腐蚀与防护
摘要：材料在和周围介质接触过程中，发生物理、化学或电化学反应等而使材料遭受破坏或性能恶化的过程称作腐蚀。金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的危害和分类，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。
关键词:金属；危害；腐蚀；防护
1.引言
老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿的坏烂、石头的风化等等都是一种腐蚀现象。其中腐蚀包括非金属腐蚀与金属腐蚀。
金属材料的腐蚀，是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。对于金属而言，在自然界大多是以金属化合物的形态存在。从热力学的观点来看，除了少数贵金属(如金、铂等)外，各种金属都有转变成离子的趋势。因此，金属元素比它们的化合物具有更高的自由能，必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态——氧化物的趋势，所以说金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象，是不可避免的。
金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%左右，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。
目前腐蚀问题成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素，这样研究金属的腐蚀与防护便显得非常的重要，本报告主要综合讲述了金属的电化学腐蚀的基本原理和分类，以及讨论了有关现实生产生活中具体的防护措施，以更好的指导现实实践。
2 腐蚀的定义与特性
2.1 腐蚀的定义
材料在和周围介质接触过程中，发生物理、化学或电化学反应等而使材料遭受破坏或性能恶化的过程称作腐蚀。广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。
出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀，而称为磨损或磨耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随发生的，物理损伤更是加速了腐蚀的进度。腐蚀现象非常普遍，但却非常复杂。
由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科，涉及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金学、生物学等多个学科，它
也将随着这些学科的发展而不断发展前进。近年来，腐蚀科学的基础理论研究和应用研究都取得了长足的发展，创造出了巨大的经济效益和社会效益。
2.2 腐蚀的特性
①普遍性和广泛性：腐蚀无处不在。天上地下、陆上水下；金属、非金属。航天器的生物腐蚀、大气腐蚀；轮船、航空母舰的海水腐蚀。
②持续性：腐蚀无时不在。腐蚀的发生是一个持续、累积过程。有可能在无任何征兆条件下突然发生破坏。不是不爆，时候未到！腐蚀在我们身边每时每刻悄悄地发生着，它吞噬着人们的劳动成果，改变了历史的原貌。《悄悄进行的破坏——金属腐蚀》曹楚南院士的科普著作。
③非线性：腐蚀的速度并非总是线性过程，会随外界条件的变化而变化。
④自发性：腐蚀的发生完全是一个自发过程，就像水向低处流一样。我们控制腐蚀就像要阻止水向低处流。从化学的角度来说就是从不稳定态向稳定态转化的过程。金属的腐蚀是金属提纯的逆向过程。危害性和严重性：很大。
⑤危害性：腐蚀会影响设备的使用寿命，严重的会危及设备安全及人身安全，因而不可等闲视之。腐蚀造成的直接损失，如人员的伤亡、设备的破坏、装置的损毁等造成直接的经济损失，大家是有目共睹的。但更为重要的是，腐蚀所造成的相关间接损失也非常惊人。如一个电厂由于腐蚀而导致突然停电，将导致大批的工厂的巨大损失。桥梁、压力容器、锅炉、贮有剧毒、放射性物质的金属容器、贮存核废料的金属容器等。腐蚀→停车停产→该厂经济损失→连锁反应→其他相关厂经济损失→国内的经济损失→国际的经济损失→总的经济损失。
⑥复杂性：腐蚀过程是一个非常复杂的物理、化学过程，涉及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金学、生物学等多个学科。现在尽管取得了长足的进步，但还有相当一部分仍旧不明了，还只能靠经验、事后总结。
⑦腐蚀的可利用性：集成电路板工业、玻璃雕刻、干电池放电等。（任何事物都有两面性）
3 腐蚀的分类与危害
3.1 腐蚀的分类
腐蚀按材料从大的方面分为金属腐蚀和非金属腐蚀。
由于金属材料具有较高的机械强度、可塑性、良好的导热性、导电性以及加工成型性等优点，所以在工程材料中得到广泛应用。
按机理分:①化学腐蚀特征：发生化学反应，无腐蚀电流。如金属和周围
介质如：酸、碱、盐、O
2、SO
2
、CO
2
、水蒸气等直接接触而引起的腐蚀、金属在
高温下形成的氧化皮等。
②电化学腐蚀特征：发生电化学反应，有腐蚀电流。如干电池对外供电。实际腐蚀过程绝大多数为电化学腐蚀。
按破坏形式分：①全面腐蚀（均匀腐蚀）：腐蚀在金属表面全面展开。如纯金属在强电解液里的腐蚀。一般，全面腐蚀，开始时腐蚀速率较大。一般，全面腐蚀的危害性较局部腐蚀小，而且可以事先预测。如卫星接收天线锅、暴露在大气中的金属管线等。
②局部腐蚀：腐蚀只集中在金属表面的局部区域，其它部分腐蚀很轻微或几乎没有。局部腐蚀的类型很多，如电偶腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、磨蚀、晶间腐蚀、氢损伤等。局部腐蚀的危害较大，应引起足够的重视。
按腐蚀环境分：①大气腐蚀：金属在大气及任何潮湿性气体中发生的腐蚀。最为普遍。
②电解质溶液腐蚀：酸、碱、盐。污水处理系统中的腐蚀。
③海水腐蚀：本质还是电解质溶液腐蚀，但是一大类特定类型。海洋工程、海上石油钻采平台、设备、舰船、潜艇、航空母舰、海水换热器等都会遭到海水腐蚀。
④非电解质溶液溶液腐蚀：金属在不导电的溶液中的腐蚀，如金属在有机液体如酒精、石油中的腐蚀；铝在CCl4、CHCl3、C2H5OH中的腐蚀；Mg、Ti在
CH3OH中的腐蚀。
⑤土壤腐蚀：供水、供气、供油、供热管网、设备的地埋部分。
⑥生物腐蚀：硫酸盐还原菌SRB、腐生菌等对油气管道的生物腐蚀。
