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自然环境中的腐蚀汇总概要

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第五周 自然环境中的腐蚀

第五周 自然环境中的腐蚀

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0 1.5
0.12 5
4.5 6
0.75
• 海水腐蚀的特点
(1)
(2)
(3)
(4)
由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻 很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发 生显著的电偶腐蚀破坏。 海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态 局部破坏。 碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限 扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流 速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 海洋环境的腐蚀分为几个区域

2 特点 （1）干大气腐蚀：纯的化学作用，腐蚀速度小，破 坏性非常小。 （2）大气腐蚀发生在金属表面上存在的水膜中时， 由电化学腐蚀引起的。 ① 不同于金属沉浸在电解液中的电化学腐蚀 是吸氧腐蚀—不是析氢腐蚀 ② 水膜（相对湿度100%）中的杂质（O2 、CO2 、 HCl、 SO2 及盐类等），形成电解质溶液，促进 水膜下金属腐蚀。
1 淡水腐蚀的特点 淡水中钢铁的电化学腐蚀通常是受溶解氧的去 极化作用所控制的。 阳极反应：Fe→Fe2++2e 阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH-（吸氧过程） 溶液中： Fe2++2OH- →Fe(OH)2 Fe(OH)2 +O2→Fe2O3.H2O或 FeO.OH

2 影响淡水腐蚀的主要因素
（1）减少含有氯化物环境中的氧含量； （2）用于工业循环冷却水系统时，调整和稳 定水中溶解盐类的成分； 水质稳定处理：加入一定量阻垢剂、缓蚀剂 和杀菌剂防止腐蚀。 （3）采用涂料及镀层保护； （4）采用阴极保护。


混凝土在水中的腐蚀
混凝土是由黏土与石灰石等烧制而成的普通水泥 构成的，为了增加强度，通常内部加入钢筋。 水泥主要成分：CaO及SiO2等（复杂化合物）； 特点：强碱性，对常温碱液有良好耐蚀性，不耐 酸，耐水性很好，可溶性盐类对水泥有侵蚀作用， 但对盐类溶液的耐蚀性不同。 混凝土中钢筋的腐蚀取决于氧的去极作用，可形 成氧的浓差腐蚀，使缝内钢筋加速腐蚀。 防止：采用涂料保护，或用表面非金属覆盖层。

金属腐蚀与防护自然环境中的腐蚀概论

金属腐蚀与防护自然环境中的腐蚀概论
▪ 多孔性： 在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙，孔 隙中充满了空气和水；
▪ 不均匀性： 土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性 质的土壤交替更换等；
▪ 相对固定性：土壤的固体部分不动，气相和液相 有限运动。
土壤腐蚀的电极过程
阳极过程 1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳 极过程腐蚀； 2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接 近于大气腐蚀的阳极过程。
大气中腐蚀性杂质及其典型浓度
大气腐蚀的分类
金属表面液膜的厚度对大气腐蚀的速度 有非常大的影响
根据金属表面潮湿度－电解液膜层的存 在状态，把大气腐蚀分为三类： 1.干大气腐蚀
2.潮大气腐蚀
3.湿大气腐蚀
干大气腐蚀
定义： 在空气非常干燥的条件下，金属表面
不存在液膜层的腐蚀。
特点： 吸附的水膜厚度10nm，无连续的电解
▪ 温度 :
环境温度越高，越容易结露,大气腐 蚀速度较大。
▪ 大气成分 :
大气中的污染物:
硫化物－SO2、SO3、H2S 氮化物－NO、NO2、NH3 碳化物－CO、CO2 固体污染物－盐颗粒、沙粒和灰尘等
▪ 大气成分中SO2的影响 :
1、SO2吸附在金属表面
Fe SO2 O2 FeSO4
-FeOOH 和钢基体间存在非晶产物层， 产物层转变为 -FeOOH。
工业大气环境中耐候钢锈层稳定化过程示意图
大气腐蚀的影响因素
▪ 相对湿度 : 在一定温度下大气中实际水蒸汽压力与
饱和水蒸汽压力之比。 ▪ 临界湿度:
腐蚀速度开始急剧增加的湿度. 钢铁、Cu、Ni、Zn等金属的临界湿度约为 50－70％之间。
阳极反应发生在金属／Fe3O4界面上：
Fe Fe2 2e

