材料腐蚀类别与机理概述
一、材料腐蚀类别与相应机理
金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用，引起金属的变质和破坏，称为金属腐蚀。腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发，除了极少数贵金属Au、Pt 等外，一般材料发生腐蚀都是一个自发过程。金属很少是由于单纯机械因素（如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等）或其他物理因素（如热能、光能等）引起破坏的，绝大多数金属的破坏都与其周围环境的腐蚀因素有关。
1.1 金属的高温氧化腐蚀
1.1.1 高温氧化腐蚀概念
在大多数条件下，使用金属相对于其周围的气态都是热不稳定的。根据气体成分和反应条件不同，将反应生成氧化物、硫化物、碳化物和氮化物等，或者生成这些反应产物的混合物。在室温或较低温干燥的空气中，这种不稳定性对许多金属来说没有太多的影响。因为反应速度很低。但是随着温度的上升，反应速度急剧增加。这种在高温条件下，金属与环境介质中的气相或凝聚相物质发生化学反应而遭受破坏的过程称高温氧化，亦称高温腐蚀。
从广义上看，金属的氧化应包括硫化、卤化、氮化、碳化，液态金属腐蚀，混合气体氧化，水蒸气加速氧化，热腐蚀等高温氧化现象；从狭义上看，金属的高温氧化仅仅指金属（合金）与环境中的氧在高温条件下形成氧化物的过程。
1.1.2 高温氧化腐蚀机理
研究金属高温氧化时，首先应讨论在给定条件下，金属与氧相互作用能否自发地进行或者能发生氧化反应的条件是什么，这些问题可通过热力学基本定律做出判断。
金属氧化时的化学反应可以表示成：
Me(s)+O2(g)→MeO2(g)
对该式来说：
?G Tθ=?RT ln K=?RT ln 1
2
=4.575Tlgpo2
可知，只要知道温度T时的标准自由能变化值（?G Tθ），即可得到该温度下的金属氧化物分解压，然后将其与给定条件下的环境氧分压比较就可判断金属氧化反应式的反应方向。
在一个干净的金属表面上，金属氧化反应的最初步骤是气体在金属表面上吸附。随着反应的进行，氧溶解在金属中，进而在金属表面形成氧化物薄膜或独立的氧化物核。在这一阶段，氧化物的形成与金属表面取向、晶体缺陷、杂质以及试样制备条件等因素有很大
关系。当连续的氧化膜覆盖在金属表面上时，氧化膜就将金属与气体分离开来，要使反应继续下去，必须通过中性原子或电子、离子在氧化膜中的固态扩散（迁移）来实现。在这些情况下，迁移过程与金属-氧化膜及气体-氧化膜的相界反应有关。若通过金属阳离子迁移将导致气体-氧化膜界面上膜增厚，而通过氧阴离子迁移则导致金属-氧化膜界面上膜增厚。
金属一旦形成氧化膜，氧化过程的继续进行将取决于两个因素：
（1）界面反应速度，包括金属-氧化膜界面及气体-氧化膜界面上的反应速度。
（2）参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。当氧化膜很薄时，反应物质扩散的驱动力是膜内部存在的电位差；当膜较厚时，将由膜内的浓度梯度引起迁移扩散。
由此可见，这两个因素实际上控制了进一步的氧化速度。在氧化初期，氧化控制因素是界面反应速度，随着氧化膜的增厚，扩散过程起着愈来愈重要的作用，成为继续氧化的速度控制因素。
1.2. 金属的电化学腐蚀
1.2.1 电化学腐蚀概念
把大小相等的Zn片和Cu片同时置入盛有稀硫酸的同一容器里，并用导线通过毫安表联接起来。毫安表的指针立即偏转，表明有电流通过。物理学规定，电流方向是从电位高（正极）的一端沿导线流向电位低（负极）的一端。电流方向是从Cu片流向Zn片，而电子流动方向则相反，在腐蚀学里，通常规定电位较低的电极为阳极，电位较高的电极为阴极。因此在该原电池中将发生如下电化学反应：
阳极反应：Zn→Zn2++2e
阴极反应：2H++2e→H2
电池总反应：Zn+2H+→Zn2+H2
类似于这样，按两个半反应路径进行的腐蚀过程就是电化学腐蚀过程。两个半反应分别称为电极反应。腐蚀电池与原电池的区别仅在于：原电池是能够把化学能转变为电能，做出有用功的装置，而腐蚀电池是只能导致金属破坏而不能对外做有用功的短路电池。1.2.2 电化学腐蚀机理
腐蚀电池工作的基本过程如下：
（1）阳极过程：金属溶解，以离子形式迁移到溶液中同时把当量电子留在金属上。
（2）电流通路：电流在阳极和阴极间的流动是通过电子导体和离了导体来实现的，电子通过电子导体（金属）从阳极迁移到阴极，溶液中的阳离子从阳极区移向阴极区，阴离子从阴极区向阳极区移动。
（3）阴极过程：从阳极迁移过来的电子被电解质溶液中能吸收电子的物质接受。
由此可见，腐蚀原电池工作过程是阳极和阴极两个过程在相当程度上独立而又相互依存的过程。
一个完整的腐蚀电池，是由两个电极组成。一般把电池的一个电极称作半电池。从这
个意义上说，电极不仅包含电极自身，而且也包括电解质溶液在内。在金属与溶液的界面上进行的电化学反应称为电极反应。电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电层两侧的电位差，即为电极电位，也称为绝对电极电位。当金属电极上只有惟一的一种电极反应，并且该反应处于动态平衡时，金属的溶解速度等于金属离子的沉积速度，则建立起一个电化学平衡。
常见的电化学腐蚀有析氢腐蚀和吸氧腐蚀：以氢离子作为去极剂，在阴极上发生2H+ + 2e→H2的电极反应叫氢去极化反应。由氢去极化引起的金属腐蚀称为析氢腐蚀。如果金属（阳极）与氢电极（阴极）构成原电池。当金属的电位比氢的平衡电位更负时，两电极间存在着一定的电位差，才有可能发生氢去极化反应。当电解质溶液中有氧存在时，在阴极上发生氧去极化反应。在中性或碱性溶液中：O2+2H2O+4e→4OH-；在酸性溶液中：O2+4H++4e →2H2O。由此引起阳极金属不断溶解的现象就是氧去极化腐蚀。
1.3 全面腐蚀
1.3.1 全面腐蚀概念
全面腐蚀是常见的一种腐蚀。全面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。钢铁构件在大气、海水及稀的还原性介质中的腐蚀一般属于全面腐蚀。
全面腐蚀一般属于微观电池腐蚀。通常所说的铁生锈或钢失泽，镍的“发雾”现象以及金属的高温氧化均属于全面腐蚀。
1.3.2 全面腐蚀速度测定
对于金属腐蚀，人们最关心的是腐蚀速度。全面腐蚀速度也称均匀腐蚀速度，常用的表示方法有重量法和深度法。
重量法是用试样在腐蚀前后重量的变化（单位面积、单位时间内的失重或增重）表示腐蚀速度的方法。用重量法表示腐蚀速度很难直观知道腐蚀深度，如制造农药的反应釜的腐蚀速度用腐蚀深度表示就非常方便。这种方法适合密度不同的金属，可用下式计算：
B=8.76
V
其中B为按深度计算的腐蚀速度，mm/a；V为按重量计算的腐蚀速度，g/m2·h；ρ为金属材料的密度，g/cm3。
1.4 局部腐蚀
局部腐蚀的类型很多，主要有点蚀（孔蚀）、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。
1.4.1 点腐蚀概念及机理