⑦其它环境下的腐蚀：如高温（＞100℃）、高压、熔融电解质溶液等。高温气体腐蚀、发动机、火箭高温废气腐蚀。
3.2 腐蚀的危害
金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每
90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。
4 腐蚀的防护
金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。
(1)改善金属的本质
根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力
(2)形成保护层
在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法，物理方法和电化学方法实现的。
①金属的磷化处理
钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表
面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为 5 ，在大气中有较好的耐蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。
②金属的氧化处理
将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5 μm～1.5 μm的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4)，以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。
③非金属涂层
用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目的。例如，船身、车厢、水桶等常涂油漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁、色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。
④金属保护层
它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。
(3)改善腐蚀环境
改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。如减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(称缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。(4)电化学保护法
电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
①牺牲阳极保护法
牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。
牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。
②外加电流法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
金属的腐蚀虽然对生产带来很大危害，但也可以利用腐蚀的原理为生产服务，发展为腐蚀加工技术。例如，在电子工业上，广泛采用印刷电路。其制作方法及原理是用照相复印的方法将线路印在铜箔上，然后将图形以外不受感光胶保
护的铜用三氯化铁溶液腐蚀，就可以得到线条清晰的印刷电路板。三氯化铁腐
蚀铜的反应如下：2FeCl
3+Cu==2FeCl
2
+CuCl
2
此外，还有电化学刻蚀、等离子体刻蚀新技术，比用三氯化铁腐蚀铜的湿化学刻蚀的方法更好，分辨率更高。
参考文献与书目
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[7]腐蚀破坏事故100例. 张远声. 北京：化学工业出版社, 2000.
金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分） 钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀 二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。 三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /
四、计算：（共24分， 每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀 五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1
《金属腐蚀与防护》教设计案 一、教材分析 山东科技出版选修《化学反应原理》第一章第三节三、金属腐蚀与防护，在学习电解及原电池原理的基础上，通过分析铜铁接触形成原电池的例子，理解金属腐蚀的电化学原理及防护的原则，介绍电化学在生产生活中的应用。 二、教学目标 【教学目标】 知识与技能：1．理解金属的电化学腐蚀，学会防止金属腐蚀的一般方法．2．结合电化学原理，探究分析影响金属腐蚀的外界条件. 过程与方法：从实验探究过程提高对实验现象的观察能力和分析能力 情感、态度与价值观：通过学习金属腐蚀与生产，生活实际相联系的内容，增强学生的学习兴趣，发展学生们的探究能力 【重点难点】金属腐蚀的电化学原理以及防护的原则。 三、教学过程 1、从生活案例引入（图片） 2、分析学习目标 3、对预习情况进行分析 4、学生实验探究并进行讨论，得出结论 5、总结并练习 学案设计如下： 【课前预习】 1、金属的腐蚀 （1）概念：金属或合金与周围环境中的物质发生反应而腐蚀损耗的现象。金属腐蚀一般分为和。 （2）铁锈的生成原理是怎样的？（用反应化学方程式表示） 2、金属的防护 （1）改变金属组成和结构，如在金属中添加其他元素形成等。 （2）加，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （3）电化学防护 【课内探究】 一、金属腐蚀
