《材料腐蚀与防护》电化学腐蚀动力学
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材料腐蚀与防护材料腐蚀是破坏金属与其他材料性能的主要因素之一。
本文将探讨材料腐蚀的原因、分类、对工业生产的影响,并介绍几种常见的防腐方法。
一、材料腐蚀的原因材料腐蚀是由于材料表面与外界介质(气体、液体、固体)相互作用而导致的一种破坏现象。
其中氧化、腐蚀、电化学腐蚀是主要原因。
氧化是指金属在空气中或其他氧化性气体中与氧反应形成金属氧化物,导致表面氧化腐蚀。
而腐蚀是指金属或合金在特定条件下受化学或电化学作用而变质或溶解的过程。
电化学腐蚀是指在电解质溶液中,金属表面上生成一些电化学反应,使金属表面腐蚀。
二、材料腐蚀的分类根据腐蚀原因,材料腐蚀可分为物理腐蚀和化学腐蚀两类。
物理腐蚀指在材料表面受到机械力作用或磨损导致的表面损害。
化学腐蚀是指金属在特定环境中受到化学作用而发生的腐蚀现象。
化学腐蚀又可以细分为氧化腐蚀、酸性腐蚀、碱性腐蚀等。
三、材料腐蚀对工业生产的影响材料腐蚀会降低材料的强度、硬度、耐磨性、韧性等性能,导致设备的损坏和寿命缩短。
在工业生产中,材料腐蚀不仅会造成设备的停工维修,增加维修成本,还会对产品质量造成影响,进而影响企业的经济效益。
四、常见的防腐方法为了延长材料的使用寿命,减少材料腐蚀带来的负面影响,工程界广泛采用各种防腐技术。
常见的防腐方法包括防护涂层、阳极保护、防腐合金材料等。
防腐涂层是在金属表面形成一层保护膜,隔绝金属表面与外界介质的直接接触,起到防腐护材料的作用。
阳极保护则是靠金属阳极的电化学性质来保护金属表面,使金属不易腐蚀。
防腐合金材料则是在金属表面镀一层稳定、耐腐蚀的合金,增加材料的耐蚀性。
结语材料腐蚀是工业生产中不可忽视的问题,对材料的选择和处理,以及采取有效的防腐措施至关重要。
只有有效地控制材料腐蚀,才能确保设备的正常运行,延长设备的使用寿命,提高工业生产的效率和质量。
希望本文对您了解材料腐蚀及防护方法有所帮助。
材料腐蚀与防护材料腐蚀是指在特定环境条件下,材料表面遭受化学或电化学作用而发生的破坏现象。
腐蚀不仅会降低材料的强度和耐久性,还会对设备和结构的安全性造成严重威胁。
因此,对材料腐蚀进行有效的防护至关重要。
本文将就材料腐蚀的原因、分类及防护方法进行探讨。
首先,材料腐蚀的原因主要包括化学腐蚀、电化学腐蚀和微生物腐蚀。
化学腐蚀是指材料与化学物质直接发生反应,导致材料表面腐蚀。
电化学腐蚀是指在电解质存在的情况下,材料表面发生的电化学反应所致的腐蚀。
微生物腐蚀是由微生物产生的代谢产物对材料表面造成的腐蚀。
这些腐蚀形式各有特点,需要针对性地采取防护措施。
其次,根据腐蚀的性质和特点,可以将材料腐蚀分为干腐蚀和湿腐蚀。
干腐蚀是指在干燥的环境中发生的腐蚀现象,主要包括氧化腐蚀、硫化腐蚀和氯化腐蚀等。
湿腐蚀是指在潮湿或液态环境中发生的腐蚀现象,主要包括腐蚀、孔蚀和应力腐蚀等。
针对不同类型的腐蚀,需要采取相应的防护措施。
针对材料腐蚀问题,可以采取多种防护方法。
首先是选用耐腐蚀材料,例如不锈钢、耐蚀合金等,这些材料具有良好的耐腐蚀性能,能够有效地延缓腐蚀的发生。
其次是表面涂层防护,通过在材料表面涂覆一层防腐蚀涂层,可以有效地隔绝材料与腐蚀介质的接触,起到防腐蚀的作用。
另外,还可以采取阴极保护、阳极保护等电化学防护方法,以及改变环境条件、控制腐蚀介质浓度等措施来防止材料腐蚀的发生。
综上所述,材料腐蚀是一种常见的材料破坏现象,对设备和结构的安全性造成严重威胁。
为了有效地防止材料腐蚀,需要深入了解腐蚀的原因和分类,针对不同类型的腐蚀采取相应的防护措施。
只有通过科学的防护方法,才能有效地延缓材料腐蚀的发生,保障设备和结构的安全运行。
《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ϖ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ϖ失和ϖ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。
第一章绪论重点1. 金属的腐蚀::金属腐蚀后失去其金属特性,往往变成更稳定的化合物。
金属腐蚀是普遍存在的一种自然规律,是不可避免的自然现象。
2. 均匀腐蚀速度的评定重量法g/(m2•h)深度法mm/ a容量法电流密度法目录P9 腐蚀的定义P10-11 腐蚀的过程及特点P13 腐蚀的危害P18-20 腐蚀的防护方法:隔离控制、热力学控制、动力学控制P29-30 按腐蚀机理分类:化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀P31-38 按腐蚀形态分类:全面腐蚀、局部腐蚀、应力腐蚀P39 按材料类型分类:金属材料、非金属材料P41 腐蚀速度的评定P42-49 均匀腐蚀的评定:重量法、深度法、容量法、电流密度表征法第二章金属腐蚀电化学理论基础重点1. 电极系统:一个有电子导体相和离子导体相组成的,有电荷通过相界面在两个相之间转移的系统。