04-1105自然环境下的腐蚀

04-1105自然环境下的腐蚀

Fe+SO 2 +O 2 =FeSO 4 4FeSO 4 +O 2 +6H 2 O=4FeOOH+4H 2SO 4
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4H 2SO 4 +4Fe+O 2 =4FeSO 4 +4H 2 O
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（2）NaCl的影响
影响原因：NaCl颗粒它具有吸湿作用，增大了表面液膜 层的导电， Cl 离子本身有很强的侵蚀性，因而使腐蚀变得 严重。离海洋越远，大气中的海盐离子越少，腐蚀量也变 小。
20:14
5
4.1.1 概述

日常生活中，常可看到海边城市自行车圈锈蚀比内陆的严重 的多，据文献介绍钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400～500倍；离 海岸24m的钢试样比离海岸240m的腐蚀快12倍；工业大气比沙漠 区的腐蚀可能大50至 100倍。 工业大气、城市大气的腐蚀性超过农村大气，主要原因是空 气污染严重，含有大量的腐蚀性气体，如SO2、CO2等。 海洋大气因其含有盐分及海水的蒸发使其腐蚀性较之工业和 城市大气都严重。
20:14
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3）降雨量
影响原因：降雨后空气湿度上升
雨水沾湿表面 雨水能洗掉金属表面的尘埃盐粒或其他附着在 金属表面上的腐蚀性物质而减缓腐蚀的作用

冲刷破坏腐蚀产物保护层而促进腐蚀
结论：雨水多的地区，空气潮湿，金属的腐蚀比较严重
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4）大气成分
（1）SO2 来源：硫化氢产物在空气中的氧化；
2.采用有机或无机涂层，金属镀层 3.改变环境，减少环境的腐蚀
比如：使用气相缓蚀剂；降低大气湿度。
5.合理设计构件、防止缝隙中存水、去除金属表面灰尘等。
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自然环境中的腐蚀

自然环境中的腐蚀

③水膜下的腐蚀过程，金属表面水膜下的腐蚀主要是由于金
属表面电化学不均匀性造成的微电池。
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大气腐蚀
三、影响因素
1.相对湿度 各种金属都有一个腐蚀速度开始急剧增加的湿度范围。这一大气
相对湿度范围称为临界湿度。
2.温度 当金属表面处在比它本身温度高的空气中，空气中的水汽可在金 属表面凝结成露水，形成水膜，特别当温度周期性发生变化时。 3.大气成分
（4）海水中易出现局部腐蚀，能形成腐蚀小孔。
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水的腐蚀
二、海水的腐蚀
2、影响海水腐蚀的主要因素 （1）含盐量：盐度波动直接影响钢铁腐蚀速度，大量Cl—破坏或 阻止钝化。（ 盐度：指1Kg海水中溶解的固体物质的总克数。） （2）含氧量： 海水中含氧量增加，可使腐蚀速度增大。 （3）温度：温度升高，腐蚀速度增大。 （4）海水流速：海水流速增大，去极化速度增大，腐蚀加快。 （5）海生物：缝隙腐蚀、宽度0.025～0.10mm。 3、防止海水腐蚀的途径 （1）合理选材：选用Cu或Cu合金，尤其是含Cu70％的黄铜。 （2）改进设计：a、避免电偶腐蚀与缝隙腐蚀；b、尽可能减少 阴极性接触物的面积或对它们进行绝缘；c、采用镀锌或使用富 锌涂料。 14
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水的腐蚀
（3）防止淡水腐蚀的途径 ①减少含有氯化物环境中氧的含量。 ②水质稳定处理。 ③采用涂料及镀层保护。 ④采用阴极保护。 （三）混凝土在水中的腐蚀 混凝土组成：普通水泥（由粘土与石灰石等烧制而成）+钢筋 （为了增加强度）。 水泥的主要成份：CaO及SiO2。 水泥的特点：强碱性，耐碱、耐水不耐酸，硫酸盐、氯化物 对其产生腐蚀作用。 防腐措施：混凝土可采用涂料保护来防止腐蚀或渗透，也可 采用耐酸砖板衬里防腐。
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第5章金属在自然环境中的腐蚀

