材料的腐蝕與防護(hù)整理

1.三種常見的失效破壞形式：腐蝕、斷裂和磨損。2.材料腐蝕的定義：材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和/或物理作用的破壞的現(xiàn)象。3.腐蝕的分類：（1）按腐蝕環(huán)境分類：干燥氣體腐蝕、電解液中的腐蝕、非電解液中的腐蝕、熔融金屬的腐蝕。（2）按腐蝕機(jī)理分類：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕。（3）按腐蝕形態(tài)分類：全面腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力作用下的腐蝕斷裂。4.均勻腐蝕程度的評定方法：重量法、深度法、電流密度表征法。5.電化學(xué)腐蝕定義:指金屬材料和電解質(zhì)接觸時(shí)，由于腐蝕電池作用而引起的金屬材料腐蝕破壞。無論是發(fā)生化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，都會使金屬元素的價(jià)態(tài)升高而被氧化。6.負(fù)極：電極電位較低的電極；正極：電極電位較高的電極;陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極；陰極：發(fā)生還原反應(yīng)的電極。7.腐蝕電池的定義：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外做有用功的短路原電池稱為腐蝕原電池或腐蝕電池。8.腐蝕電池的組成部分：陰極、陽極、電解質(zhì)溶液和連接陰極陽極的電子導(dǎo)體。兩種金屬直接接觸也能組成腐蝕電池。9.腐蝕電池的工作歷程：（1）陽極過程。（2）陰極過程。(去極化過程)（3）電荷的傳遞。10.電化學(xué)腐蝕的次生過程一次產(chǎn)物：腐蝕過程中，陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的直接產(chǎn)物。腐蝕的次生過程：隨著腐蝕的不斷進(jìn)行，電極表面附近一次產(chǎn)物的濃度不斷增加，陽極區(qū)附近金屬離子的濃度增高，陰極區(qū)由于H+放電和水中溶解氧的還原而使pH值升高，溶液中產(chǎn)生了濃度梯度，一次產(chǎn)物發(fā)生擴(kuò)散，陰、陽極過程中的一次產(chǎn)物在擴(kuò)散過程中相遇并生成難溶化合物的過程。二次產(chǎn)物（次生產(chǎn)物）：難溶性產(chǎn)物。例如，鐵和銅在NaCl溶液組成的腐蝕電池就會發(fā)生次生反應(yīng)，生成次生產(chǎn)物沉淀。（1）陽極過程Fe→Fe2++2e(2)陰極過程?O2+H2O+2e→2OH-(3)次生過程當(dāng)pH>5.5,Fe2+與OH-相遇時(shí)就會發(fā)生次生級反應(yīng)，形成氫氧化亞鐵沉淀物。即Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓11.金屬電化學(xué)腐蝕的自發(fā)傾向除了可以用吉布斯自由能△G判據(jù)外，更為方便的是采用電極電位或標(biāo)準(zhǔn)電極電位來判斷。12.電化學(xué)腐蝕中電極含義：一般指電子導(dǎo)體（金屬）和離子導(dǎo)體（電解質(zhì)或熔融鹽等）組成的體系，常以金屬溶液表示。有時(shí)也將電極材料，即電子導(dǎo)體稱為“電極”，此時(shí)“電極”不代表電極體系，而只是電極體系中電極材料本身。13.電極電位產(chǎn)生有三種情況（1）在金屬浸入電解質(zhì)溶液后，金屬表面的正離子由于極性水分子的作用，將發(fā)生水化。(2)在金屬浸入電解質(zhì)溶液后，如果水化能不足以克服金屬的點(diǎn)陣鍵能，則金屬表面可能從溶液中吸收一部分水化了的金屬陽離子（解脫水化作用），結(jié)果使金屬表面帶正電。