点腐蚀（孔蚀）是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式，简称点蚀。点蚀是一种典型的局部腐蚀形式，具有较大的隐患性及破坏性。在石油、化工、海洋业中可以造成管壁穿孔，使大量的油、气等介质泄漏，有时甚至会造成火灾，爆炸等严重事故。点蚀表面直径等于或小于它的深度。一般只有几十微米。其形貌
各异，有蝶形浅孔，有窄深形、有舌形等等。
A点蚀源形成的孕育期
点蚀包括点蚀核的形成到金属表面出现宏观可见的蚀孔。蚀孔出现的特定点称为点蚀源。形成点蚀源所需要的时间为诱导时间，称孕育期。孕育期长短取决于介质中Cl-的浓度、PH值及金属的纯度，一般时问较长。
B 点蚀坑的生长
关于点蚀生长机制众说纷纭，较公认的是蚀孔内的自催化酸化机制，即闭塞电池作用。现在以不锈钢在充气的含Cl-离子的中性介质中的腐蚀过程为例，讨论点蚀孔生长过程。
蚀孔形成后，孔内金属处于活化状态（电位较负），蚀孔外的金属表面仍处于钝态（电位较正），于是蚀孔内外构成了膜-孔电池。孔内金属发生阳极溶解形成Fe2+（Cr3+、Ni2+等）离子：
孔内阳极反应：
Fe→Fe2++2e
孔外阴极反应：
O2+2H2O+4e→4OH-
孔口PH值增高，产生二次反应：
Fe2++2OH-→Fe（OH）2
Fe（OH）2+2H2O+O2→Fe（OH）3↓
因此,Fe（OH）3沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层。使孔内外物质交换困难，孔内介质相对孔外介质呈滞流状态。孔内O2浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作用加速了孔内不断离子化，孔内Fe2+浓度不断增加，为保持电中性，孔外Cl-向孔内迁移，并与孔内Fe2+形成可溶性盐（FeCl2）。孔内氯化物浓缩、水解等使孔内pH值下降，PH值可达2~3，点蚀以自催化过程不断发展下去。
由于孔内的酸化，H+去极化的发生及孔外氧去极化的综合作用，加速了孔底金属的溶解速度。从而使孔不断向纵深迅速发展，严重时可蚀穿金属断面。
1.4.2 缝隙腐蚀概念及机理
金属结构件一般都采用铆、焊、螺钉等方式连接，因此在连接部位容易形成缝隙。缝隙宽度一般在0.025~0.1mm，足以使介质滞留在其中，引起缝隙内金属的腐蚀。这种腐蚀形式称为缝燎腐蚀。
与点蚀不同，缝隙腐蚀可发生在所有金属和合金上，且钝化金属及合金更容易发生。任何介质（酸碱盐）均可发生缝隙腐蚀，但含Cl-的溶液更容易发生。
关于缝隙腐蚀机理用氧浓差电池与闭塞电池联合作用机制可得到圆满解释。缝隙腐蚀发展的自催化过程与点蚀发展机理相似。
1.4.3 晶间腐蚀概念及机理
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。
许多金属（合金）都具有晶间腐蚀倾向。其中不锈钢、铝合金晶间腐蚀较为突出。在工业中，尤其在石油、化工和原子能工业中，晶间腐蚀占很大的比例，可导致设备破坏，危及正常生产。
现代晶间腐蚀理论有两种：贫化理论和晶间杂质偏聚理论。这里用贫化理论讨论（18-8型）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀机理。
贫化理论认为，晶间腐蚀是由于晶界析出新相，造成晶界附近某一成分的贫乏化。如奥氏体不锈钢回火过程中（400一800℃）过饱和碳部分或全部以Cr23C6形式在晶界析出，Cr23C6析出后，碳化物附近的碳与铬的浓度急剧下降。由于Cr23C6的生成所需的碳是来自晶粒内部，铬主要由碳化物附近的晶界区提供。数据表明，铬沿晶界扩散的活化能为162~252kJ/mol，而铬由晶粒内扩散活化能约540kJ/mol，因此铬沿晶界扩散速度要比晶粒内扩散速度快得多。晶界附近区域的Cr很快消耗尽，而晶粒内铬扩散速度慢，补充不上，因此出现贫铬区。当贫铬区的含铬量远低于钝化所需的临界浓度（12.5%原子百分比）时（严重时铬含量趋近于零），在晶界上就形成了贫铬区，一般贫铬区约10-5cm宽。当处于适宜的介质条件下，就会形成腐蚀原电池，Cr23C6及晶粒为阴极，贫铬区为阳极而遭受腐蚀。
1.4.4 选择腐蚀概念及机理
选择性腐蚀是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。这种腐蚀只发生在二元或多元固溶体中，如黄铜脱锌，钢镍合金脱镍，钢铝合金脱铝等。比较典型的选择性腐蚀是黄铜脱锌。
以黄铜在海水中为例，讨论脱锌机理。近代脱锌理论认为，脱锌是锌、铜（阳极）溶解后，Zn2+留在溶液中，而Cu2+迅速形成Cu2Cl2。Cu2Cl2又分解成Cu和CuCl2的电化学过程。
阳极反应：Cu2Cl2→Cu+CuCl2；Zn→Zn2++2e；Cu→Cu2++e
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-
Cu2Cl2的形成及分解反应：Cu2++2Cl-→Cu2Cl2；Cu2Cl2→Cu+CuCl2
分解生成的活性铜回镀在基体上。
1.4.5 应力腐蚀概念及机理
由于材料在环境中受应力作用方式不同，其腐蚀形式也不同。一般可分为：应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、冲蚀等。在这类腐蚀中受拉应力作用的应力腐蚀是危害最大的局部腐蚀形式之一，材料会在没有明显预兆的情况下突然断裂。应力腐蚀（英文缩写SCC）是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。
对于应力腐蚀机理，何尔和希纳斯首先提出阳极快速溶解理论。该理论认为裂纹一旦形成，裂纹尖端的应力集中导致裂纹尖端前沿区发生迅速屈服，晶体内位错沿着滑移面连续地到达裂纹尖端前沿表面，产生大量瞬间活性溶解质点，导致裂纹尖端（阳极）快速溶
解。而闭塞电池理论认为，在已存在的阳极溶解的活化通道上，腐蚀优先沿着这些通道进行，在应力协同作用下，闭塞电池腐蚀所引发的蚀孔扩展为裂纹，产生SCC。这种闭塞电池作用与前面的孔蚀相似，也是一个自催化的腐蚀过程，在拉应力作用下使裂纹不断扩展，直至断裂。膜破裂理论则认为，金属表面是由钝化膜覆盖，并不直接与介质接触。在应力或活性离子（Cl-）的作用下易引起钝化膜破裂，露出活性的金属表面。介质沿着某一择优途径浸入并溶解活性金属，最终导致应力腐蚀断裂。
二、选择性腐蚀法（去合金化法）在纳米多孔金属中的应用
去合金化，即选择性腐蚀，是指合金组元间的电极电位相差较大，合金中的电化学性质较活泼元素在电解质的作用下选择性溶解进入电解液而留下电化学性质较稳定元素的腐蚀过程。组元既可以是单相固溶体合金中的一种元素，又可以是多相合金中的某一相。最典型的例子是黄铜脱锌和铸铁的石墨化腐蚀。目前，对二元固溶体合金去合金化制备纳米多孔金属成为国内外研究的一大热点，特别是对通过Ag-Au系合金选择性腐蚀制备纳米多孔金的研究。现有的研究主要集中于采用不同的合金体系制备出各种不同的纳米多孔材料。
2.1 选择性腐蚀（去合金化）过程中孔洞形成的机制