第5章金属在自然环境中的腐蚀

n 1. 大气腐蚀的电化学过程：
阴极过程：在液膜的大气腐蚀中，阴极过程以氧去 极化为主。 O2+2H2O+4e-→4OH-
阳极过程：Me+x H2O→Men+•x H2O+n e-
第5章金属在自然环境中的腐蚀
大气腐蚀的电化学过程
n 在薄的液膜条件下，大气腐蚀的阳极过程受到较大的 阻滞，因为氧更容易达到金属表面，生成氧化膜或氧 的吸附膜，使阳极处于钝态。阳极钝化及金属离子化 过程困难是造成阳极极化的主要原因。
可以看出，锈层内发生Fe3＋→Fe2+的还原反应，锈层参
与了阴极过程。
第5章金属在自然环境中的腐蚀
锈蚀机理
n 当锈层干燥时，即外部气体相对湿度降低时，锈层和 底部基体钢在大气中氧的作用下，锈层重新氧化成Fe3 ＋的氧化物，可见在干湿交替的条件下，锈层能加速钢 的腐蚀过程。
n 碳钢锈层结构一般分内外两层。内层紧靠钢和锈的界 面上，附着性好，结构较紧密，主要由致密的带少许 Fe3O4晶粒和非晶FeOOH构成；外层由疏松的结晶α－ FeOOH，γ－FeOOH构成。
n 2）海水腐蚀的阳极极化阻滞对于大多数金属（如钢铁、 锌、铜等）是很小的。只有极少数易钝化金属如钛、 锆、铌、钽等才能在海水中保持钝态。
n 3）海水中的电阻性阻滞很小，所以海水腐蚀过程中金 属表面形成的微电池和宏观电池都有很大的活性。海 水中不同金属接触时很容易发生电偶腐蚀。
n 4）海水中易出现点腐蚀和缝隙腐蚀。
第5章金属在自然环境中的腐蚀
气候因素
n ②气温：但相对湿度达到临界湿度以上时，温度的影 响十分明显。按一般化学反应，温度每升高10℃，反 应速度提高约2倍。
n ③降雨：降雨对大气腐蚀具有两方面的作用，一方面 增大了大气中相对湿度，增加腐蚀速度；另一方面， 降雨能冲刷金属表面的污染物和灰尘，减缓了腐蚀。

第五章-自然环境中的腐蚀

第五章-自然环境中的腐蚀
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5.2.4 海水腐蚀的分类 海洋大气腐蚀 浪花飞溅区腐蚀 海水间浸腐蚀 海水半浸腐蚀 海水全浸腐蚀 海泥腐蚀 飞溅区以上部分以及不会直接受 到海水作用的海岸设施的腐蚀 经常遭受浪花飞溅作用的海上和 沿岸构件的腐蚀 港口结构和船体外部结构的腐蚀 海水水线腐蚀， 海水水线腐蚀，海洋飘浮结构的 气/水交界处腐蚀 船壳水线以下部件及各种水下构 件的腐蚀 埋在海泥中的管道、 埋在海泥中的管道、电缆及水下 16 构件的腐蚀
不同海洋区域示意图
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飞溅区
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（3）潮汐区 环境条件： 周期沉浸， 环境条件： 周期沉浸，供氧充 足，海生物沾污 腐蚀特点： 腐蚀特点： 钢和水线下区组成 氧浓差电池
（4）全浸区 环境条件： 环境条件： 在浅水区海水通常 为氧饱和 腐蚀特点： 腐蚀随深度变化， 腐蚀特点： 腐蚀随深度变化， 浅水区腐蚀较重， 浅水区腐蚀较重， 随着深度增加， 随着深度增加，腐 蚀减轻
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5.2 海水腐蚀
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5.2.1 海水腐蚀 金属材料在海洋环境中的腐蚀过程。 海水腐蚀 金属材料在海洋环境中的腐蚀过程。海水是 一种含有多种盐类近中性的电解质溶液， 一种含有多种盐类近中性的电解质溶液，并溶有一定量的氧 ，这就决定了大多数金属在海水中腐蚀的电化学特征
海水腐蚀形貌
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深海采油平台
不同海洋区域示意图
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全浸区设备
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（5）深海区 环境条件： 氧含量比表层低， 环境条件： 氧含量比表层低， 水流速度小 腐蚀特点： 腐蚀特点： 钢的腐蚀通常较轻
（6）海泥区 环境条件： 常有细菌， 环境条件： 常有细菌，环境条 件多变 腐蚀特点： 腐蚀特点： 有可能形成泥浆海 水腐蚀电池， 水腐蚀电池，有微 生物腐蚀作用

