電化學(xué)腐蝕的分類

1、電化學(xué)腐蝕的分類電化學(xué)腐蝕的分類 朱少朋朱少朋 學(xué)號：學(xué)號：0904021011電偶腐蝕 電偶腐蝕的定義：電偶腐蝕的定義： 兩種電極電位不同的金屬或合金相接觸并放兩種電極電位不同的金屬或合金相接觸并放入同一介質(zhì)中時，電位較負的金屬腐蝕加速，而入同一介質(zhì)中時，電位較負的金屬腐蝕加速，而電位較正的金屬腐蝕減緩（得到了保護）。由于電位較正的金屬腐蝕減緩（得到了保護）。由于同電極電勢較高的金屬接觸而引起腐蝕速度增大同電極電勢較高的金屬接觸而引起腐蝕速度增大的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，稱為的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，稱為電偶腐蝕電偶腐蝕或或雙金屬腐蝕、雙金屬腐蝕、接觸腐蝕接觸腐蝕。 影響電偶腐蝕速度的因素主要有：所形成的電

2、偶間的電極電位差;腐蝕介質(zhì)的電導(dǎo)（圖2）；金屬表面的極化和由于陰、陽極反應(yīng)生成表面膜或腐蝕產(chǎn)物的影響；電偶間的空間布置（幾何因素）。電偶腐蝕速度，在數(shù)量上服從法拉第電解定律。兩金屬之間的電極電位差愈大、電流愈大，則腐蝕愈快。電路中的各種電阻則按歐姆定律影響電偶腐蝕電流，介質(zhì)的電導(dǎo)率高，則加速電偶腐蝕 。 四四 防止電偶腐蝕的措施防止電偶腐蝕的措施 1 組裝件選用電偶序中位置靠近的金屬相組裝件選用電偶序中位置靠近的金屬相 2 避免大陰極小陽極的結(jié)構(gòu)件設(shè)計避免大陰極小陽極的結(jié)構(gòu)件設(shè)計 3 不同金屬部件間應(yīng)絕緣不同金屬部件間應(yīng)絕緣 4 應(yīng)用涂（鍍）層方法防止電偶腐蝕應(yīng)用涂（鍍）層方法防止電偶腐蝕 5

3、 設(shè)計時應(yīng)考慮陽極部件易更換設(shè)計時應(yīng)考慮陽極部件易更換 6 電化學(xué)保護電化學(xué)保護 小孔腐蝕 小孔腐蝕也稱坑蝕或孔蝕 它是指金屬表面微小區(qū)域因氧化膜破損或析出相和夾雜物剝落，引起該處電極電位降低而出現(xiàn)小孔并向深度發(fā)展的現(xiàn)象。 二二 小孔腐蝕機理小孔腐蝕機理 1 蝕孔成核蝕孔成核 蝕孔成核原因有兩種說法：鈍化膜破壞理論蝕孔成核原因有兩種說法：鈍化膜破壞理論和吸附理論。和吸附理論。 （1）鈍化膜破壞理論（以不銹鋼為例）鈍化膜破壞理論（以不銹鋼為例) 該理論認為當(dāng)腐蝕性陰離子（如該理論認為當(dāng)腐蝕性陰離子（如Cl）在不銹鋼鈍化）在不銹鋼鈍化膜上吸附后，由于氯離子半徑小，而穿過鈍化膜，膜上吸附后，由于氯離

4、子半徑小，而穿過鈍化膜，Cl離離子進入膜層后，產(chǎn)生了強烈的感應(yīng)離子導(dǎo)電，使膜在特子進入膜層后，產(chǎn)生了強烈的感應(yīng)離子導(dǎo)電，使膜在特定點上維持高的電流密度并使陽離子雜亂移動，當(dāng)膜定點上維持高的電流密度并使陽離子雜亂移動，當(dāng)膜/溶溶液界面的電場達到某一臨界值液界面的電場達到某一臨界值 時，就發(fā)生小孔腐時，就發(fā)生小孔腐蝕。蝕。 （2）吸附理論）吸附理論 該理論認為點蝕的發(fā)生是由于該理論認為點蝕的發(fā)生是由于Cl離子和氧離子和氧的競爭吸附所造成。當(dāng)金屬表面上氧的吸附點的競爭吸附所造成。當(dāng)金屬表面上氧的吸附點被氯離子所取代時，點蝕就發(fā)生了。其原因是被氯離子所取代時，點蝕就發(fā)生了。其原因是氯離子選擇性吸附在氧