对于二元合金体系A1-x B x（A为贱组元，B为贵组元），选择性腐蚀的发生需要满足以下两个条件。首先，合金元素之间的标准电极电位有足够大的差值。例如Ag-Au体系，两者之间的标准电极电位差为0.8V，这表现为在一种电解质溶液中两组元的溶解速率不同。其次，合金中活泼原子的含量即贱组元的成分需超过临界阈值。当合金中的活泼组元小于临界阈值时，只在表面的几个原子层发生活泼组元的溶解，导致表面富集贵组元元素，从而使溶解过程不能持续进行。
国内外在去合金化理论的研究中提出了多种多孔的形成机制，包括溶解再沉积机制、体扩散机制、表面扩散机制、渗流机制及相分离机制。
溶解再沉积机制认为，去合金化过程中合金表面上的两组元同时溶解，贱组元留在溶液中，而贵组元在靠近溶解处的表面上析出，重新沉积在基体上。但当贱组元的电位远低于贵组元的阳极溶解电位时，两组元同时溶解不可能在任何条件下都能发生，因此这种机制无法圆满解释贵组元不溶解时贱组元的脱离现象。
Pickering等提出去合金化是一个体扩散过程，表面的活泼元素首先在腐蚀过程中阳极溶解产生双空位，然后由于浓度梯度的影响，双空位向合金内部扩散，活泼组元向表面扩散从而优先溶解。这种模型实际上不太合理，因为在室温条件下活泼元素向合金表面的扩散速率不足以达到去合金化的速率。
Forty等对Ag-AU和Au-Cu系统实验作了总结，提出了表面扩散的模型。合金系统由于活泼元素的溶解而变得无序，然后通过贵组元的表面扩散而重新变得有序。活泼组元溶解到电解液中，而贵组元原子通过表面扩散聚集成团簇，降低表面能。Au原子的聚集产生了
富Au层。
Sieradzki等在表面扩散的基础上提出了渗流机制，认为二元合金或两相合金中，随着溶质原子浓度的增加或某一相所占有分数的增加，当溶质原子浓度或某相所占百分数超过某一临界值后，就会在合金内部出现由溶质原子或某相近邻或次近邻组成的无限长的连通通道，去合金化就是沿着这些由活泼原子组成的通道优先发生溶解的。渗流模型能很好地解释去合金化过程中出现的临界电位、合金中活泼元素须超过一临界值才能发生去合金化和三维双连续金属/孔洞形貌形成的现象，但理论模拟结果与实验结果不一致。
Jonah Erlebacher等在渗流机制的基础上进一步提出了相分离机制，认为在固体电解液界面处发生相分离，使得合金中的贵元素获得化学驱动而聚集成二维簇。由于腐蚀的连续进行而使得表面区域不断增加，这些过程综合即形成孔洞。孔洞的特征长度尺寸可用连续模型预测，并可用动力学的Monte Carlo模型来模拟Ag-Au合金的去合金化过程，得到与实验几乎相同的形貌特征。
选择性溶解的完整模型包括多个方面：溶解动力学、表面扩散以及合金和电解液中的质量传输。Erlebacher等假设，决定形成这种双连续的多孔形貌的物理过程被限定在合金与电解液的界面区。合金与电解液界面由3部分组成：合金本身、电解液本身和单原子层厚度的合金/电解液界面区。用动力学的Monte Carlo模型模拟Ag-Au合金的去合金化过程，包括Ag和Au的扩散和Ag的溶解。模拟定性地解释了多孔的形成机制：以Ag-Au合金的（111）密排面为初始条件，当该面浸入到电解液中，其中一个Ag原子溶解。与这个空位配位的Ag原子的近邻原子比面上其他Ag原子的近邻原子少，更易溶解，因此只留下Au 原子。在下一层开始溶解前，Au原子发生扩散聚集成小岛状，形成Au团簇。在Au团簇之间有一特征长度，于是表面由2个区域组成：局部表面发生钝化的Au的团簇及与电解液接触的未发生去合金化的区域。当未发生去合金化的区域的Ag原子溶解时，更多的Au 原子被释放到表面，并扩散到Au原子的团簇中，继续留下未发生去合金化的部分与电解液接触。在早期，这些Au团簇为很多小岛，其凸起处为富Au层，底部为具有原始成分的合金。这些小岛被切去底部，增大了表面积而Au必须覆盖使其钝化，最后导致坑的形成和多孔性。
2.2选择性腐蚀（去合金化）过程影响因素及控制
脱合金法制备纳米多孔材料的过程受很多因素的影响，主要包括：合金体系和电解质。一个合金体系要能通过选择溶解形成互相交错的纳米孔骨架结构必须满足2个条件：一是合金中各元素构成的金属/金属离子标准平衡电势差别要大，即合金中一种元素在电解质中选择溶解，另外一种处于钝化状态，这种合金才能满足脱合金的要求；二是合金的成分，对于选择溶解而言，脱合金体系中惰性成分的含量有一临界值，超过这个临界值选择溶解不能发生。对于低于这一临界组分的合金，活泼金属元素将从离表面最近的前几个原子层上溶解，形成富不活泼元素的相以减慢或阻止溶解过程。
初始合金的制备方法对脱合金后纳米多孔的形貌和结构等特性有很大影响。不仅合金
的成分，而且合金的组织结构对去合金化也有重要影响。例如：铸态下呈两相结构的Au-Ni 合金发生去合金化时，因富Ni相的阳极性较高，并且Ni含量大于临界阈值而发生脱Ni腐蚀；富Au相由于Ni含量低，合金对脱Ni不敏感，不发生腐蚀。而固溶处理后合金变成均匀的单相固溶体，所以在合金的整个表面上发生了Ni元素的优先脱除，随着合金中活泼元素Ni含量的增加，临界电位降低，腐蚀电流密度增加，脱Ni倾向增加，形成的多孔Au的平均孔径增大。
对Au-Ni合金样品进行恒电位腐蚀后形成的纳米孔隙金形貌与阳极极化后的形貌相比，孔隙尺寸较大。其原因是恒电位腐蚀时间大于阳极极化实验。由此说明，随腐蚀时间的增加，孔隙尺寸增大。
总之，通过脱合金法制备的金属纳米多孔材料孔径和孔骨架的尺寸都在纳米级，且通过控制合金的成分比例、电解液的浓度和时间等参数，可实现孔结构形貌和孔隙率的控制。
《腐蚀与防腐》综合复习资料 一、填空题 1、极化曲线分为（1）和（2）两种。（课件，极化与去极化，极化曲线） 2、氧去极化的阴极过程可以分为两个基本环节：（3）过程和（4）过程。（课件，极化与去极化，氧去极化） 3、在腐蚀控制方式中，当R＝0，P a<
一．选择题 1.（A ）是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象。 A.腐蚀 B.磨损 C.断裂 D.磨蚀 2.在以下材料失效的形式中，属于突变过程的是（C ）。 A.腐蚀 B.磨损 C.断裂 D.磨蚀 3.下列属于腐蚀的特点的是（C）。 A.自发性 B.普遍性 C.被动性 D. 隐蔽性 4.腐蚀的发生是金属由高能级向低能级退化的过程，是（B）过程。 A.吸热 B.放热 C.升压 D. 降压 5.下列腐蚀类型属于化学腐蚀的是（D）。 A. 土壤腐蚀 B. 电解液中腐蚀 C. 海水腐蚀 D. 非电解液中腐蚀 6.以下物体不属于据导电能力分类的是：（D） A. 导体 B. 半导体 C. 绝缘体 D. 电解质 7.下列导体属于离子导体是：（C）。 A. 金属导体 B. 半导体 C. 电解质溶液 D. 绝缘体 8.下列不属于气体电极的是：（B）。 A. 氢电极 B. 饱和甘汞电极 C. 氧电极 D. 氯电极 9.下列哪种电极不是在实际使用中常常采用的二级参比电极。（B） A.饱和甘汞电极（SCE） B.氢标准电极（SHE） C.银－氯化银电极 D.饱和硫酸铜电极 10.下列金属按其活泼性由高到低排列，次序正确的是（A）。 A. K、Na、Zn、Cu、Ag、Au； B. Cu、K、Na、Zn、Ag、Au； C. K、Na、Cu、Zn、Au、Ag； D. Cu、K、Zn、Na、Au、Ag； 11.下列金属（）不属于负电性贱金属。 A. K B.Ca C.Mg D.Ag 12.下列腐蚀形式（D）不属于金属的局部腐蚀 A.电偶腐蚀 B.应力腐蚀 C.氢损伤 D.析氢腐蚀。 13.下列选项（B）不是孔蚀的破坏特征。 A.破坏高度集中 B.蚀孔的分布均匀 C.蚀孔通常沿重力方向发展 D.蚀孔小，不易发现。 14.黄铜脱锌破坏形式属于（B）。 A.电偶腐蚀 B. 选择性腐蚀 C. 晶间腐蚀 D.缝隙腐蚀 15.根据金属表面的潮湿程度，不属于大气腐蚀分类的是（C）： A.干大气腐蚀 B. 潮大气腐蚀 C. 润大气腐蚀 D.湿大气腐蚀 16.以下（D）不属于影响土壤腐蚀的因素。 A.土壤电阻率 B.土壤的含氧量 C.土壤的pH值 D.土壤的物化性质 17.目前常用来解释缓蚀剂机理的理论不包括：（C）