[实验探究] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？ 相同点： 不同点： 练习：如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于__________腐蚀． (2)若试管内的液 面上 升，则原溶液呈 _____________性，发生__________腐蚀；电极反应： 负极___________________，正极____________________． (3)若试管内的液面下降，则原溶液呈__________性，发 生__________腐蚀；电极反应：负极____________，正 极____________________． 总结： 二、金属的防护 电化学防护： ①牺牲阳极保护法——原理。（阴极）：被保护的金属 设备；（阳极）：比被保护的金属活泼的金属。 ②外加电流的阴极保护法——原理：：被保护的金属设 备；：惰性电极。
中国腐蚀与防护学会工作总结20××年我学会在中国科协和挂靠单位的支持和指导下，在常务理事会的领导下，进展顺利。主要开展了培训、学术交流、资格认证以及科技进步奖、技术咨询、科普等活动。 一、培训工作 （一）举办"NACE国际阴极保护技术（CP2）资格认证培训班"。中国腐蚀与防护学会与美国腐蚀工程师协会合作，于2007年6月13-18日在北京举办了"NACE国际阴极保护技术（CP2）资格认证培训班"。这是NACE第二次在中国举办的阴极保护培训班，并将对考试通过的学员颁发NACE国际协会的CP2证书。 参加本期培训班的学员来自石油、天然气、海洋石油、金属腐蚀与防护研究和工程施工等单位人员28人。教师是NACE选派的著名阴极保护技术专家David Webster先生和 Clay Brelsford先生。教学特点是理论与实际相结合，教师与学员互动，每一章节都有理论基础讲解和实际操作，教材资料丰富完整，实验设计全面，实验设备完善。CP2与CP1相比，加强了理论部分内容，实验操作部分的难度也增大了。参加CP2培训班的学员课上认真学习理论知识，课下认真复习并积极参与实际操作训练。 课程结束后，进行了严格的笔试和实验两部分考试。考试合格（实验、笔试两项成绩均超过70分）的学员将获得NACE颁发的阴极保护CP2证书。
NACE International是国际上最大的腐蚀专业领域学术团体机构，其所制定的行业标准和颁发的专业技术资格证书，在国际上被广泛采用并具有权威性。 NACE国际阴极保护技术培训及认证项目在国际上和推广到中国都影响越来越大。我学会与NACE已形成很好的合作模式，在阴极保护领域里成为国内唯一培训认证（NACE证书）机构。这项工作将长年定期开展。 （二）举办"管道完整性课程培训班"。学会与GE油气国际公司合作，于2007年11月18日-23日在北京举办"管道完整性课程培训班"。来自石油天然气、管道行业等16人参加学习。教师是来自GE油气国际公司的管线完整性服务资深顾问Lain Colquhoun博士和Bill Gu博士。课程内容涉及管道设计、用材、内外腐蚀与控制、检测方法、缺陷评估、修复等10个章节。学员反映在5天的学习时间里，吸收了大量知识，对提升自己的工作水平将会起到很大的帮助，回去还会进一步钻研。 （三）2007年11月15～30日，中国腐蚀与防护学会第五期防腐蚀工程师技术资格认证培训班在北京科技大学成功举办。参加本次培训班的学员有26人，培训内容有：腐蚀和腐蚀控制原理、腐蚀试验方法及监控技术、表面工程技术和缓蚀剂、阴极保护和阳极保护-原理、技术及工程应用、工程材料的耐蚀性、防腐蚀涂料与涂装，共计84个学时，学会特聘林玉珍教授、李久青教授、李金桂研究员、卢燕平教授、吴荫顺教授、左禹教授、熊金平教授、高瑾教授和米琪高级工程师为学习班授课。学习班课程安排合理，受到学员的一致好评。学员学习认真，课上课下常与教师进行交流。
《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st =(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001 =0.4694g/ m?h 又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡?h d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2 015 Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2?h 试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π×0.02×0.005=0.00314 m2 02 Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2?h 试样体积为：V=π×2 2×0.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st =(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2?h Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
腐蚀与防护 1. 名词解释及符号意义 全面腐蚀局部腐蚀点腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀腐蚀疲劳涡流腐蚀缝隙腐蚀K ISCC d a/d t 2. 以不锈钢在充气的NaCl溶液中孔腐蚀为例，简述小孔腐蚀的机理。 3. 为提高18Cr-9Ni不锈钢的抗点蚀性能,可在钢中加入哪些元素? 4. 应力腐蚀裂纹扩展速率d a/d t与K I值之间的关系如图11.2 所示,试指出曲线上的两个端点各代表材料的什么特征值？并根据此图说明裂纹扩展速率d a/d t与K I值的关系。 5. 影响晶间腐蚀的因素有哪些？ 6. 简述应力腐蚀的机理及减少应力腐蚀的措施。 7. 试述硅酸盐材料的腐蚀机理及影响腐蚀的因素。 8. 玻璃的腐蚀有哪几种形式?简要说明之。 9. 混凝土的腐蚀有哪几种形式?简要说明之。 10.以Al2O3/SiC复合材料为例说明陶瓷基复合材料的氧化行为。 11.什么是高分子材料的腐蚀?有何主要表现？ 12.何为高分子材料的物理老化?其特点是什么?物理老化对性能有何影响？ 习题答案 1 名词解释及符号意义 全面腐蚀局部腐蚀点腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀腐蚀疲劳涡流腐蚀缝隙腐蚀K ISCC d a/d t 全面腐蚀：是常见的一种腐蚀,是指整个金属表面均发生腐蚀,它可以是均匀的也可以是不均匀的。全面腐蚀一般属于微观电池腐蚀。 局部腐蚀：腐蚀作用集中在某一定的区域内,而金属的其余部分几乎没有发生腐蚀。主要有点腐蚀(孔腐蚀) 、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀,应力腐蚀、腐蚀疲劳、湍流腐蚀等。 点腐蚀：金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但在局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的一种腐蚀破坏形式。 晶间腐蚀：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属(合金) 表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。