腐蚀与防护概论第四章 工业及自然环境中的腐蚀PPT


以氯盐为主的腐蚀环境中保护钢筋的措施
措施种类
钢筋材质及涂层
混凝土外加剂、 掺和料
措施内容
环氧涂层钢筋、镀锌钢筋、耐蚀合金钢 筋、不锈钢钢筋
钢筋阻锈剂、硅灰、细粉煤灰、其他外 加剂、掺和料、纤维添加剂等
混凝土表面封闭、 硅酮类、涂料、聚合物灰浆、聚合物浸
涂层
渍等
电化学方法
阴极保护、电化学除盐
维护
裂缝修补、清洗排水、控制防冻盐用量
定的腐蚀介质中才会发生。
易于发生应力腐蚀开裂的金属——介质体系
合金
介质
低碳钢
热硝酸盐溶液、过氧化氢
低合金钢
氢氧化钠、三氯化铁溶液
高强度钢 奥氏体不锈钢
蒸馏水、湿大气、硫化氢H2S 氯化物溶液、高温高压含氧纯水
铜合金 铝合金 钛合金
含SO2大气、氨溶液、三氯化铁 氧化钠水溶液、海水、含SO2大气
含Cl－、Br－、I－水溶液、甲醇
（l）由于充气不均匀引起的腐蚀
这主要指地下管线穿过结构不同和潮湿 程度不同的土壤带时，由于所接触的氧 浓度差别引起的宏电池腐蚀。
（2）由于杂散电流引起的腐蚀
电气火车、电车、电解槽、电焊机等直流电力系统 都可在土壤中产生杂散电流，使邻近的埋在地下的 金属构筑物，管道等都因这种杂散电流引起腐蚀 （也可以理解为在外电流作用下的电解）。
石油天然气生产包括油气开发和油气储运 两个局部。
油气开发局部的腐蚀：
主要包括钻井、采油和采气以及地面油气 集输系统腐蚀，如钻杆、油套管、抽油杆 的断裂、穿孔和挤毁。此外还包括油田注 水系统的腐蚀问题。
例如，塔里木的轮南油田其原始地层压力 在50MPa以上，温度为120℃左右，氯离子 含量高达130g/L，CO2分压0.7~3.5MPa。 这样恶劣的腐蚀环境对井下设备造成了十 分严重的腐蚀。

第五章 自然环境中的腐蚀


5.2.5.3杂散电流和微生物对土壤腐蚀的影响 （1）杂散电流腐蚀 定义： 当杂散电流流过埋在土壤中的管道、 电缆时，在电流离开管线进入大地处的阳 极段就会受到腐蚀，称之为杂散电流腐蚀。 图5-9为一杂散电流腐蚀实例的示意图。 杂散电流腐蚀的破坏特征是阳极区的 局部腐蚀。 可以通过测量土壤中金属体的电位来 检测杂散电流的影响。 （2）微生物对土壤腐蚀的影响
5.1.5防止大气腐蚀的措施