材料腐蚀与防护论文 课题：重防腐涂料的的现状及其发展前景 班级: 034111 班号：01 学号：20111000007 姓名：赵琴
重防腐涂料的的现状及其发展前景 摘要：本文简要介绍了重防腐涂装技术、重防腐涂料，列举了一些重防腐涂装的典型实例，并对工业防腐涂料行业发展现状及未来发展趋势进行了阐述。 关键词：重防腐、涂料、防腐配套 Heavy-Duty Anticorrosive Coatings Abstract: Technique of heavy-duty anticorrosive painting briefly is presented. Typical examples of heavy-duty anticorrosive coatings are enumerated.and elaborates anti-corrosion coatings industrial current situation and development tendency. Keywods：heavy-duty anticorrosive; coatings；anticorrosion coating system 1、前言 腐蚀会造成巨大损失。目前全世界每年因腐蚀造成的经济损失约在10 000 亿美元, 约为地震、水灾、台风等自然灾害总和的6 倍, 2000 年美国因腐蚀造成的损失达到3 000 多亿美元, 而2001年经测算中国的这一数字已达4 000 亿人民币[1 ] 。可见腐蚀的防护十分重要。 提到防腐蚀, 不能不提到涂料与涂层防腐。这是因为, 首先它可供选择的品种多, 用途广泛, 涂覆于金属表面可以保护其不受环境的侵蚀, 同时赋予美观、伪装等作用; 其次是施工简便, 适应性广, 不受设备面积、形状的约束, 重涂和修复方便; 最后涂料防腐可与其他防腐蚀措施联合使用,便可获得较完善的防腐系统。世界各国的防腐蚀实践证明: 涂料涂层防腐蚀是最有效、最经济、应用最普遍的方法。 从20 世纪60 年代开始, 由于大型工程的出现和人们对防腐涂料应用条件、使用时效要求的不断提高, 出现了重防腐的提法。重防腐涂料是指能在恶劣腐蚀环境下应用并具有长效使用寿命的涂料[2] , 其有两方面的含义: 一是指腐蚀环境恶劣,二是指保护寿命长。现代工业技术的发展为重防腐涂料提供了广阔的空间。金属与非金属防护理论、现代表面技术、新兴合成材料、防锈颜料、先进的涂装设备、现代检测技术等现代科学技术的发展为重防腐涂料提供了良好的技术物质条件, 推动了重防腐涂料的进步和发展。可以说, 重防腐涂料的发展水平标志着一个国家防腐涂料的发展水平甚至标志着一个国家的科技发展水平。 目前，国内外正在开发具有耐摩擦性、耐冲击性、长期耐候性的高性能重防腐涂料，以减少涂装次数，降低涂装费用。武汉现代工业技术研究院研究成功的新型IPN 防腐涂料，采用了目前最新型的高分子体系——能常温固化的高分子互穿网络体系(简称为IPN) 。这种涂料主要由环氧、聚氨酯、聚酯、烯烃聚合物组成，不同的聚合物之间自交联，互穿三维结 构成网络，比单一的环氧、聚氨酯或烯烃类聚合物的性能成倍地提高，该涂料固体份可达99.8 %，对于同等厚度涂层，单位面积涂料的使用量较其它溶剂型涂料品种减少30%左右。该涂料耐酸、碱、盐雾、油等化学品腐蚀性能优良，抗冲磨、耐水解、耐老化性能优异，在一般气候条件地区，室外使用寿命可达十年以上，特别适用于高塔、桥梁、建筑设施、化工管道 与设备等大型钢铁构件的保护和装饰。 2、重防腐涂料的配套[3] 所有的重防腐涂料都是配套使用的。在长期实践中不同的领域积累了丰富的
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 题目材料腐蚀与防护论文 学院环境与市政工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 完成时间2016年10月20日 华北水利水电大学
前言 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、缓蚀剂和电化学保护 关键词：金属腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀 Abstract:The serious damage to the national economy and the social life caused by the corrosion of engineering materials has been more and more recognized by people. The loss of metal corrosion is far more than the flood, fire, typhoon and earthquake disaster (average) the total loss, here does not include indirect losses due to corrosion caused by production downtime, and explosion caused by. Corrosion of metals in aqueous solutions is an electrochemical reaction. The formation of a corrosion cell isolation of anode and cathode area on the metal surface, the metal loses electrons in solution, a positively charged ion, this is a process that the anodic process of oxidation. With the development of the corrosion process, in most cases, cathode or anode process will be blocked by ionic corrosion products, leading to the proliferation resistance and corrosion speed is slow, this phenomenon is called polarization, the corrosion of metal decreases with increasing polarization. Factors affecting metal corrosion include internal factors Keyword :Metal corrosion Electrochemical corrosion