腐蚀与防护 摘要：本文主要说明腐蚀的历史发展，以及现状，并且讲述一部分应对腐蚀的防护措施。 关键词：腐蚀；历史；发展；现状；防护 腐蚀的现象几乎涉及国民经济的一切领域。机械、桥梁、设备在各种酸、碱、盐等腐蚀介质的情况下生锈，从而发生腐蚀，导致材料发生腐蚀损坏。一般来说，生活中我们所涉及的大多数金属，都是通过冶炼过程得到的，从矿石中的化合物状态转变为单质状态，除了极少数贵金属外，几乎其他所有金属都会发生腐蚀，腐蚀把我们冶炼的金属从单质状态又变为以前的状态，随着腐蚀的发生，整个腐蚀系统内的热力学自由能开始下降，这也为我们寻找好的防腐蚀措施提供了先天条件。 腐蚀只能控制而不可能杜绝。如何减少腐蚀的损失，已经成为各个国家以及企业所必须考虑的问题。防护措施要采取的适当，就能尽可能减少腐蚀所带来的巨大的经济损失，亦可在一定程度上减少人员的伤亡，对企业以及个人无疑都是一件好事。 1 腐蚀的历史 我国在商代就开始冶炼青铜，并且还掌握了提高耐蚀性的技术。春秋战国时期的武器和秦朝的青铜剑经过处理后所受腐蚀的程度非常小。技术探测，青铜剑表面有一层十几微米的含铬氧化膜，这表明我们的祖先已经掌握了一定的防腐蚀的方法。每年都会有许多建筑物、文物，每年都会造成巨额的经济损失，又会带来巨大的安全隐患。现在腐蚀问题，已经引起了世界各国的广泛关注。 全世界每年因腐蚀而报废的金属材料约占当年金属生产量的1 /10，我国每年因受腐蚀而不能回收利用的钢铁达 1000 多万吨工业发达国家每年由于金属腐蚀而引起的直接经济损失占全国民经济的2～4%，1995年美国的统计数据为全年腐蚀损失3000亿美元，美国全国腐蚀工程师协会主席称人均损失1100美元，我国1988年腐蚀直接损失约300～600亿元，1995年的腐蚀损失为1500亿元，每天4亿元，人均约20元。 2腐蚀的发展 腐蚀的种类多种多样，按照腐蚀机理可将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，其中金属以电化学腐蚀为主；按照金属破
第二节金属的腐蚀和防护（第１课时） 榆中七中孙志彪 【教学目标】：1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响．2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施， 【教学重点】：金属电化腐蚀【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀【教学方法】：启发式、讨论式、实验法【教具】：实验投影仪教学过程：【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。三个小组代表分别发言【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明：【板书】金属的腐蚀与防护【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：【板书】金属腐蚀的实质：M → M n++ ne- 金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀? 【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。【课件演示】铜-锌原电池实验做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。【投影、复习】原电池反应：Zn(-)：Zn→ Zn2+ +2e- (氧化反应) Cu(+)：2H++ 2e-
知识点总结三·金属的腐蚀与防护 知识点1·金属的腐蚀 1. 金属腐蚀的概念 （1）金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化的过程，M -ne - === M n+（M 表示金属） （3）金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀 表1 化学腐蚀与电化学腐蚀 2. 钢铁的腐蚀 （1）化学腐蚀：4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O （2）电化学腐蚀：吸氧腐蚀和析氢腐蚀 ① 吸氧腐蚀 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜，这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。当周围环境呈若酸性或中性时，发生“吸氧腐蚀”。 负极： ； 正极： 。 总反应： 。 上述电化学腐蚀中吸收氧气，故称为吸氧腐蚀。 ② 析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时，正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极： ； 正极： 。 总反应： 。 上述电化学腐蚀会生成氢气，故称为析氢腐蚀。 （3）铁锈的生成 铁锈的主要成分：Fe 2O 3·nH 2O 钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后，生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化，生成氢氧化铁，氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O （铁锈的主要成分）。 主要的化学方程式： 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O 知识点2·金属的防护 1. 金属防护的原理 金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。