5、化膜表面陰離子晶格周氯離子選擇性吸附在氧化膜表面陰離子晶格周圍置換了水分子，使氯離子和氧化膜中陽離子圍置換了水分子，使氯離子和氧化膜中陽離子形成可溶性氯化物，促使金屬離子溶入溶液中。形成可溶性氯化物，促使金屬離子溶入溶液中。在新露出的基底金屬特定點上生成小蝕孔，成在新露出的基底金屬特定點上生成小蝕孔，成為蝕孔核。為蝕孔核。（3）點蝕敏感位置（點蝕源）點蝕敏感位置（點蝕源） 金屬表面的非金屬夾雜物處；金屬表面的非金屬夾雜物處； 金相組織不均勻，晶界處；金相組織不均勻，晶界處； 鈍化膜粗化、劃傷、應(yīng)力集中處、晶格缺鈍化膜粗化、劃傷、應(yīng)力集中處、晶格缺 陷處；陷處； 鍍層、漆膜的不致密，針孔、氣泡處

6、；鍍層、漆膜的不致密，針孔、氣泡處；（4） 蝕孔的誘導(dǎo)期蝕孔的誘導(dǎo)期 蝕孔的誘導(dǎo)期的長短取決于介質(zhì)中的陰離蝕孔的誘導(dǎo)期的長短取決于介質(zhì)中的陰離子濃度、子濃度、pH值、金屬的純度和表面的完整性、值、金屬的純度和表面的完整性、外加極化電勢等因素。外加極化電勢等因素。 對于給定的金屬：對于給定的金屬： 一般情況，一般情況， 四四 防止點蝕的措施防止點蝕的措施 1 改善介質(zhì)條件；改善介質(zhì)條件； 2 選用耐點蝕的合金材料；選用耐點蝕的合金材料； 3 陰極保護；陰極保護； 4 對金屬材料表面進行鈍化處理，提高材料的對金屬材料表面進行鈍化處理，提高材料的 鈍態(tài)穩(wěn)定性；鈍態(tài)穩(wěn)定性； 5 添加緩蝕劑；添加緩蝕劑

7、；晶間腐蝕 一一 晶間腐蝕產(chǎn)生的條件晶間腐蝕產(chǎn)生的條件1 晶間腐蝕的定義：晶間腐蝕的定義： 金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中材料的晶粒晶界、相界產(chǎn)金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中材料的晶粒晶界、相界產(chǎn)生的腐蝕。生的腐蝕。 在晶間腐蝕電池中，晶界為腐蝕陽極。晶粒為腐蝕陰極，在晶間腐蝕電池中，晶界為腐蝕陽極。晶粒為腐蝕陰極，晶界、相界產(chǎn)生選擇性溶解。晶界、相界產(chǎn)生選擇性溶解。2 晶間腐蝕的特征晶間腐蝕的特征 晶間腐蝕后的金屬表面仍保持光澤，但材料的晶間結(jié)合晶間腐蝕后的金屬表面仍保持光澤，但材料的晶間結(jié)合力已喪失，強度幾乎完全消失，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。力已喪失，強度幾乎完全消失，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。3 產(chǎn)生晶間腐蝕的兩個必