2. 电极反应: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上发生的化学反应。
3. 阳极反应:从还原体的体系向氧化体的体系转化(失电子)阴极反应:从氧化体的体系向还原体的体系转化(得电子)4. 绝对电极电位:金属电极板浸入其盐溶液中,电子导体相(金属)与离子导体相之间的内电位差称为电极系统的绝对电极电位,用Φ表示。
相对电极电位:研究电极与参比电极组成的原电池电动势称为该电极的相对(电极)电位,用E表示。
5. 双电层结构:金属极板表面上带有过剩负电荷;溶液中等量正电荷的金属离子受负电荷吸引,较多地集中在金属极板附近,形成所谓双电层结构。
6. 原电池与腐蚀电池的区别:原电池将化学能转化为电能,对外界做实际有用功,都十点吃由化学能转换为热能,做的实际有用功为0,,即腐蚀电池只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
7. 化学位,单位摩尔数的物质M加入到相P所引起的吉布斯自由能的变量电化学位:将单位摩尔的正离子Mn+移入相P时,引起的吉布斯自由能变化8. 平衡绝对电极电位的计算9. 相对电极电位和电动势10. 标准电位E⦵:电极反应的各组分活度(或分压)都为1,温度为25o C时,压力为1 atm 时的平衡电位Ee等于E⦵,E⦵称为标准电位。
1.腐蚀:⑴材料的腐蚀:指材料体系与环境之间发生作用而导致材料的破坏或变质的现象⑵金属材料的腐蚀:金属受到环境的高温化学氧化、电化学溶解等作用,使金属单质变为化合物(冶金的逆过程),导致金属受到损失和破坏的现象自然条件下,金属总是存在着自发回归低能稳定态的倾向——与周围介质(通常为氧)反应形成低能态的化合物,在这个过程中,金属失去电子被氧化,发生腐蚀,因此可以将金属腐蚀理解为冶金的逆过程⑶非金属材料的腐蚀:非金属受到环境的化学或物理作用,导致非金属构件变质或破坏的现象。
2.材料体系与环境的作用包括化学反应、电化学反应、物理溶解等。
3.金属及其合金的腐蚀主要是化学和电化学作用引起的破坏,有时伴随有机械、物理或生物作用。
4.材料的破坏:材料的重量损失、开裂、穿孔、溶解、溶胀等。
材料的变质:材料的服役性能变差,如力学强度下降,弹性降低、韧性减小、脆性增大。
5.金属腐蚀:⑴危害:①腐蚀造成重大的直接经济损失②间接经济损失③人身伤亡和环境污染④阻碍了科学技术的发展⑵控制方法:①合理的结构设计②正确选材和发展新型耐蚀材料③研究可行的表面处理工艺④改善环境和使用合适的缓蚀剂⑤电化学保护⑶有利的一面:①电化学加工②制备信息硬件的印刷线路③腐蚀金相试样6.腐蚀分类:⑴按照腐蚀环境:干燥气体腐蚀(干腐蚀)、电解液中的腐蚀、非电解质中的腐蚀、熔融金属的腐蚀(物理腐蚀)⑵按照腐蚀机理:化学腐蚀(化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏)、电化学腐蚀(金属的电化学腐蚀指的是金属在水溶液中与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏)⑶按照腐蚀形态:①普遍性(全面)腐蚀:全面腐蚀是指发生在金属表面的全部或大部损坏,也称普遍性腐蚀②局部腐蚀:局部腐蚀是指只发生在金属表面的狭小区域的破坏。
其危害性比均匀腐蚀严重得多分类:小孔腐蚀(又称坑蚀和点蚀,在金属表面上极个别的区域被产生小而深的孔蚀现象)、缝隙腐蚀(在电解液中金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙,缝隙内离子的移动受到了阻滞,形成浓差电池,从而使金属局部破坏的现象)、电偶腐蚀(两种电极电位不同的金属或合金互相接触,并在一定的介质中发生电化学反应,使电位较负的金属发生加速破坏的现象)、晶间腐蚀(金属在特定的腐蚀介质中,沿着材料的晶界出现的腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏现象)、选择性腐蚀(多元合金在腐蚀介质中,较活泼的组分优先溶解,结果造成材料强度大大下降的现象)③应力作用下的腐蚀断裂:应力腐蚀是金属在特定的介质中和在静拉伸应力(包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力等)下,所出现的低于强度极限的脆性开裂现象磨损腐蚀:是由机械因素(湍流、漩涡、多相流体冲击、空化作用、微振摩擦等)和腐蚀介质联合作用而产生的金属材料破坏现象7.阳极反应:金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程,即氧化过程。