防止金属被腐蚀，就是阻断金属发生氧化反应的途径。 2. 金属防护的常用方法： （1）改变金属组成或结构 如：将铬、镍加入普通钢里制成不锈钢。 （2）在金属表面覆盖保护层 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。这样的表面保护常用的方法主要有金属表面涂层保护和镀层保护。 如：在钢铁表面涂上油漆或油脂、覆盖塑料、镀锌等。 （3）电化学防护法 金属的电化学防护是利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 知识点3·金属腐蚀快慢的规律 1. 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀 ＞ 原电池原理引起的腐蚀 ＞ 化学腐蚀 ＞ 有防腐措施的腐蚀（或者：电解池的阳极 ＞ 原电池负极 ＞ 化学腐蚀 ＞ 原电池正极 ＞ 电解池阴极） 2. 对同一金属来说，在同一溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中 ＞ 若电解质溶液中 ＞ 非电解质溶液中 3. 活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。 4. 对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 5. 纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢。 6. 不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 防腐措施由好到坏的顺序： 外接电源的阴极保护法 ＞ 牺牲阳极的阴极保护法 ＞ 有一般防腐条件的保护法 ＞ 无防腐条件 补充你的知识点或写出你的疑惑： 化学能与电能的转化·练习题
学习《过程装备腐蚀与防护》心得腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域。例如，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈；舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀；埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔；钢材在轧制过程因高温下与空气中的氧作用而产生大量的氧化皮；人工器官材料在血液、体液中的腐蚀；与各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质接触的化工机器与设备，腐蚀问题尤为突出，特别是处于高温、高压、高流速工况下的机械设备，往往会引起材料迅速的腐蚀损坏。 目前工业用的材料，无论是金属材料或非金属材料，几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的腐蚀造成的危害是十分惊人的。据估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30%，每年生产的钢铁约10%完全成为废物。实际上，由于腐蚀引起工厂的停产、更新设备、产品和原料流失、能源的浪费等间接损失远比损耗的金属材料的价值大很多。各工业国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的1%~4%。 腐蚀不仅造成经济上的巨大损失，并且往往阻碍新技术、新工艺的发展。例如，硝酸工业在不锈钢问世以后才得以实现大规模的生产；合成尿素新工艺在上世纪初就已完成中间试验，但直到20世纪50年代由于解决了熔融尿素对钢材的腐蚀问题才实现了工业化生产。 通过学习我们可以从最开始的设计阶段就考虑腐蚀对工程的影响，用正确的方法控制腐蚀，这样既能节省资源，又能延长设备的使用寿命，提高了我们的效率。对我们来说，我们更要踏实的学习知识，如果缺乏对于温度的、压力、浓度等的影响腐蚀规律的分析判断能力，那么按照手册相近选定的材料，往往会造成设备的过早破坏。结构复杂的机器、设备，出于某种特定功能的需要，常常选用不同材料的组合结构，如果不注意材料之间的电化学特征的相容性，或两种材料的结构相对尺寸比例不恰当，热处理度不合理，都会加速设备的腐蚀。所以腐蚀贯穿整个设计过程，所以我们要掌握腐蚀的一些基本知识是十分必要的。 因此，研究材料腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐措施，对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产效率无疑具有十分重要的意义！
腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关
《腐蚀与防护》课程教学大纲 一、课程性质 本课程是应用化学的专业选修课，有助于学生拓展知识面，更好的开展科研、生产专业学习。通过介绍工业生产过程中产生的各种腐蚀过程及其原理，各种防腐蚀技术，腐蚀试验方法等，使学生熟悉企业不同生产过程中所产生的各种腐蚀，充分了解如何对其进行有效的防护。 二、教学目的 本课程是化学工程专业一门应用性较强的专业课程。主要目的是使学生了解材料发生各种腐蚀的基本规律及作用机理，掌握材料腐蚀的评价方法。控制原理及防腐技术，并能够结合材料的成分与结构特征，分析耐腐蚀材料的设计及其热处理原理。 三、教材教参 教参 1. 王增品，姜安玺，腐蚀与防护工程高等教育出版社，1991 2. 美国腐蚀工程师协会编，腐蚀与防护技术基础，冶金工业出版社，1987 3. 化学工业部化工机械研究院主编，腐蚀与防护手册，化学工业出版社，1991 4. 尤里克，腐蚀与腐蚀控制，石油工业出版社，1996 5. 张远声，腐蚀破坏事故,100例，化学工业出版社，2001 6. 王保成，材料腐蚀与防护(21世纪全国高等院校材料类创新型应用人才培养规划教材)，北京大学出版社，2012 四、教学方式 本课程以课堂讲授为主、自学和讨论为辅的方式组织教学，适当使用多媒体课件进行教学，增大课堂容量，在有限的学时内取得最佳的教学效果。 五．教学内容及时数 根据化学本科专业人才培养方案，本课程共1.5学分，总的教学时数为27学时，具体如下： 第一章腐蚀与防护概论（2学时） 基本内容：腐蚀的定义、分类，影响腐蚀的因素及腐蚀的普遍性与严重性。腐蚀防护的意义，腐蚀与防护工作概况，防腐蚀方法。防腐蚀设备的使用与保养；防腐蚀工作中劳动保