8、須具備的條件產(chǎn)生晶間腐蝕的兩個必須具備的條件 （1）內(nèi)因：晶界物質(zhì)的物理化學(xué)狀態(tài)與晶粒）內(nèi)因：晶界物質(zhì)的物理化學(xué)狀態(tài)與晶粒 不同；不同； （2）外因：特定的環(huán)境條件；腐蝕介質(zhì)能使）外因：特定的環(huán)境條件；腐蝕介質(zhì)能使 晶界、晶粒電化學(xué)性質(zhì)不均勻性晶界、晶粒電化學(xué)性質(zhì)不均勻性 顯示出來。顯示出來。 三三 影響晶間腐蝕的因素影響晶間腐蝕的因素 1 加熱溫度與加熱時間的關(guān)系加熱溫度與加熱時間的關(guān)系 2 合金成分的影響合金成分的影響 （1）碳）碳 （2）鉻、鎳、鉬）鉻、鎳、鉬 （3）鈦、鈮）鈦、鈮 （4）硼）硼 3 電極電勢與介質(zhì)電極電勢與介質(zhì) 五五 防止晶間腐蝕的措施防止晶間腐蝕的措施 1 降低或去除

9、有害雜質(zhì)降低或去除有害雜質(zhì) 2 加入少量穩(wěn)定化元素加入少量穩(wěn)定化元素 3 固溶處理固溶處理 4 加入鐵素體形成元素加入鐵素體形成元素 應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力腐蝕破裂 一一 應(yīng)力腐蝕破裂的特征應(yīng)力腐蝕破裂的特征 1 發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂需同時具備的三個條件發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂需同時具備的三個條件 （1）特定的合金成分和組織）特定的合金成分和組織 包括合金的晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、包括合金的晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、 相結(jié)構(gòu)、各類缺陷、加工狀態(tài)等。相結(jié)構(gòu)、各類缺陷、加工狀態(tài)等。 （2）特定環(huán)境）特定環(huán)境 包括介質(zhì)成分、濃度、雜質(zhì)和溫度。包括介質(zhì)成分、濃度、雜質(zhì)和溫度。 如表如表7.1 引起合金產(chǎn)生引起合金產(chǎn)生

10、SCC的某些介質(zhì)；的某些介質(zhì)； （3）足夠大的拉伸應(yīng)力（超過某一極限值）足夠大的拉伸應(yīng)力（超過某一極限值） 2 發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂有三個敏感電勢區(qū)發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂有三個敏感電勢區(qū) （1）區(qū)域）區(qū)域1：活化陰極保護過渡區(qū)：活化陰極保護過渡區(qū) （2）區(qū)域）區(qū)域2：活化鈍化電勢過渡區(qū)：活化鈍化電勢過渡區(qū) （3）區(qū)域）區(qū)域3：鈍化過鈍化電勢區(qū)：鈍化過鈍化電勢區(qū) 4 破裂過程存在三個階段破裂過程存在三個階段（1）孕育期）孕育期 裂紋源成核階段，所需時間占整個破裂時間的裂紋源成核階段，所需時間占整個破裂時間的90；（2）裂紋擴展期）裂紋擴展期 裂紋成核后裂紋成核后 直至發(fā)展到臨界尺寸所經(jīng)歷的時間；直至發(fā)展到

11、臨界尺寸所經(jīng)歷的時間；（3）快速破裂期）快速破裂期 由純力學(xué)作用，裂紋失穩(wěn)導(dǎo)致破裂；由純力學(xué)作用，裂紋失穩(wěn)導(dǎo)致破裂； 三三 應(yīng)力腐蝕破裂的影響因素應(yīng)力腐蝕破裂的影響因素 以不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕破裂為例（不銹鋼氯以不銹鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕破裂為例（不銹鋼氯脆）脆） 1 腐蝕介質(zhì)腐蝕介質(zhì)（1） 氯化物種類的影響氯化物種類的影響 影響程度影響程度 Mg2+Fe2+Ca2+Li+Na+;（2） 氯化物濃度和溫度的影響氯化物濃度和溫度的影響 在在50300內(nèi)，同溫度下，濃度升高，內(nèi)，同溫度下，濃度升高， 氯脆敏感性增大；隨濃度升高，沸點升高，氯脆敏感性增大；隨濃度升高，沸點升高， 氯脆敏感性增大；氯脆敏