课堂作业 1、材料的失效形式包括腐蚀、磨损和断裂。 2、腐蚀是金属与周围环境之间发生化学或电化学反应而导致的破坏性侵蚀。 3、腐蚀研究的着眼点在材料。 4、腐蚀具有自发性、普遍性和隐蔽性的特点。 5、腐蚀是一种材料和环境间的反应，这是腐蚀与摩擦现象分界线。 6、强调化学或电化学作用时称为腐蚀，强调力学或机械作用作用时则称为磨擦磨损。 7、腐蚀是被腐蚀金属氧化。 8、对均匀腐蚀的衡量有质量指标和强度指标。 9、根据环境介质可分为自然和工业环境。 10、自然环境腐蚀可分为大气、土壤、海水腐蚀 11、根据受腐蚀材料可分为金属和非金属。 12、依据腐蚀机理腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀 13、电化学腐蚀由阳极、阴极和电子转移三个既相互独立又紧密联系的过程组成。 14、阳极过程是失电子的过程，其结果是金属的离子化。 15、阴极过程是得电子的过程，其结果介质中的离子夺取电子发生还原反应的还原过程。 16、外电路的金属氧化过程与溶液中的阴极还原过程组成了电荷的转移通道。 17、根据腐蚀形态腐蚀可分为普遍性腐蚀和局部腐蚀。
18、化学腐蚀分为气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。 思考题 1、从导体中形成电流的荷电粒子来看，可将导体分成两类电子和离子导体。 2、电极系统是由电子相和离子相组成，并且有电荷穿过界面中一个相到另一个相。 3、在电极系统中伴随着两个非同类导体之间的电荷转移而在两相界面发生的化学反应，称为电极反应。 4、参比电极，指的也是某一特定环境下的电极系统及相应的电极反应，而不是仅指电子导体材料。 5、金属失去电子的过程称为阳极过程。阳极过程往往伴随着金属的离子水化进入溶液，材料被腐蚀。 6、负电性金属正离子进入溶液，金属上带有阳离子。 7、正电性金属位于溶液中时，溶液中的金属正离子在金属表面，溶液一侧有多余的负离子 8、气体电极是溶液中的H+和OH-从金属上夺取电子，使得金属带有正电性。 9、气体电极包括氢电极和氧电极。 10、用于作为标准电极的是氢电极。 11、氢电极的标准电极电位是零。 12、常用的参比电极有饱和甘汞电极、当量甘汞电极、银—氯化银电极和饱和硫酸铜电极。 13、作为参比电极应具有的条件是:电极反应必须是单一的可逆反应，电极电势稳定。
C AV T C航 航空材料与腐蚀防护 一、填空题 1、静力破坏的抗力主要取决于材料的本质。 2、造成疲劳破坏的重复变化载荷称为交变载荷。 3、疲劳载荷一般可分为确定与随机的两种。 4、应力或应变的每一周期性变化称为一个应力循环或应变循环。 5、应力或应变波，当其中最大值为正值，最小值为负值时，称为交变。 6、疲劳强度是指材料或构件在变负荷作用下时的强度。疲劳强度的大小用疲劳极限来衡量。 7、在一定的外作用力下，要求构件不发生断裂或不发生永久变形，这就是说要求构件有足够的强度。 8、在一定的外作用力下，要求构件不发生过大的弹性变形，这就是说要求构件有足够的刚度。 9、在一定的外作用力下，要求构件维持原有的平衡形式，这就是说要求构件有足够的稳定性。 10、受一定的外作用力的构件，要求能正常工作一般必须满足足够的强度、足够的刚度足够的稳定性。 11、金属按起其成分不同,可分为纯金属和合金两大类。 12、纯金属是由一种金属元素组成的金属。 13、合金是由两种或两种以上元素组成的金属。 14、金属的物理性质有：颜色、比重、熔点、凝固点、导电性、热膨胀性和磁性等。 15、金属从固体状态转变为液体状态时的温度称为熔点。 飞机维修专业理论教学题库
C AV T C航 16、金属传导热量的能力，称为导热性。 17、金属在温度变化时，改变体积的性质，称为热膨胀。 18、金属能够吸引钢铁一类物质的性质，称为磁性。 19、金属的化学性质是指金属与其他物质发生化学作用，即形成氧化物、盐类和其他化学物的性质。 20、金属的机械性质通常是指金属队各种载荷的抵抗能力和在载荷作用下的变形能力。 21、载荷的种类按其性质可分为静载荷和动载荷两种。 22、动载荷主要有冲击载荷和重复载荷两种。 23、冲击载荷是以很大速度突然作用在物体上的载荷。 24、重复载荷是大小、方向反复变化或大小方向都反复变化的载荷。 25、内力和外力大小相等方向相反。 26、机件在外力作用下，单位面积上所受的内力叫应力。 27、金属在载荷作用下，其尺寸和形状都会有不同程度的变化，这种尺寸和形状的改变，叫变形。 28、在外力去掉后能够消失的变形称为弹性变形。 29、金属承受载荷的情况不同，它产生的变形形式也不一样，归纳起来其基本形式有拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等五种。 30、金属的机械性质主要包括强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳性等。 31、金属的强度是指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 32、金属零件受力不超过其弹性极限时，只会产生弹性变形。如受力超过弹性极限后，金属就会产生塑性变形了。 33、强度极限是指拉断试样的整个过程中，试样所受的最大拉伸应力。 飞机维修专业理论教学题库
设备防腐蚀办法引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或 氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3
加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。 3气相缓蚀剂 这类缓蚀剂是挥发性很高的物质，含有缓蚀基团，一般用来保护贮藏和运输中的金属零部件，以固体形态应用居多。它的蒸汽被大气中的水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它也是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈处理。
姓名：贾永乐学号：201224190602 班级：机械6班 检索主题：材料的腐蚀与防护 数据库：中国知识资源总库——中国期刊全文数据库 检索方法：用高级检索，主题词：腐蚀与防护关键词：材料相与检索结果：1456篇，其中关于航空材料的13篇；金属材料的腐蚀的183篇；材料的防护的522篇，其余为腐蚀与防护相关 的其它技术和方法。 文献综述 1材料腐蚀与防护的发展史： 所有的材料都有一定的使用寿命，在使用过程中将遭受断裂、磨损、腐蚀等损坏。其中，腐蚀失效的危害最为严重，它所造成的经济损失超过了各种自然灾害所造成的损失总和，造成许多灾难性的事故，造成了资源浪费和环境污染。因此，研究与解决材料的腐蚀问题，与防止环境污染、保护人民健康息息相关。在现代工程结构中，特别足在高温、高压、多相流作用下，以及在磨损、断裂等的协同作用下，腐蚀损坏格外严重。据统计，材料腐蚀带来的经济损失约占国民生产总值的1．8％～4．2％。而常用金属材料最容易遭受腐蚀，因此金属腐蚀的研究受到广泛的重视【1】。我们只有在搞清楚材料腐蚀的原因的基础上，才能研制适宜的耐腐蚀材料、涂层及采取合理的保护措施，以达到防止或控制腐蚀的目的。从而减少经济损失和事故，保护环境保障人类健康。 每年由于腐蚀引起的材料失效给人类社会带来了巨大的损失。航