腐蚀与防护 摘要：材料在和周围介质接触过程中，发生物理、化学或电化学反应等而使材料遭受破坏或性能恶化的过程称作腐蚀。金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的危害和分类，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。 关键词:金属；危害；腐蚀；防护 1.引言 老房木板上的生锈的铁钉、铁护栏的生锈、锡罐头盖的生锈、钢筋的锈蚀、轮船设备的锈蚀、腐蚀的自来水管道流出黄色的水、输油输气管道、开水管道、大雁塔广场上铜雕塑上的铜绿、秦始皇的铜车马、兵马俑、银首饰的变色、塑料的硬脆、橡胶轮胎的老化、古籍纸质的发黄变脆、丝绸的化丝、朽木、涂料的褪色、脱落、牙齿的坏烂、石头的风化等等都是一种腐蚀现象。其中腐蚀包括非金属腐蚀与金属腐蚀。 金属材料的腐蚀，是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。对于金属而言，在自然界大多是以金属化合物的形态存在。从热力学的观点来看，除了少数贵金属(如金、铂等)外，各种金属都有转变成离子的趋势。因此，金属元素比它们的化合物具有更高的自由能，必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态——氧化物的趋势，所以说金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象，是不可避免的。 金属腐蚀给生产生活带来很多不便，造成了巨大的经济损失。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%左右，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。 目前腐蚀问题成为阻碍高新技术发展和国民经济持续发展的重要制约因素，这样研究金属的腐蚀与防护便显得非常的重要，本报告主要综合讲述了金属的电化学腐蚀的基本原理和分类，以及讨论了有关现实生产生活中具体的防护措施，以更好的指导现实实践。 2 腐蚀的定义与特性 2.1 腐蚀的定义 材料在和周围介质接触过程中，发生物理、化学或电化学反应等而使材料遭受破坏或性能恶化的过程称作腐蚀。广义的腐蚀指材料与环境间发生的化学或电化学相互作用而导致材料功能受到损伤的现象。狭义的腐蚀是指金属与环境间的物理-化学相互作用，使金属性能发生变化，导致金属，环境及其构成系功能受到损伤的现象。 出于物理原因造成的破坏不称为腐蚀，而称为磨损或磨耗等等。但实际情况下腐蚀和物理损伤是伴随发生的，物理损伤更是加速了腐蚀的进度。腐蚀现象非常普遍，但却非常复杂。 由此而诞生的腐蚀科学是一门高度交叉性的综合学科，涉及化学、电化学、物理学、材料学、表面科学、工程力学、冶金学、生物学等多个学科，它
Creative Education Studies 创新教育研究, 2017, 5(5), 409-412 Published Online December 2017 in Hans. https://www.doczj.com/doc/344100436.html,/journal/ces https://https://www.doczj.com/doc/344100436.html,/10.12677/ces.2017.55064 The Virtual Simulation of the Corrosion and Protection Comprehensive Experiment Xuejun Xie1,2, Dongmei Liao1,2 1School of Power and Mechanical and Engineering, Wuhan University, Wuhan Hubei 2College Students’ Engineering Training and Innovation Practice Center, Wuhan University, Wuhan Hubei Received: Nov. 13th, 2017; accepted: Nov. 27th, 2017; published: Dec. 4th, 2017 Abstract The virtual simulation process of the corrosion and protection comprehensive experiment is in-troduced in this paper. That is to establish a normative basic operation database, a database of an-ticorrosion methods and their verification experiment schemes, a experimental results database of anticorrosion methods, to evaluate the experimental results, to develop the virtual simulation platform and software that students can carry out the virtual simulation experiment and evalua-tion. Then the anticorrosion methods and their verification experiment schemes revised con-stantly and thought to be perfect. Therefore, the corrosion and protection comprehensive experi-ment can be carried out more purposefully and more effectively by students in the laboratory, and the teaching effect is improved. Keywords Corrosion and Protection, Comprehensive Experiment, Virtual Simulation 腐蚀与防护综合实验的虚拟仿真 谢学军1,2，廖冬梅1,2 1武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 2武汉大学大学生工程训练与创新实践中心，湖北武汉 收稿日期：2017年11月13日；录用日期：2017年11月27日；发布日期：2017年12月4日 摘要 本文介绍了腐蚀与防护综合实验的虚拟仿真过程，即建立规范的基本操作库、防腐蚀方法及其验证实验