（3）對于某些正電性金屬（如鉑）或?qū)щ姷姆墙饘伲ㄈ缡┣秩腚娊庖褐?，?dāng)它們既不能被水化而進(jìn)入溶液，也沒有金屬離子解脫水化沉積到表面，這時(shí)將會出現(xiàn)另外一個(gè)雙電層，其符號與金屬在溶液中形成的雙電層結(jié)構(gòu)一樣。14.陽極過程：在金屬構(gòu)成腐蝕電池后，電極電位較低的金屬作為陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，對于金屬電極，陽極過程就是金屬發(fā)生電化學(xué)溶解或者陽極鈍化的過程。15.通常金屬的陽極溶解至少由三個(gè)步驟組成：（1）金屬原子離開晶格，轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻嫖皆?，即M晶格→M吸附（2）在溶劑分子的作用下，表面吸附原子失去電子并進(jìn)入金屬/溶液界面雙電層，成為溶劑化陽離子，即M吸附+xH2O→Mn+.xH2O+ne-（3）溶劑化陽離子從雙電層溶液側(cè)向溶液本體的遷移。16.金屬的全面腐蝕與局部腐蝕（1全面腐蝕全面腐蝕是指分布在整個(gè)金屬表面和連成一片的腐蝕破壞。其特點(diǎn)是整個(gè)金屬表面均處于活化狀態(tài)。根據(jù)金屬表面腐蝕速率是否相同，全面腐蝕又分為均勻腐蝕和非均勻腐蝕1）均勻腐蝕是指當(dāng)金屬的材質(zhì)和腐蝕環(huán)境較為均勻時(shí)，腐蝕作用均勻地發(fā)生在整個(gè)金屬表面上，金屬表面上各點(diǎn)的腐蝕速率基本相同2）非均勻腐蝕是指腐蝕作用雖然發(fā)生在整個(gè)金屬表面上，但是各區(qū)域腐蝕速率相差較大，對于整個(gè)表面而言腐蝕是不均勻的（2局部腐蝕局部腐蝕是相對于全面腐蝕而言的，其特征是腐蝕作用僅局限在金屬表面的某一區(qū)域，而表面的其它區(qū)域幾乎未被破壞。17.腐蝕電池電極的極化現(xiàn)象:當(dāng)電極上有電流通過時(shí)，電極電位E偏離平衡電位Ee（對可逆電極）或穩(wěn)定電位Es（對不可逆電極）的現(xiàn)象。電極的極化的分類1）根據(jù)極化發(fā)生的區(qū)域，可以把極化分為陽極極化和陰極極化.陰極極化使電極電位負(fù)移（或降低），陽極極化使電極電位正移（或升高）。2）根據(jù)產(chǎn)生的原因，極化可分為活化極化（或電化學(xué)極化）、濃差極化和電阻極化。18.陽極極化：電流通過腐蝕電池時(shí)，陽極的電極電位向正方向移動的現(xiàn)象。產(chǎn)生陽極極化的原因有三種：1）電化學(xué)極化或活化極化2）濃差極化。3）電阻極化19.陰極極化：電流通過腐蝕電池時(shí)，陰極的電極電位向負(fù)方向移動的現(xiàn)象。產(chǎn)生陰極極化的原因有兩種：1）活化極化2）濃差極化20.極化曲線：電極電位與極化電流強(qiáng)度I或極化電流密度i之間關(guān)系的曲線。極化曲線的傾斜程度表示極化程度。極化曲線傾斜的程度越大，極化的程度就越大，電極過程就越難進(jìn)行。21.析氫腐蝕與耗氧腐蝕比較析氫腐蝕（氫去極化腐蝕）：以氫離子去極化劑還原反應(yīng)為陰極過程的腐蝕。析氫腐蝕發(fā)生的必要條件1）電解質(zhì)溶液中必須有H+存在。2）腐蝕電池中的陽極金屬電位EA必須低于氫的析出電位EH。析氫腐蝕的特征1）在酸性溶液中，當(dāng)沒有其它氧化還原電位較正的去極化劑（如氧、氧化性物質(zhì)）存在時(shí)，金屬腐蝕過程屬于典型的析氫腐蝕。2）在金屬表面上沒有鈍化膜或其它成相膜的情況下，由于酸中H+濃度高，H+擴(kuò)散系數(shù)特別大，而且氫氣泡析出時(shí)起了攪拌作用。因此，酸中進(jìn)行的析氫腐蝕是一種活化極化控制的陽極溶解過程，濃差極化可以忽略。