空材料的腐蚀损失尤为巨大。我国针对航空产品的腐蚀与防护的研究和应用起始于上世纪五十年代，经过几十年的曲折发展，取得了很大进步。目前在航空产品的常温腐蚀与防护上，已经进入了向国际接轨的发展阶段。航空材料由于服役环境复杂多变, 不同构成材料相互配合影响, 导致航空材料在飞行器的留空阶段、停放阶段遭受多种不同种类的腐蚀, 增加了飞行器的运营成本, 对飞行器的功能完整性和使用安全性造成严重的危害。英美空军每架飞机每年因腐蚀造成的直接修理费用为11 000~ 55 000美元之间【2】。1985年8月12日,日本一架B747客机因应力腐蚀断裂而坠毁,死亡500余人。因此航空材料的腐蚀防护技术研究对航空业的发展具有举足轻重的作用。 1978．10国家科委主任方毅在全国聘任27位科学家组建了我国《腐蚀科学》学科组，笔者作为学科组成员，第三专业组(大气腐蚀专业组)副组长，承担了航空航天部分的调查任务。1980．1—1982．6广泛函调一百多个工厂，并深入26个厂、所、部队，机场进行了实地考查，发现了大量的腐蚀问题，笔者1985年在我国首次出版了《航空产品腐蚀故障事例集》，汇集了数据比较周全，二十世纪六、七十年代的46个腐蚀故障【3】。 1990年前，铁道车辆车体结构通常采用普碳钢制造，加之使用涂料档次低，对表面处理和涂装工艺不够重视，车辆锈蚀严重，修理时车体钢板的更换率相当高，有些客车甚至仅使用1个厂修期就报废。1985年，耐大气腐蚀钢（即Corten钢，又称耐候钢）开始用于车辆，到1990年，已在全部新造车辆上采用。由于这类钢材含有(0.2%~0.4%
高分子耐蚀材料 摘要：高分子耐蚀材料是应用极广的一类耐蚀材料，因为它具有很广泛的适应性和用途，被制成各种形态。作为一类年轻的材料，高分子耐蚀材料正面临着快速发展和广阔的市场前景。本文将介绍高分子耐蚀材料的集中具体分类及国内外的发展现状。 关键字：高分子腐蚀耐蚀性应用 腐蚀是指材料与外界反应引起的材料破坏或变质，发达国家腐蚀损失平均占国民经济总收入2-4% 。美国于1990年调查表明化学工业的腐蚀损失达829亿美而我国在腐蚀损失方面也做过调查。l988估计为270—500亿人民币。近年来，国内外大量应用实例表明，高分子材料在企业防腐领域中显示出越来越大的作用，并且以其易成型加工．易修补价格艇宜的优势越来越受人们的重视。因此国内外专家学者的研究工作也很活跃，新材料不断出现，为各行各业的实际应用提供了较多的选择机会。在一定温度下，高分子材料耐无机酸、碱、盐的腐蚀性能优于金属材材并随着科研工作的深入开展，高分子材料在防腐蚀领域中将发挥更大的作用。高分子材料的品种繁多，耐腐性能优异因而发展迅速，主要有热塑性树脂．热固性树脂和弹性体，热塑性树脂中仍以聚氯乙烯聚乙烯．聚丙烯的应用占主流，工程塑料类虽然有优异的耐腐性能，但因其价格的原因，在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料，工程塑料中尤以氟树脂应用面最广，增长也最快，热固性树脂大多制成复合材料使用，但增长率低于热塑性树脂．玻玻钢的概念也不断在发展，增强热塑性树脂和碳纤维增强树脂已得到重视。从产品结构上看，垒结构塑料泵，阀，管较大幅度代替金属结构，纤维增强树脂设备得到广泛应用。 一几种主要的高分子耐蚀材料 1．氟树脂厦涂料 氟树脂是具有巨大技术革新潜力、适台特殊新用途的高性能材料、其优异的耐蚀特能在化工行业中应用越来越广泛，它们可为三类：非塑性加工类，如PTFE(聚四氟乙烯)；热塑性加工类．如FEP(垒氟乙丙，PVDF(聚偏氟乙烯) PFA(垒氟烷氧基共聚物)ECTFE (Ha1ar 乙烯一三氟氯乙烯仍然是氟塑料中最重要的品种，大约占氟聚合物产量的60呖，年增长率为5呖；近年来开发的热塑性加工的氟树脂年增长率达到7嘶，其中PFA可望达到8—9嘶，而最常用的是聚偏氟乙烯．它在耐蚀和耐热方面稍逊于聚四氟乙烯(PTFE)，但其制造简单，价格也低得多。最近开发的乙烯一四氟乙烯共聚物在腐蚀性和机械强度方面居于氟塑料首位，能耐无机酸碱卤素和几乎任何有机溶剂，在国外已得到了应用。近年来氟树脂涂层的应用广泛，涂复方法有。粉末涂料喷涂，片材粘台等。其中耐化学腐蚀和耐热性最佳的是PF A氟塑料涂层，它能耐浓硫酸浓盐酸含氯溶剂等，其使用温度上限为260~28o℃，可采用喷涂法涂复在用底层涂料处理的表面；FEP涂层耐各种化学品，耐腐蚀性和侵蚀性介质。大都以粉末料的形式涂覆使用，其滁层可耐200℃高温，尽管FEP的价格比PTFE高, 但美国一化工企业在回收盐酸工艺中使用以FEP为涂层的泵．耐蚀性能优异．且造价比用稀有金属有金属材料制造的泵低2000美元，每年可得经济效益2．5万元，该材料主要生产厂家是美国通用塑料公司；另外，Halar涂料也应用较广，Halar
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
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学腐蚀。 第一章金属与合金的高温氧化 1、金属氧化膜具有保护作用的的充分条件与必要条件充分条件：膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；稳定性好，蒸汽压低，熔点高；膜与基体的附着能力强，不易脱落；生长内应力小；与金属基体具有相近热膨胀系数；膜的自愈能力强。必要条件：氧化时生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积之比必须大于1，即PBR值大于1. 2、说出几种主要的恒温氧化动力学规律，并分别说明其意义。（1）直线规律：符合这种规律的金属在氧化时，氧化膜疏松，易脱落，即不具有保护性，或者在反应期间生成气相或者液相产物离开了金属表面，或者在氧化初期氧化膜很薄时，其氧化速度直线由形成氧化物的化学反应速度决定，因此其氧化速度恒定不变，符合直线规律。（2）抛物线规律：许多金属或者合金在较高的高温氧化时，其表面可形成致密的固态氧化物膜，氧化速度与膜的厚度成反比，即其氧化动力学符合这种规律。（3）立方规律：在一定温度范围内，一些金属的氧化物膜符合这种规律。（4）对数和反对数规律：许多金属在温度低于300-400摄氏度氧化时，其反应一开始很快，但是随后就降到了氧化速度可以忽略的
