重要指標(biāo)是性能的一個(gè)重要指標(biāo)是“臨界致鈍濃度臨界致鈍濃度”，即在給定，即在給定體系中使金屬鈍化所需的鈍化劑最低濃度體系中使金屬鈍化所需的鈍化劑最低濃度l臨界致鈍濃度愈小，鈍化劑性能愈好臨界致鈍濃度愈小，鈍化劑性能愈好 (1)(1)陽極型緩蝕劑陽極型緩蝕劑( (鈍化劑鈍化劑) )

53、8.3.3 8.3.3 常用的緩蝕劑常用的緩蝕劑71Elg i Elg i 陽 極 極 化陽 極 極 化曲 線 向 左曲 線 向 左下方移動(dòng)下方移動(dòng)陰極極化曲陰極極化曲線向右上方線向右上方移動(dòng)移動(dòng)促進(jìn)陰極反應(yīng)促進(jìn)陰極反應(yīng)抑制陽極反應(yīng)抑制陽極反應(yīng)鈍化劑的作用機(jī)理鈍化劑的作用機(jī)理72(2) (2) 陰極型緩蝕劑陰極型緩蝕劑 l陰極型緩蝕劑的作用在于增大腐蝕電池的陰極極化，陰極型緩蝕劑的作用在于增大腐蝕電池的陰極極化，使陰極反應(yīng)速度降低，從而減小金屬的腐蝕使陰極反應(yīng)速度降低，從而減小金屬的腐蝕 l有些陰極型緩蝕劑能減小氫離子還原反應(yīng)的交換電有些陰極型緩蝕劑能減小氫離子還原反應(yīng)的交換電流密度，使析氫反

54、應(yīng)變得困難流密度，使析氫反應(yīng)變得困難 。如硫化物、砷化物。如硫化物、砷化物等。這類化合物可能導(dǎo)致金屬的氫損傷等。這類化合物可能導(dǎo)致金屬的氫損傷( (氫鼓泡、氫氫鼓泡、氫脆等脆等) )，而且大都有毒，所以酸溶液中已很少使用，而且大都有毒，所以酸溶液中已很少使用l有些陰極型緩蝕劑能夠在腐蝕電池的陰極區(qū)形成沉有些陰極型緩蝕劑能夠在腐蝕電池的陰極區(qū)形成沉淀膜，使陰極區(qū)面積減小，陰極極化增強(qiáng)淀膜，使陰極區(qū)面積減小，陰極極化增強(qiáng)73（3 3）沉淀型緩蝕劑）沉淀型緩蝕劑 l指通過金屬表面形成沉淀膜來發(fā)揮作用的一類緩蝕指通過金屬表面形成沉淀膜來發(fā)揮作用的一類緩蝕劑劑l在沉淀型緩蝕劑中，聚磷酸鹽是重要的一類。目

55、前在沉淀型緩蝕劑中，聚磷酸鹽是重要的一類。目前應(yīng)用較多的三聚磷酸鈉應(yīng)用較多的三聚磷酸鈉(Na5P3O10)、六偏磷酸鈉六偏磷酸鈉(Na6P6O18)l沉淀型緩蝕劑常稱為沉淀型緩蝕劑常稱為“安全緩蝕劑安全緩蝕劑”，用量不足不，用量不足不會(huì)增加金屬的腐蝕會(huì)增加金屬的腐蝕l沉淀型緩蝕劑的保護(hù)效果一般不如鈍化劑沉淀型緩蝕劑的保護(hù)效果一般不如鈍化劑l有可能造成熱交換器表面結(jié)垢，影響傳熱有可能造成熱交換器表面結(jié)垢，影響傳熱 74（4 4）吸附型緩蝕劑）吸附型緩蝕劑 l吸附型緩蝕劑的緩蝕作用大多是通過在金屬表面形吸附型緩蝕劑的緩蝕作用大多是通過在金屬表面形成吸附膜來實(shí)現(xiàn)成吸附膜來實(shí)現(xiàn)l吸附型緩蝕劑大多含氮或

56、硫，或者二者都有，多為吸附型緩蝕劑大多含氮或硫，或者二者都有，多為有機(jī)物，如硫醇、硫醚有機(jī)物，如硫醇、硫醚 、胺類和有機(jī)胺的鹽類、胺類和有機(jī)胺的鹽類 、硫脲及其衍生物等硫脲及其衍生物等疏水基疏水基親水基親水基移動(dòng)障礙移動(dòng)障礙能量障礙能量障礙吸附型緩蝕劑在金屬表面吸附型緩蝕劑在金屬表面 形成的吸附膜模型形成的吸附膜模型75(a)(a)吸附膜的緩蝕作用機(jī)制吸附膜的緩蝕作用機(jī)制 l有機(jī)緩蝕劑都含有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)。前者是有機(jī)緩蝕劑都含有極性基團(tuán)和非極性基團(tuán)。前者是親水性的，后者是疏水性的親水性的，后者是疏水性的( (或親油性的或親油性的) )l極性基團(tuán)通過物理吸附或化學(xué)吸附作用吸附在金屬極性基團(tuán)