3）金屬在酸中的析氫腐蝕與溶液中的pH值有關(guān)。隨著溶液pH值的下降，腐蝕速率加快。4）金屬在酸中的析氫腐蝕通常是一種宏觀均勻的腐蝕現(xiàn)象。耗氧腐蝕（氧還原腐蝕）：在中性和堿性溶液中，由于氫離子的濃度較小，析氫反應(yīng)的電位較低，一般金屬腐蝕過程的陰極反應(yīng)往往不是析氫反應(yīng)，而是溶解在溶液中的氧的還原反應(yīng)。發(fā)生耗氧腐蝕的必要條件1）溶液中必須有氧存在。2）腐蝕電池中的陽極金屬電位EA必須低于氧的離子化電位EO。耗氧腐蝕的特征1）在電解質(zhì)溶液中，只要有氧存在，無論在酸性、中性還是堿性溶液中都有可能首先發(fā)生耗氧腐蝕。2）氧在穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)，其耗氧腐蝕速率將受氧濃差極化的控制。3）氧的雙重作用主要表現(xiàn)在：對于易鈍化金屬，可能起著腐蝕劑的作用，也可能起著阻滯劑的作用。22.小孔腐蝕（點(diǎn)蝕）：金屬的大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微，但局部地方出現(xiàn)腐蝕小孔并向深處發(fā)展的現(xiàn)象。23.影響小孔腐蝕的因素1)金屬的性質(zhì)2)腐蝕性介質(zhì)3)電位與pH值4）流動狀態(tài)24.孔蝕的防護(hù)與控制措施1）改善介質(zhì)環(huán)境：減輕介質(zhì)環(huán)境的侵蝕性，包括減少或消除Cl-等鹵素離子，特別是防止引起局部濃縮；避免氧化性陽離子；加入某些緩蝕性陰離子；提高pH值；降低環(huán)境溫度；使溶液流動或加攪拌等都可減少孔蝕的發(fā)生。2）緩蝕劑的應(yīng)用：加入小孔腐蝕緩蝕劑是有效手段之一。通常，小孔腐蝕的嚴(yán)重程度不僅與溶液中的侵蝕性離子的濃度有關(guān)之外，還與非侵蝕性離子的濃度有關(guān)。3）電化學(xué)保護(hù)：對金屬設(shè)備、裝置采用電化學(xué)保護(hù)是防止小孔腐蝕發(fā)生的較好措施。陰極極化使電位低于保護(hù)電位Ep，使設(shè)備材料處于穩(wěn)定的鈍化區(qū)。4）合理選擇耐蝕材料：使用含有抗小孔腐蝕最為有效的元素如Cr、Mo、Ni等的不銹鋼，在含氯離子介質(zhì)中可得到較好的抗孔蝕性能，這些元素含量愈高，抗蝕性能愈好。應(yīng)根據(jù)對耐蝕性的要求，介質(zhì)的侵蝕性以及經(jīng)濟(jì)性能等各方面的要求選用適當(dāng)?shù)牟牧稀?5.縫隙腐蝕的定義：金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙（其寬度一般為0.025一0.1mm）足以使介質(zhì)進(jìn)入縫隙內(nèi)而又使這些介質(zhì)處于停滯狀態(tài)、引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕。26.縫隙腐蝕影響因素：1）縫隙寬度:它對縫隙腐蝕深度和速率有較大影響?？p隙內(nèi)速率隨縫隙外面積增大而加快2）氧濃度影響:溶液中氧濃度增加，縫隙外的氧在陰極上還原反應(yīng)更易進(jìn)行，縫隙腐蝕加速。溶解氧小于0.5ppm時(shí)，有可能不引起縫隙腐蝕3）溫度影響:一般而言，溫度升高會導(dǎo)致陽極反應(yīng)加快，腐蝕速度增加，愈易引起縫隙腐蝕4）流速影響:腐蝕液流速的影響可分為兩種情況。當(dāng)流速增加時(shí)，縫隙外含氧雖相應(yīng)增加，縫隙腐蝕速度加快；另一種情況，流速加大時(shí)，可把沉積物沖掉，閉塞電池不易形成，從而減輕縫隙腐蝕27.晶間腐蝕的定義：沿著或緊挨著金屬的晶粒邊界發(fā)生的腐蝕稱為晶間腐蝕28.晶間腐蝕的影響因素（1）溫度。