程度，该行为符合对数或反对数规律。 3、说出三种以上能提高钢抗高温氧化的元素镍，铝，钛 4.、纯NI在1000摄氏度氧气氛中遵循抛物线氧化规律，常数k=39X10-12cm2/s，如果这种关系不受氧化膜厚度的影响，试计算使0.1cm厚镍板全部氧化所需的时间。解：由抛物线规律可知：厚度y与时间t存在如下关系：y2=kt，t=y2/k=2.56x108s 5哈菲价法则：当基体氧化膜为P型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使离子空穴浓度降低，提高电子浓度，结果导致电导率增加，而氧化速率降低，往基体中比此基体原子高价的合金元素，使离子空穴浓度提高，降低电子浓度，结果导致电导率降低，而氧化速度提高。当基体氧化膜为n型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使电子浓度降低，电导率降低，而基体离子浓度增加，氧化速度增加，往基体中加入比基体原子高价的合金元素，使电子浓度增加，电导率增加，而基体离子浓度降低，氧化速度降低。以上合金元素对氧化物晶体缺陷的影响规律成为控制合金氧化的原子价规律，简称哈菲原子价法则。 第二章金属的电化学腐蚀 1、解释下列词语
生产部目前常用防腐蚀材料汇总 1、树脂类材料生产部目前常用树脂包括：环氧树脂6101、酚醛树脂、呋喃树脂Y/J、不饱和聚酯，现将其性质性质，应用介绍如下。 1.1 环氧树脂6101（E44）目前生产部所用的环氧树脂多数为二酚基丙烷型环氧树脂，它是由环氧氯丙烷和二酚基丙烷在NaOH 催化下聚合而成，统称为E 型环氧树脂。 1.1.1 6101 规格 国家牌号E—44 软化点12-20 °C 环氧值当量/100g0.41-0.47 有机氯当量/100g不大于0.02 无机氯当量/100g不大于0.001 挥发分%不大于1 低相对分子质量 1.1.2 6101 特性 ①由于环氧树脂中含有很多的极性基团，使得环氧树脂具有很高的粘结 力，这是很多其他热固性树脂所不及的。 ②环氧树脂固化时无副产品，故而固化生成密度大，固化过程中体积收 缩率低。 ③具有优良的韧性，已固环氧树脂的韧性比已固酚醛树脂的韧性约大7 倍。 ④环氧树脂含有稳定的苯环和醚键以及脂肪羟基，耐碱性能优异，而且耐 酸。环氧树脂具体性能参照表一。 ⑤环氧树脂可以与多种树脂互溶固化，互溶后综合性能优良，具有良好 的工艺性能。 ⑥双酚A的弹性模量为2320-3480Mpa,其膨胀系数60*10-6/C, 抗弯强度 120 Mpa,抗拉强度84-105 Mpa,抗压强度105 Mpa,综上所述表明61 01 具有良好的机械性能。 1.1.3 6101 辅助材料环氧树 脂的辅助材料有：固化剂、
增韧剂、稀释剂和填料等。 ①固化剂T31 能与环氧树脂中的环氧基、羟基发生反应，造成胶联固化 目前6101 所用固化剂为乙二胺。 固化剂用量： W%=M/H*E W —每100 份环氧中胺的用量 M —固化胺中的相对分子量 E —环氧值 H —固化胺中活泼氢的数目 ②环氧树脂固化促进剂 ③环氧树脂稀释剂为降低环氧树脂的粘度，提高流动性和增加浸润性，采 用稀释剂对其进行稀释。 生产部目前采用的稀释剂为丙酮。 ④环氧树脂增韧剂 ⑤环氧树脂填料
《材料腐蚀与防护》习题与思考题 第一章绪论 1．何谓腐蚀？为何提出几种不同的腐蚀定义？ 2．表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有何联系？ 3．镁在海水中的腐蚀速度为 1.45g/m2.d, 问每年腐蚀多厚？若铅以这个速度腐蚀，其?深(mm/a)多大？ 4．已知铁在介质中的腐蚀电流密度为0.1mA/cm2，求其腐蚀速度?失和?深。问铁在此介质中是否耐蚀？ 第二章电化学腐蚀热力学 1．如何根据热力学数据判断金属腐蚀的倾向？如何使用电极电势判断金属腐蚀的倾向？2．何谓电势-pH图？举例说明它在腐蚀研究中的用途及其局限性。 3．何谓腐蚀电池？有哪些类型？举例说明可能引起的腐蚀种类。 4．金属化学腐蚀与电化学腐蚀的基本区别是什么？ 5．a)计算Zn在0.3mol/LZnSO4溶液中的电解电势（相对于SHE）。 b) 将你的答案换成相对于SCE的电势值。 6．当银浸在pH=9的充空气的KCN溶液中，CN-的活度为1.0和Ag(CN)2-的活度为0.001时，银是否会发生析氢腐蚀？ 7．Zn浸在CuCl2溶液中将发生什么反应？当Zn2+/Cu2+的活度比是多少时此反应将停止？ 第三章电化学腐蚀反应动力学 1．从腐蚀电池出发，分析影响电化学腐蚀速度的主要因素。 2．在活化极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 3．浓差极化控制下决定腐蚀速度的主要因素是什么？ 4．混合电位理论的基本假说是什么？它在哪方面补充、取代或发展了经典微电池腐蚀理论？ 5．何谓腐蚀极化图？举例说明其应用。 6．试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。 7．何谓腐蚀电势？试用混合电位理论说明氧化剂对腐蚀电位和腐蚀速度的影响。 8．铁电极在pH=4.0的电解液中以0.001A/cm2的电流密度阴极化到电势-0.916V（相对1mol/L甘汞电极）时的氢过电势是多少？ 9．Cu2+离子从0.2mol/LCuSO4溶液中沉积到Cu电极上的电势为-0.180V（相对1mol/L甘汞电极），计算该电极的极化值。该电极发生的是阴极极化还是阳极极化？ 10．碳钢在pH=2的除去空气的溶液中，腐蚀电势为-0.64V（相对饱和Cu-CuSO4电极）。 对于同样的钢的氢过电势（单位为V）遵循下列关系：Γ=0.7+0.1lgι，式中ι单位为A/cm2。 假定所有的钢表面近似的作为阴极，计算腐蚀速度（以mm/a为单位）。 第四章析氢腐蚀与吸氧腐蚀 1．在稀酸中工业锌为什么比纯锌腐蚀速度快？酸中若含有Pb2+离子为什么会降低锌的腐蚀速度？ 2．说明影响析氢腐蚀的主要因素及防止方法，并解释其理由。
前言 本标准是对JB3019-81《户外防腐防爆及户外防爆低压电器》的修订。 本标准对耕牛标准中的技术要求、试验方法和试验规则等章节进行了补充和修改。 本标准增加了户内防爆防腐低压电器使用环境条件及有关技术要求。 本标准自实施之日起代替JB3019-81。 本标准由沈阳电气传动研究所提出并归口。 本标准由沈阳电气传动研究所负责起草。 本标准参加起草单位：浙江华荣防爆电器制造公司、德力西集团泰釜防爆电器制造公司、沈阳防爆器材厂。 本标准主要起草人：侯素荣、胡志荣、黄金俊、谭靖。 本1981年10月首次发布，1999年第一次修订。 本标准委托沈阳电气传动研究所负责解释。 JB/T3019-1999户内、户外防爆防腐低压电器 1 范围 本标准规定了户内，户外防爆防腐低压电器（以下简称电器）的要求、试验方法、检验规则和标志、使用说明书、包装、运辅、贮存等内容。 本标准适用于存在爆炸性气体混合物和腐蚀性介质的户内、户外爆炸危险场所中使用的电器： 本标准不适用于存在爆炸性粉尘的爆炸危险场所中使用的电器。 2 引用标准 下列标准所包含的条文。