提高材料的耐蚀性 表面涂层保护 改变局部大气环境 合理设计和环境保护



5.2.1土壤腐蚀的定义和特点
定义： 埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀。 特点：
土壤腐蚀常常带来一系列问题。 1. 土壤腐蚀使得埋地管线的维修费用增加。 2. 金属构件埋于地下，出了问题不易发现，维修困难。 3. 土壤腐蚀影响因素多而复杂，有时难以采取有效的防护措施。
5.1.3.3 锈层的结构和保护性 由于大气腐蚀环境条件及材料成 分的变化，锈层的成分和结构也是随 之改变。通常锈层分为内外两层，外 层疏松，容易剥落：内层附着性较好， 结构致密，能起到一定保护作用。 5.1.3.4耐候钢锈层结构的特点 耐候钢的定义（P145） 结构特点： 大气中暴露一段时间后在钢的疏 松外腐蚀产物层和基体之间能够形成 一层致密、连续的含有Cu、Cr、P等 合金元素的非晶产物层，并最终转化 成富集上述元素的 - FeOOH 层（锈层的稳定化过程）。
6. 怎样防止土壤腐蚀？ 答： （1）覆盖层保护 例如：在土壤中普遍使用焦油沥青及环氧煤沥青 质的覆盖层。 （2）改变土壤环境 例如：在酸度高的土壤里，在地下构件周围填 充石灰石碎块可以减轻腐蚀。 （3）阴极保护 例的保护。
5.2.5土壤腐蚀的影响因素
5.2.5.1材料因素的影响 钢铁是地下构件普遍采用的材料。铸铁、碳钢、低合金钢在土壤中的腐 蚀速度并无明显差别。 Pb在土壤中的耐蚀性比碳钢高4-5倍以上。 Zn的腐蚀速度比刚略低，钢铁上锌镀层在土壤中有很好的保护效果。 Al在土壤中的耐蚀性变化很大。

第五周 自然环境中的腐蚀

(4) 海洋环境的腐蚀分为几个区域
海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、
海水全浸区和海泥区五个腐蚀区带。有三个腐蚀峰值，一
混凝土中钢筋的腐蚀取决于氧的去极作用，可形 成氧的浓差腐蚀，使缝内钢筋加速腐蚀。
防止：采用涂料保护，或用表面非金属覆盖层。
海水腐蚀
海洋面积约362,000,000平方公里，近地球表 面积的71％。海洋是矿物资源的聚宝盆。人类 经济、生活的现代化，对石油的需求日益增多。 世界石油资源储量为10,000亿吨，可开采量约 3000亿吨，其中海底储量为1300亿吨。
海水导电性强
海水中含氧量大，表层海水可以认为被 氧饱和。随温度变化，氧的含量在5 ~ 10mg/L范围。

海水腐蚀
海水的主要成分
离子 浓度％0
离子 浓度 ％0
Cl-
SO42CO3-
Br-
FBO33-
18.98 2.65 0.14 0.09 0.002 0.3
Na+
Mg2+
Ca2+
0.56 1.27
30%。 敞口系统：随水温升高，腐蚀速度先升高后降低； （水温升高，
溶解氧含量降低）
密闭系统：腐蚀速度
与温度保持直线上升
（氧浓度不变）。
（3）溶解氧的浓度 溶解氧浓度较低时：腐蚀速度随水中氧的 浓度增加而升高；
溶解氧浓度很高时：若不存在破坏钝态的 活性离子，会使碳钢钝化腐蚀速度剧减。 ① 氧作为去极剂，Fe→Fe3+，促进腐蚀； ② 氧使水中Fe(OH)2 氧化为Fe2O3.H2O或 Fe(OH)3 等的混合物，在铁表面形成氧 化膜，抑制腐蚀。
（1）pH值
当pH=4～10时，溶解氧扩散速度不变，腐 蚀速度基本恒定

材料腐蚀理论 第六章 各种环境中的腐蚀.