12、感性增大；（3）pH的影響的影響 應(yīng)力腐蝕破裂的敏感區(qū)，應(yīng)力腐蝕破裂的敏感區(qū)，pH值為值為67; pH值過低，引起金屬全面腐蝕；值過低，引起金屬全面腐蝕； pH值過高，氫氧化物膜形成，減緩應(yīng)力腐蝕；值過高，氫氧化物膜形成，減緩應(yīng)力腐蝕；（4）電勢的影響）電勢的影響 由于應(yīng)力腐蝕破裂常發(fā)生在三個過渡電勢區(qū)，由由于應(yīng)力腐蝕破裂常發(fā)生在三個過渡電勢區(qū)，由此，可用外加電流進行陽極或陰極極化來改變電勢。此，可用外加電流進行陽極或陰極極化來改變電勢。 陽極極化使破裂時間縮短（加快應(yīng)力腐蝕），陰極極陽極極化使破裂時間縮短（加快應(yīng)力腐蝕），陰極極化可以抑制腐蝕破裂?；梢砸种聘g破裂。 四四 防止應(yīng)力腐蝕破裂

13、措施防止應(yīng)力腐蝕破裂措施 1 消除和降低應(yīng)力消除和降低應(yīng)力 （1）改進結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免或減少局部應(yīng)力集中；）改進結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免或減少局部應(yīng)力集中； （2）消除應(yīng)力處理，如采用熱處理退火、噴砂工藝；）消除應(yīng)力處理，如采用熱處理退火、噴砂工藝； 2 控制環(huán)境控制環(huán)境 （1）改善使用環(huán)境，如雜質(zhì)、溫度、溫差、）改善使用環(huán)境，如雜質(zhì)、溫度、溫差、pH； （2）加入緩蝕劑；）加入緩蝕劑； （3）采用保護涂（鍍）層；）采用保護涂（鍍）層； （4）電化學(xué)保護；）電化學(xué)保護； 3 改善材質(zhì)改善材質(zhì) （1）正確選材；）正確選材； （2）開發(fā)耐）開發(fā)耐SCC的新材料；的新材料； （3）采用冶金、熱處理新工藝；）采用

14、冶金、熱處理新工藝； 選擇性腐蝕 合金在腐蝕過程中，較活潑的某一組分或某合金在腐蝕過程中，較活潑的某一組分或某一元素優(yōu)先溶解，這種腐蝕形式稱為一元素優(yōu)先溶解，這種腐蝕形式稱為選擇性腐蝕選擇性腐蝕或成分選擇腐蝕?；虺煞诌x擇腐蝕。 腐蝕原電池：腐蝕原電池： 電勢較正的金屬為陰極，電勢較負的金屬為電勢較正的金屬為陰極，電勢較負的金屬為陽極而發(fā)生優(yōu)先溶解。陽極而發(fā)生優(yōu)先溶解。 一一 黃銅脫鋅黃銅脫鋅 1 腐蝕特征：腐蝕特征： 黃銅中的鋅被選擇性溶液，留下多孔的富銅區(qū)，導(dǎo)黃銅中的鋅被選擇性溶液，留下多孔的富銅區(qū)，導(dǎo)致合金強度下降。致合金強度下降。 2 腐蝕形態(tài)：腐蝕形態(tài)： （1）層狀或均勻狀脫鋅）層狀或

15、均勻狀脫鋅 多發(fā)生于含鋅量高的黃銅中，且常在酸性介質(zhì)中發(fā)多發(fā)生于含鋅量高的黃銅中，且常在酸性介質(zhì)中發(fā)生。腐蝕沿著表面發(fā)展，黃銅表面的鋅象被一條條地剝生。腐蝕沿著表面發(fā)展，黃銅表面的鋅象被一條條地剝走似的。走似的。 （2）塞（栓）狀脫鋅）塞（栓）狀脫鋅 多發(fā)生于含鋅量較低的黃銅中和在中性、堿性介質(zhì)多發(fā)生于含鋅量較低的黃銅中和在中性、堿性介質(zhì)中。腐蝕在黃銅局部地區(qū)向深處發(fā)展，由于鋅的溶解而中。腐蝕在黃銅局部地區(qū)向深處發(fā)展，由于鋅的溶解而形成多孔、麻孔。形成多孔、麻孔。雜散電流腐蝕 雜散電流腐蝕由雜散電流引起的腐蝕，也稱電蝕。 其特點： 1腐蝕強烈 2腐蝕集中于局部位置 3有防腐層時，往往集中于防腐