通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB 3836.l-1983 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求 GB 3836.2-1983 爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d” GB 3836.3-1983 爆炸性环境用防爆电气设备增安型电气设备“e” GB 3836.4-1983 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备“i” GB 3836.5-1987 爆炸性环境用防爆电气设备正压型电气设备“p” GB 3836.6-1987 爆炸性环境用防爆电气设备充泊型电气设备“o” GB 3836.7-1987 爆炸性环境用防爆电气设备充砂型电气设备“q” GB 3836.8-1987 爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n” GB 3836.9-1990 爆炸性环境用防爆电气设备浇封型电气设备“m” GB 3836.10-1991 爆炸性环境用防爆电气设备气密型电气设备“h” GB/T4942.2-1993 低压电器外壳防护等级（eqv IEC60947—1：1988） GB9969-1-1998 工业产品使用说明书总则 GB/T14048.I-1993 低压开关设备和控制设备总则（eqv IEC60947-l：1988）JB/T 83-1999 热带型低压电气技术要求 JB4324—1986 电工产品化学气体腐蚀试验方法 JB/T4375-1999 电工产品户外，户内腐蚀场所使用环境条件 3 符号
材料腐蚀的种类、危害及解决办法 腐蚀是指材料受周围环境的 作用，发生有害的化学变化、电化学变化或物理变化而失去其 固有性能的过程。通常环境介质对材料有各种不同的作用，其 中有多种作用可导致材料遭受破坏，但只有满足以下两个条件，才称为腐蚀作用：①材料受介质作用的部分发生状态变化，转变成新相。②在材料遭受破坏过程中，整个腐蚀体系的自由能降低。 材料腐蚀发生在材料表面。按腐蚀反应进行的方式分为化学腐蚀和电化学腐蚀。前者发生在非离子导体介质中；后者发生在具有离子导电性的介质中，故可通过改变材料的电极电位来改变腐蚀速度。按材料破坏特点分为均匀腐蚀、局部腐蚀和选择性腐蚀。均匀腐蚀指材料表面各处腐蚀破坏深度差别很小，没有特别严重的部位，也没有特别轻微的部分。局部腐蚀是材料表面的腐蚀破坏集中发生在某一区域，主要有孔蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀等。选择性腐蚀是金属材料在腐蚀介质中，其活性组元产生选择性溶解，由金属材料合金组分的电化学差异所致。按腐蚀环境又分为微生物腐蚀、大气腐蚀、土壤腐蚀、海洋腐蚀和高温腐蚀等。 金属材料以及由它们制成的结构物，在自然环境中或者在工况条件下，由于和其所处环境介质发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，这种现象称为腐蚀，其中也包括上述因素和力学因素或者生物因素的共同作用。某些物理作用例如金属材料在某些液态金属中的物理溶解现象也可以归入金属腐蚀范畴。一般而言，生锈专指钢铁和铁基合金而言，它们在氧和水的作用下形成了主要由含水氧化铁组成的腐蚀产物铁锈。有色金属及其合金可以发生腐蚀但并不生锈，而是形成和铁锈相似的腐蚀产物，如铜和铜合金表面的铜绿，偶尔也被人称作铜锈。由于金属和合金遭受腐蚀后又回复到了矿石的化合物状态，所以金属腐蚀也可以说是冶炼过程的逆过程。上述定义不仅适用于金属材料，也可以广义地适用于塑料、陶瓷、混凝土和木材等非金属材料。例如，涂料和橡胶由于阳光或者化学物质的作用引起变质，炼钢炉衬的熔化以及一种金属被另一种金属熔融液态金属腐蚀，这些过程的结果都属于材料腐蚀，这是一种广义的定义。金属及其合金至今康 昆 勇
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/b218762652.html,） 高分子材料老化类型 塑料的老化主要是环境降解，其降解主要有热老化、大气老化、机械降解、化学降解、应力开裂、离子化辐射、磨蚀和腐蚀、生物降解。同一种塑料在加工和使用过程中会同时受到几个因素的影响，即有几种老化过程同时发生，一般说来几种老化过程的结合往往使材料损坏更加严重。但实际过程中单一的老化过程是很少的，往往是几种过程的结合。 其实树脂合成出来后，从加工到使用等一系列过程中都会发生老化。 原始树脂首先遇到的环境老化是在塑料加工厂，塑料粒子在热、微量湿度和氧的作用下进行挤出、注射模压及其它加工过程，有热老化和力老化；产品中存留残余应力，使老化更加容易；塑料容器或制品离开加工厂，在运输和贮存过程中要受阳光的照射，大气降解、辐射降解会发生;最后制品的使用过程中，例如包装有机溶剂或洗涤剂溶液会产生环境应力，会发生化学降解、环境应力开裂等老化。当塑料制品到达废品收集箱，并进入循环回收过程，塑料亦要经历一系列老化过程，非常复杂。塑料的老化程度限制着制品的再生利用性。 严重老化的塑料只能进行四级循环。以下分别介绍几种常见的高分子材料老化过程。 1、热老化过程 热老化在高分子材料加工和使用过程中都会遇到。热老化通常分为三个过程:热降解、热氧化降解和水解。热降解过程也有自由基产生、增长和结合过程。自由基的反应过程伴随着无规链剪断、交联和解聚过程。交联是热降解中出现的一个明显过程，可以在聚合物结构中引入微凝胶。如PE、PVC、PC在150~200℃以上会发生交联。
高分子链在热的作用下会发生链剪断过程，剪断地点往往在分子链的薄弱点上或反应点上。若反应点在链的末端，则发生解聚反应，形成单体产物，如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲醋降解会分别产生大量的单体苯乙烯(st)、甲基丙烯酸甲醋(MMA）；若反应点在分子链的任何处发生，会发生无规链剪断，通常不形成单体或形成的单体非常少。 热氧化降解与热降解类似，主要在降解过程中有氧的存在。氧的存在往往影响降解过程，降解产物往往是氧化物，如醇、醛、酸等物质。高分子在氧存在下会发生氧化反应，同时容易产生自由基，然后进行自由基的增长和终止反应，最重要的特点是在此过程中，有含氧自由基的参与。湿气的作用会使聚合物发生水解，加速老化，尤其对缩聚形成的高分子如PET、聚酰胺、聚碳酸酯等。水可以自然地吸附于树脂表面，在加工前如不进行适当的干燥处理，在加工过程中易发生水解反应而使树脂的分子量降低，甚至降低材料的性能，不能满足使用要求。 2、一些聚合物的热老化 ①聚烯烃 聚乙烯在无氧状态下在200~290℃会发生交联和链剪断反应，但是温度高时，以剪断为主。交联反应与叔碳原子有关，叔碳原子多少决定着交联反应发生的难易程度。低密度聚乙烯比高密度聚乙烯易发生交联反应，这与分子链上氢原子被抽提的难易程度有关。支化PE的支化程度高，其分解速率高。在氧存在下，支化聚烯烃也比线型聚烯烃 更易氧化。聚烯烃氧化后性能显著降低，1gLDPE树脂与5X10-7g氧反应后的性能变化如下表所示。 聚烯烃降解程度不仅依赖于聚合物的化学结构，还依赖于聚合物的结晶结构。结晶聚合物比非结晶聚合物的热氧化困难，原因是氧在非晶区的扩散比在结晶区的扩散更快。大家知道，HDPE的结晶度比LDPE高，在相同条件下比较它们的热氧化性，发现LDPE 对氧的摄取比HDPE}决，HDPE的降解要慢于LDPE。当温度提高时，随结晶结构的破坏，聚合物的氧化降解更加容易。