知识点总结三·金属的腐蚀与防护 知识点1·金属的腐蚀 1. 金属腐蚀的概念 （1）金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化的过程，M -ne - === M n+（M 表示金属） （3）金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀 表1 化学腐蚀与电化学腐蚀 2. （1）化学腐蚀：4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O （2）电化学腐蚀：吸氧腐蚀和析氢腐蚀 ① 吸氧腐蚀 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜，这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。当周围环境呈若酸性或中性时，发生“吸氧腐蚀”。 负极： ； 正极： 。 总反应： 。 上述电化学腐蚀中吸收氧气，故称为吸氧腐蚀。 ② 析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时，正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极： ； 正极： 。 总反应： 。 上述电化学腐蚀会生成氢气，故称为析氢腐蚀。 （3）铁锈的生成 铁锈的主要成分：Fe 2O 3·nH 2O 钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后，生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化，生成氢氧化铁，氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O （铁锈的主要成分）。 主要的化学方程式： 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O 知识点2·金属的防护 1. 金属防护的原理 金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。防止金属被腐蚀，就是阻断金属发生氧化反应的途径。 2. 金属防护的常用方法： （1）改变金属组成或结构 如：将铬、镍加入普通钢里制成不锈钢。 （2）在金属表面覆盖保护层 原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。这样的表面保护常用的方法主要有金属表面涂层保护和镀层保护。 如：在钢铁表面涂上油漆或油脂、覆盖塑料、镀锌等。 （3）电化学防护法 金属的电化学防护是利用电化学原理来保护金属，防止金属腐蚀。 知识点3·金属腐蚀快慢的规律 1. 对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀 ＞ 原电池原理引起的腐蚀 ＞ 化学腐蚀 ＞ 有防腐措施的腐蚀（或者：电解池的阳极 ＞ 原电池负极 ＞ 化学腐蚀 ＞ 原电池正极 ＞ 电解池阴极） 2. 对同一金属来说，在同一溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中 ＞ 若电解质溶液中 ＞ 非电解质溶液中 3. 活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。 4. 对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀越快。 5. 纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢。 6. 不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 防腐措施由好到坏的顺序： 外接电源的阴极保护法 ＞ 牺牲阳极的阴极保护法 ＞ 有一般防腐条件的保护法 ＞ 无防腐条件 补充你的知识点或写出你的疑惑：
1.材料腐蚀的定义:腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。 2.腐蚀的特点:自发性/铁腐蚀变成以水和氧化铁为主的腐蚀产物，这些腐蚀产物在结构或形态上和自然界天然存在的铁矿石类似，或者说处于同一能量等级自发性只代表反应倾向，不等于实际反应速度 普遍性/ 元素周期表中约有三、四十种金属元素，除了金和铂金可能以纯金属单体形式天然存在之外，其它金属都以它们的化合物（氧化物、硫化物）形式存在 隐蔽性/ 应力腐蚀断裂管道：表面光亮如新，几乎不存在均匀腐蚀迹象，金相显微镜下，可观察到管道内部布满细微裂纹 3.按材料腐蚀形态如何分类:全面腐蚀<均匀和不均匀腐蚀> 局部腐蚀{ 点蚀（孔蚀、）缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀（接触腐蚀）晶间腐蚀}选择性腐蚀 4.按材料腐蚀机理如何分类:化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀 5.按材料腐蚀环境如何分类:自然环境腐蚀、工业环境腐蚀、生物环境腐蚀 1、名词解释 物理腐蚀：是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏 电化学腐蚀：就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。 电极电位：金属-溶液界面上建立了双电层，使得金属与溶液间产生电位差，这种电位差称为电极电位（绝对电极电位） 非平衡电极电位：（在生产实际中，与金属接触的溶液大部分不是金属自身离子的溶液）当电极反应不处于平衡状态，电极系统的电位称为非平衡电位。 平衡电极电位：水合金属离子能够回到金属中去，水合-金属化过程速率相等且又可逆，这时的电极电位。 标准电极电位：金属在25℃浸于自身离子活度为1mol/L的溶液中，分压为1×105Pa时的平衡电极电位 极化：电流流过电极表面，电极就会失去平衡，并引起电位的变化 去极化：能降低电极极化的因素称为去极化因素 过电位：是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。 