8 Fe F O 2 e 2 e O 3 F 3 H O 4 e 4 H 2 O
FeOOH Fe3O4
空气 金属
– 锈层干燥时，锈层和基体金属的腐蚀电池为开路，在 大气中氧的作用下，锈层内的Fe2+重新氧化成Fe3+
4F3O e4O 26H 2O 1F 2eOOH
– 即，干湿交替情况下，带有锈层的钢腐蚀加速
3）锈层的结构和保护性
– 大气腐蚀环境条件及材料成分的变化，导致锈层成分和结 构随之改变
– 锈层分内外两层，外层疏松，容易剥落；内层附着性好， 结构致密，起到一定的保护作用
– 如碳钢大气腐蚀，锈层主要是-FeOOH、 -FeOOH 和 Fe3O4。一般认为，锈层中首先形成-FeOOH，再转变成 -FeOOH 和Fe3O4，转变受大气湿度、污染等因素影响
• -FeOOH对耐蚀性有重要作用，一般大气条件下，随暴露时间延 长，-FeOOH含量增多。PH值较低时易生成-FeOOH；PH较高 时易生成-FeOOH 和Fe3O4
• 对于耐候钢（通过合金化在钢中加入一定量的Cu、P、Cr、 Ni和Mo等合金元素形成的具有有意的耐大气腐蚀性的低合 金钢），锈层结构特点为
• 城郊大气腐蚀：在城市边沿地区，被工业性介质轻微污染的大气条件
– 气候条件 • 热带大气腐蚀 • 湿热带大气腐蚀 • 温带大气腐蚀
– 金属表面潮湿程度 • 干大气腐蚀 • 潮大气腐蚀 • 湿大气腐蚀
• 金属表面水膜的形成 • 金属表面水膜：含有水分、水溶性盐类、腐蚀性气
体、尘土、及其它污物，从而构成电解液 • 水膜厚度
（最重要因素）
• 温度和温差 （影响水汽凝集和水膜中气体、盐类溶解度等）
• 日照时间和气温
• 风向和风速
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图5-2 大气腐蚀锈层形成后腐蚀 机理的Evans模型
当锈层干燥时，即外部气体相对湿度下降时，锈层和底部基 体金属的局部电池成为开路，在大气中氧的作用下锈层内的Fe2+ 重新氧化成Fe3+，即发生反应： 4 Fe3O4 + O2 + 6H2O → 12FeOOH
因此，在干湿交替的情况下，带有锈层的钢腐蚀被加速。
（2）潮大气腐蚀 当大气中的相对湿度足够高(但低于100%），在金属表面存在 着肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀称为潮大气腐蚀。 特点： 水膜达几十到几百个水分子层厚， 约10nm-1μm 形成了连续的电解液薄膜（II区） 膜较薄，氧易于扩散进入界面 电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大 案例： – 铁在没有雨雪淋到时的生锈
引言
金属材料在自然环境中的腐蚀是最为普遍的腐蚀现象。
2018年11月9日
自然环境即是指与自然界陆、海、空相对应的土壤、海水 （包括淡水）和大气，及与三者都有关系并广泛存在的微生物。
腐蚀的特点会因环境或介质的改变而不同，从原理上来说， 金属在自然环境中的腐蚀属于电化学腐蚀的范畴，因此腐蚀的基 本过程应该遵循电化学规律。
2018年11月9日
5.1 大气腐蚀
5.2土壤腐蚀 5.3 淡水和海水腐蚀
5.4 微生物腐蚀
2018年11月9日
5.1 大气腐蚀
5.1.1 大气腐蚀的定义和特点 5.1.2 大气腐蚀的分类 5.1.3 大气腐蚀机理 5.1.4 大气腐蚀的影响因素 5.1.5 防止大气腐蚀的措施
2018年11月9日
（3）湿大气腐蚀 当空气湿度接近于100%，以及当水以雨、雪、水沫等形式直 接落在金属表面上时，金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜，此 时发生的腐蚀称为湿大气腐蚀。 特点： 水膜较厚，约为1μm-1mm 随着水膜加厚，氧扩散困难 腐蚀速度下降（III区）
水膜厚>1mm，相当于金属全浸于 电解质溶液， 腐蚀速度基本不变（IV 区）
2018年11月9日
5.1.3.2 锈层形成后的腐蚀机理