（2）合金成分的影響：1)碳：顯然，奧氏體不銹鋼中碳量愈高．晶間腐蝕傾向愈嚴(yán)重。2)鉻、鎳、鉬、硅：Cr、Mo含量增高，可降低C的活度，有利于減弱晶間腐蝕傾向。3)鈦和鈮：Ti和Nb與C親合力大于Cr與C的親合力，高溫時(shí)于易形成穩(wěn)定的碳化物TiC及NbC，從而大大降低了鋼中的固溶碳量，使鉻碳化物難以析出。從而減弱晶間腐蝕。29.防止晶間腐蝕的措施生產(chǎn)中常通過合金化、熱處理及冷加工等措施來控制合金晶界的吸附及晶界的沉淀，以提高耐晶間腐蝕性能。如降低含碳量；加入適量的鈦和鈮；適當(dāng)熱處理；采用適當(dāng)?shù)睦涮幚恚捎秒p向合金等。30.選擇性腐蝕定義：選擇性腐蝕是指多元合金在腐蝕過程中，合金中較活潑的組元優(yōu)先溶解，使合金的機(jī)械強(qiáng)度降低，并失去金屬性能，或者說，從一種固體合金中除去某一種元素的腐蝕稱為選擇性腐蝕，也稱成分選擇性腐蝕。比較典型的選擇性腐蝕是黃銅脫鋅和灰口鑄鐵的石墨化。31.黃銅的脫鋅腐蝕：黃銅是由銅和鋅組成的合金。所謂脫鋅腐蝕就是黃銅中鋅受到腐蝕而從合金中破除去?；铱阼T鐵石墨化：在灰口鑄鐵上，鐵被選擇性溶解，剩下石墨片狀，這種腐蝕稱為鑄鐵的石墨化。32.應(yīng)力腐蝕的定義：應(yīng)力腐蝕破裂是指金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下所引起的破裂，簡稱應(yīng)力腐蝕。33.腐蝕疲勞的定義：金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈動應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下產(chǎn)生脆性斷裂。34.磨損腐蝕的定義：高速流動的腐蝕介質(zhì)(氣體或液體)對金屬材料造成的腐蝕破壞叫做磨損腐蝕，簡稱磨蝕，也叫做沖刷腐蝕。35.空泡腐蝕（氣蝕、穴蝕）的定義：當(dāng)高速流體流經(jīng)形狀復(fù)雜的金屬部件表面在某些區(qū)域流體靜壓可降低到液體蒸氣壓之下，因而形成氣泡在高壓區(qū)氣泡受壓力而破滅。氣泡的反復(fù)生成和破滅產(chǎn)生很大的機(jī)械力使表面膜局部毀壞，裸露出的金屬受介質(zhì)腐蝕形成蝕坑。蝕坑表面可再鈍化，氣泡破滅再使表面膜破壞。36.大氣腐蝕的定義：在大氣環(huán)境下的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起的金屬材料及其制品的變質(zhì)或破壞稱為大氣腐蝕。37.大氣腐蝕類型及特征根據(jù)金屬表面的潮濕程度或大氣的相對濕度，通常把大氣腐蝕分為三類，即干的，潮的和濕的大氣腐蝕。1）干的大氣腐蝕：在空氣非常干燥的條件下，金屬表面不存在水膜時(shí)的腐蝕稱為干的大氣腐蝕，其特點(diǎn)是在金屬表面形成一層保護(hù)性氧化膜（1一10nm）,并常常伴隨金屬表面的失澤。如銅、銀被硫化物污染的空氣腐蝕所造成的失澤現(xiàn)象。2）潮的大氣腐蝕：大氣的相對濕度在100%以下，金屬表面存在著肉眼不可見的薄水膜（10nm-1μm）時(shí)所發(fā)生的腐蝕稱為潮的大氣腐蝕。例如，鐵在大氣中沒被雨、雪淋到時(shí)的生銹即屬于潮的大氣腐蝕。3）濕的大氣腐蝕：水分在金屬表面已成液滴凝聚而形成肉眼可見的液膜層（1μm-1mm）時(shí)所發(fā)生的腐蝕稱為濕的大氣腐蝕。當(dāng)空氣中的相對濕度在100%左右，或者當(dāng)雨、雪、霜及水沫等直接落在金屬表面上時(shí)，就發(fā)生濕的大氣腐蝕。38.金屬的高溫腐蝕的定義：金屬在高溫下與環(huán)境中的氧、硫、氮、碳等發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致金屬的變質(zhì)或破壞的過程。39.合金氧化的特點(diǎn)1)合金中有多種金屬，