材料的腐蝕與防護(hù)整理

1.三種常見(jiàn)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(píng)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(wú)論是發(fā)生化學(xué)腐蝕還是電化學(xué)腐蝕，都會(huì)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(yáng)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(duì)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(yáng)極、電解質(zhì)溶液和連接陰極陽(yáng)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(yáng)極過(guò)程。（2）陰極過(guò)程。(去極化過(guò)程)（3）電荷的傳遞。10.電化學(xué)腐蝕的次生過(guò)程一次產(chǎn)物：腐蝕過(guò)程中，陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)的直接產(chǎn)物。腐蝕的次生過(guò)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(yáng)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(yáng)極過(guò)程中的一次產(chǎn)物在擴(kuò)散過(guò)程中相遇并生成難溶化合物的過(guò)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(huì)發(fā)生次生反應(yīng)，生成次生產(chǎn)物沉淀。（1）陽(yáng)極過(guò)程Fe→Fe2++2e(2)陰極過(guò)程?O2+H2O+2e→2OH-(3)次生過(guò)程當(dāng)pH>5.5,Fe2+與OH-相遇時(shí)就會(huì)發(fā)生次生級(jí)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(lái)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(yáng)離子（解脫水化作用），結(jié)果使金屬表面帶正電。（3）對(duì)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(méi)有金屬離子解脫水化沉積到表面，這時(shí)將會(huì)出現(xiàn)另外一個(gè)雙電層，其符號(hào)與金屬在溶液中形成的雙電層結(jié)構(gòu)一樣。14.陽(yáng)極過(guò)程：在金屬構(gòu)成腐蝕電池后，電極電位較低的金屬作為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。因此，對(duì)于金屬電極，陽(yáng)極過(guò)程就是金屬發(fā)生電化學(xué)溶解或者陽(yáng)極鈍化的過(guò)程。15.通常金屬的陽(yáng)極溶解至少由三個(gè)步驟組成：（1）金屬原子離開(kāi)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(yáng)離子，即M吸附+xH2O→Mn+.xH2O+ne-（3）溶劑化陽(yáng)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(duì)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(duì)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(guò)時(shí)，電極電位E偏離平衡電位Ee（對(duì)可逆電極）或穩(wěn)定電位Es（對(duì)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(yáng)極極化和陰極極化.陰極極化使電極電位負(fù)移（或降低），陽(yáng)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(yáng)極極化：電流通過(guò)腐蝕電池時(shí)，陽(yáng)極的電極電位向正方向移動(dòng)的現(xiàn)象。產(chǎn)生陽(yáng)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(guò)腐蝕電池時(shí)，陰極的電極電位向負(fù)方向移動(dòng)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(guò)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(guò)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(yáng)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(méi)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(guò)程屬于典型的析氫腐蝕。2）在金屬表面上沒(méi)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(yáng)極溶解過(guò)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(guò)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(yáng)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(wú)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(duì)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(dòng)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(yáng)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)導(dǎo)致陽(yáng)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(guò)合金化、熱處理及冷加工等措施來(lái)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?，采用雙向合金等。30.選擇性腐蝕定義：選擇性腐蝕是指多元合金在腐蝕過(guò)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(shuō)，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(jiǎn)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(dòng)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(dòng)的腐蝕介質(zhì)(氣體或液體)對(duì)金屬材料造成的腐蝕破壞叫做磨損腐蝕，簡(jiǎn)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(duì)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(duì)濕度在100%以下，金屬表面存在著肉眼不可見(jiàn)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(méi)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(jiàn)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(duì)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(guò)程。39.合金氧化的特點(diǎn)1)合金中有多種金屬，