57、通過物理吸附或化學(xué)吸附作用吸附在金屬表面上，改變了金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質(zhì)，表面上，改變了金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質(zhì)，使能量狀態(tài)穩(wěn)定化，從而降低了腐蝕反應(yīng)傾向使能量狀態(tài)穩(wěn)定化，從而降低了腐蝕反應(yīng)傾向( (能量能量障礙障礙) )l同時(shí)，非極性基團(tuán)形成一層疏水性的保護(hù)膜，阻礙同時(shí)，非極性基團(tuán)形成一層疏水性的保護(hù)膜，阻礙腐蝕性物質(zhì)向金屬表面移動(dòng)腐蝕性物質(zhì)向金屬表面移動(dòng)( (移動(dòng)障礙移動(dòng)障礙) ) 76(b)(b)緩蝕機(jī)理主要有兩種類型緩蝕機(jī)理主要有兩種類型 l幾何復(fù)蓋效應(yīng)幾何復(fù)蓋效應(yīng)指吸附膜將金屬表面與酸溶液隔指吸附膜將金屬表面與酸溶液隔離開，在覆蓋了緩蝕劑吸附膜的金屬表面部分，電離開，在覆蓋

58、了緩蝕劑吸附膜的金屬表面部分，電極反應(yīng)不能進(jìn)行；而未覆蓋表面部分電極反應(yīng)按原極反應(yīng)不能進(jìn)行；而未覆蓋表面部分電極反應(yīng)按原來的歷程進(jìn)行來的歷程進(jìn)行 l負(fù)催化效應(yīng)負(fù)催化效應(yīng)指緩蝕劑覆蓋了金屬表面的活性位指緩蝕劑覆蓋了金屬表面的活性位置，使電極反應(yīng)的活化能位壘升高，電極反應(yīng)速度置，使電極反應(yīng)的活化能位壘升高，電極反應(yīng)速度降低降低 77（5 5）氣相緩蝕劑）氣相緩蝕劑( (VPI) VPI) l氣相緩蝕劑主要用于減輕金屬設(shè)備和部件的大氣腐氣相緩蝕劑主要用于減輕金屬設(shè)備和部件的大氣腐蝕。其作用機(jī)理是汽化以后，和空氣中的濕氣一起蝕。其作用機(jī)理是汽化以后，和空氣中的濕氣一起凝結(jié)在金屬表面，形成液膜凝結(jié)在金屬

59、表面，形成液膜 l為了使氣相緩蝕劑能有效發(fā)揮作用，使用空間應(yīng)當(dāng)為了使氣相緩蝕劑能有效發(fā)揮作用，使用空間應(yīng)當(dāng)是封閉的，如包裝箱、倉庫是封閉的，如包裝箱、倉庫l氣相緩蝕劑應(yīng)當(dāng)有比較大的蒸汽壓，容易揮發(fā)充滿氣相緩蝕劑應(yīng)當(dāng)有比較大的蒸汽壓，容易揮發(fā)充滿金屬設(shè)備所在空間金屬設(shè)備所在空間 78 8.3.4 8.3.4 緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng) l幾種物質(zhì)分別單獨(dú)加入介質(zhì)中時(shí)效果不大，甚至沒幾種物質(zhì)分別單獨(dú)加入介質(zhì)中時(shí)效果不大，甚至沒有緩蝕作用，而將它們按某種配方復(fù)合加入，則可有緩蝕作用，而將它們按某種配方復(fù)合加入，則可能產(chǎn)生很高的緩蝕效率。這種現(xiàn)象稱為緩蝕劑的協(xié)能產(chǎn)生很高的緩蝕效率。這種現(xiàn)象稱為緩

60、蝕劑的協(xié)同效應(yīng)同效應(yīng)( (或協(xié)同作用或協(xié)同作用) )l相反，復(fù)合加入時(shí)緩蝕效果反而降低，稱為負(fù)協(xié)同相反，復(fù)合加入時(shí)緩蝕效果反而降低，稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)效應(yīng)l協(xié)同效應(yīng)不是簡單的加和，而是相互促進(jìn)協(xié)同效應(yīng)不是簡單的加和，而是相互促進(jìn) 79 8.3.5 8.3.5 緩蝕劑緩蝕效果的評價(jià)方法緩蝕劑緩蝕效果的評價(jià)方法 （1 1）失重法）失重法 00100%VVVV0無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度V有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度緩蝕效率緩蝕效率80（2 2）電化學(xué)方法）電化學(xué)方法無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度無緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度有緩蝕劑時(shí)材料的腐蝕速度