16、層的缺陷部位 防止措施：排流法；絕緣法；犧牲陽極法防止措施：排流法；絕緣法；犧牲陽極法 磨損腐蝕：磨損腐蝕： 由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動由于腐蝕性流體和金屬表面間的相對運動而引起金屬的加速破壞稱為磨損腐蝕。而引起金屬的加速破壞稱為磨損腐蝕。 磨損腐蝕的類型磨損腐蝕的類型1 摩擦（微振或微摩擦（微振或微動）腐蝕動）腐蝕 固體與金屬接觸的交界面上，由機固體與金屬接觸的交界面上，由機械力與氧化共同作用，固體在金屬表面械力與氧化共同作用，固體在金屬表面的振動和滑動所產(chǎn)生的腐蝕。的振動和滑動所產(chǎn)生的腐蝕。磨損腐蝕 3空泡腐蝕（氣蝕）空泡腐蝕（氣蝕） 流體與金屬材料的相對運動，使金屬材料流體與金

17、屬材料的相對運動，使金屬材料表面局部區(qū)域產(chǎn)生渦流，使氣泡在金屬表面迅表面局部區(qū)域產(chǎn)生渦流，使氣泡在金屬表面迅速地生成、破滅，造成金屬表面麻孔狀。速地生成、破滅，造成金屬表面麻孔狀。 2 湍流腐蝕（沖擊腐蝕）湍流腐蝕（沖擊腐蝕） 腐蝕性流體與材料的相對運動，腐蝕性流體與材料的相對運動，在機械力和電化學(xué)的共同作用在機械力和電化學(xué)的共同作用。腐蝕疲勞 腐蝕疲勞：腐蝕疲勞： 金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈沖應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈沖應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的脆性斷裂稱為腐蝕疲勞。的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的脆性斷裂稱為腐蝕疲勞。 疲勞極限（疲勞強度，機械疲勞）：疲勞極限（疲勞強度，機械疲勞）： 金屬在

18、沒有遭到腐蝕的情況下，循環(huán)應(yīng)力達金屬在沒有遭到腐蝕的情況下，循環(huán)應(yīng)力達到某一極限值以上時發(fā)生破壞，此極化值為疲勞到某一極限值以上時發(fā)生破壞，此極化值為疲勞極限（疲勞強度）。極限（疲勞強度）。 一一 腐蝕疲勞的特征腐蝕疲勞的特征 1 特征特征 （1）在空氣中的疲勞存在著疲勞極限，但在）在空氣中的疲勞存在著疲勞極限，但在 腐蝕疲勞時不存在疲勞極限；腐蝕疲勞時不存在疲勞極限； （2）腐蝕介質(zhì)對材料的腐蝕疲勞強度影響大；）腐蝕介質(zhì)對材料的腐蝕疲勞強度影響大； （3）腐蝕疲勞裂紋源于腐蝕坑或表面缺陷，裂）腐蝕疲勞裂紋源于腐蝕坑或表面缺陷，裂 紋成群出現(xiàn)，主要為穿晶型，也有沿晶和紋成群出現(xiàn)，主要為穿晶型，也有沿晶和 混合型；混合型； （4）腐蝕疲勞斷口既有腐蝕的特征又有疲勞的）腐蝕疲勞斷口既有腐蝕的特征又有疲勞的 特征；特征；微生物腐蝕 微生物腐蝕指在微生物生命活動參與下所發(fā)生的微生物腐蝕指在微生物生命活動參與下所發(fā)生的腐蝕過程。腐蝕過程。 一一 微生物腐蝕的特征微生物腐蝕的特征 1 先形成粘泥，再引起腐蝕；先形成粘泥，再引起腐蝕； 細菌能分泌粘液，粘液把懸浮在水中的無機垢、細菌能分泌粘液，粘液把懸浮在水中的無機垢、腐蝕產(chǎn)物、灰砂淤泥等粘接在金屬表面上形成粘泥；腐蝕產(chǎn)物、灰砂淤泥等粘接在金屬表面上形成粘泥； 藻類的分泌物或腐