活化极化：设电极反应的阻力主要来自电子转移步骤，液相传质容易进行，这种电极反应称为受活化极化控制的电极反应。 浓差极化：当电极反应的阻力主要来自液相传质步骤,电子转移步骤容易进行时，电极反应受浓度极化控制。 吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。 析氢腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的金属腐蚀 钝化化学腐蚀：当金属处于一定条件时，介质中的组分或是直接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合，在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。 2、电位－pH图在腐蚀研究中的应用与其局限性是什么？电位—pH图中汇集了金属腐蚀体系的热力学数据，并且指出了金属在不同pH 或不同电位下可能出现的情况，提示人们可借助于控制电位或改变pH 到防止金属腐蚀的目的。1. 绘制电位pH 图时，是以金属与溶液中的离子之间，溶液中的离子与含有这些离子的腐蚀产物之间的平衡作为先决条件的，而忽略了溶液中其它离子对平衡的影响。而实际的腐蚀条件可能是远离平衡的；其它的离子
金属腐蚀与防护实验指导书 课程编号：03030101 适用专业：金属材料工程专业 课程类别：专业教育课程 郝小军徐宏妍编
实验一 金属极化曲线测试 一、目的要求 1、掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。 2、绘制并比较一般金属（镁合金）和有钝化性能（铝合金、不锈钢）的金属的阳极极化曲线的异同，初步掌握有钝化性能的金属在腐蚀体系中的临界孔蚀电位的测定方法。 3、通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数，了解击穿电位和保护电位的意义。 4、掌握恒电位仪的使用方法，了解恒电位技术在腐蚀研究中的重要作用。 二、基本原理 阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数——致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围，需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。图1是一条较典型的阳极极化曲线。 一般金属（镁合金）的阳极极化曲线为ax 曲线。对有钝化性能的金属（铝合金、不锈钢），曲线abcdef 是恒电位法（即维持电位恒定， 测定相应的电流值）测得的阳极极化曲线。当电位从a 逐渐向正移动到到b 点时，电流也随之增加到b 点，当电位过b 点以后，电流反而急剧减小，这是因为在金属表面上生成了 一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到c 。在c 点之后，电位若继续增高，由于金属完全进 入了钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流。当使电位增高到d 点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从 a 点到 b 点的范围叫活性溶解区，从b 点到c 点叫钝化过渡区，从c 点到d 点叫钝化稳定区， 过d 点以后叫过钝化区。对应于b 点的电流密度叫致钝电流密度，对应于cd 段的电流密度叫维钝电流密度。 若把金属作为阳极，通以致钝电流使之钝化，再用维钝电流去保护其表面的钠化膜，可使金属的腐蚀速度大大降低，这就是阳极保护的原理。 用恒电流法测不出上述曲线的bcde 段。在金属受到阳极极化时其表面发生了复杂的变化，电极电位成为电流密度的多值函数，因此当电流增加到b 点时，电位即由b 点跃增到很正的e 点，金届进入了过钝化状态，反映不出金属进入钝化区的情况。由此可见只有用恒电位法才能测出完整的阳极极化曲线。 本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位，同时测定对应的电流值，并在半对数坐标上绘成E-i 曲线，即为恒电位阳极极化曲线。 E ,m V i ,mA/cm 2 图1 阳极极化曲线 有钝化性能的金属： abcdef ——恒电位法测定；abef ——恒电流法测定 一般金属：ax 曲线
一、填空题 2构成金属表面电化学不均一的主要原因①金属化学成分不均一、②组织结构不均一、③物理状态不均一、④表面膜不完整。 3.应力腐蚀发生条件a敏感材料合金易发生b特定的腐蚀介质c拉伸应力。 4.减缓磨损腐蚀的办法是合理设计结构及正确选材与表面处理及电化学保护。 5. 氧化膜要具有保护性必须满足的条件为①PBR值大于1；②膜具有良好的化学稳定性自愈能力强；③膜具有完整性致密、缺陷少；④具有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。 6.提高钢的抗氧化性，采用合金化处理或在钢表面形成高熔点氧化物的途径。8金属耐蚀合金化的途径有提高金属的热力学稳定性、减弱合金的阳极活性、减弱阴极过程和使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜。 9.用衬里作为防腐蚀，被粘物表面必须满足：有好的润湿性、表面有一定的粗糙度和表面清洁。橡胶衬里整个过程的关键工序消除衬层鼓泡、硫化、衬贴。11.阳极保护的主要控制参数有临界电流密度ib（致钝电流密度）、钝化区电位范围Ep~Eop和维钝电流密度ip。 12. 钛在王水、氯水中耐蚀是由于其具有很强的自钝性。 13. 高分子材料在溶剂中的溶解性能基本上遵循极性相近原则、溶度参数相近原则、溶剂化原则但聚四氟乙烯虽然也是非极性的，而对于任何极性或非极性的溶剂都不会使其溶解因其极好的耐老化性能而有“塑料王”的美称。 14.杂散电流引起的腐蚀破坏特点形成两个宏观腐蚀电池。 15.合金元素钼的耐蚀特点使合金耐还原性介质腐蚀和抗氯离子引起的点蚀。 16. 生产上为了降低维钝电流密度，常常采用涂料-阳极保护的联合保护。 15.均匀腐蚀速度表征法重量法、深度法、电流密度表征法，局部腐蚀速度表征法局部最大腐蚀深度或强度损失法。 20.涂料由成膜物质、颜料、稀释剂、助剂、分散介质组成。 21.金属产生剥蚀的条件：金属具有一定的层状晶粒结构，晶粒尺寸的长度、宽度必须远远大于其厚度要有适当的腐蚀介质。 22. 阳极性镀层对基体的保护是机械保护和电化学保护作用共同作用的结果阴极性镀层的保护作用取决于镀层的完整性和厚度。