Evans提出处于湿润条件下的铁锈层可以起到强氧化剂的作 用。 阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上： Fe→Fe2+ + 2e 阴极反应发生在Fe3O4 /FeOOH界面上： 8FeOOH + Fe2+ + 2e→3 Fe3O4 + 4H2O
5.1.3.4 耐候钢锈层结构的特点
耐候钢，即耐大气腐蚀钢，是通过合金化在钢中加入一定量 的Cu、P、Cr、Ni、Mo等合金元素形成的具有优异的耐大气腐 蚀性能的低合金钢。
2018年11月9日
5.1.4 大气腐蚀的分类
大气腐蚀的影响因素比较复杂，但主要因素有： 湿度
主要 因素
温度
大气 成分
2018年11月9日
5.1.1 大气腐蚀的定义和特点
金属材料暴露在空气中，由于空气中的水和氧的化学和电化 学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。
最常见的大气腐蚀现象——生锈 世界钢产量60%以上的钢材是在大气环境中使用 大气 腐蚀损失的金属约占总腐蚀损失量的50%以上； 对于某些功能材料(如微电子线路)、装饰材料及文物，即使 是轻微的大气腐蚀有时也是不允许的。
露 点 温 度 表
2018年11月9日
5.1.4.3 大气成分
(1) SO2的影响 在大气污染物中，SO2的影响最为严重。 SO2促进金属大气 腐蚀的机理主要有： 一部分SO2在高空中能直接氧化成SO3，溶于水中生成 H2SO4 一部分SO2被吸附在金属表面，与Fe作用生成FeSO4， FeSO4进一步氧化并由于强烈的水解作用生成硫酸
2018年11月9日
5.1.3.3 锈层的结构和保护性
由于大气腐蚀环境条件及材料成分的变化，锈层的成分和结
构也随之改变。通常锈层分为内外两层，外层疏松，容易剥落； 内层附着性较好，结构致密，能起到一定的保护作用。
结晶盐存 在将降低 锈层的保 护性
2018年11月9日
图5-3 铁表面大气腐蚀锈 层断面示意图
5.1.4.1 湿度
当金属表面处于比其温度高的空气中，空气中的水蒸气将于 液体凝结于金属表面上，这种现象称为结露。
空气中的湿度越大，金属与空气的温差越大，越容易结露， 而且金属表面上的电解液膜存在的时间越长，腐蚀速度也相应越 大。
2018年11月9日
5.1.4.2 温度
结露与环境的温度有关。统计结果表明，在其他条件相 同时，平均气温高的地区，大气腐蚀速度较大。昼夜温度变化 大，也会加速大气腐蚀。
2018年11月9日
大气腐蚀不是一种腐蚀形态，而是一类腐蚀的总称。一般情 况下，大气腐蚀以均匀腐蚀为主，还可以发生点蚀、缝隙腐蚀、 电偶腐蚀、微动腐蚀及应力腐蚀和腐蚀疲劳等。
2018年11月9日
5.1.2 大气腐蚀的分类
引起大气腐蚀的主要成分是水和氧，特别是能使金属表面湿 润的水，是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主要因素。
5.1.3 大气腐蚀机理
大气腐蚀是金属处于表面膜层电解液膜下的腐蚀过程，因此 大气腐蚀主要是电化学腐蚀，遵从电化学腐蚀的一般规律；同时 ，由于干湿交替，电极过程又有自身特点。
5.1.3.1 5.1.3.2 5.1.3.3 5.1.3.4 大气腐蚀初期的腐蚀机理 锈层形成后的腐蚀机理 锈层的结构和保护性 耐候钢锈层结构的特点
图5-1 大气腐蚀速度与金属 表面水膜厚度的关系
2018年11月9日
一般按照金属表面潮湿度——电解液膜层的存在状态，把大 气腐蚀分为以下三类：
干大气 腐蚀
潮大气 腐蚀
湿大气腐蚀
2018年11月9日
（1）干大气腐蚀 在空气非常干燥的条件下，金属表面不存在液膜层的腐蚀称为 干大气腐蚀。 特点： 金属表面的吸附水膜厚度不超过 10nm 没有形成连续的电解液膜（I区） 腐蚀速度很低，化学氧化的作用较 大 在金属表面形成一层保护性氧化膜 案例： – 金属Cu、Ag等在含有硫化物污染了的 空气中失泽
2018年11月9日
5.1.3.1 大气腐蚀初期的腐蚀机理
(1)阴极过程 通常是氧的去极化反应，即：O2+2H2O+4e→4OH酸性介质： O2+4H++4e→2H2O
当从全浸状态下 的腐蚀转变为大气腐蚀时，阴极过程由氢去极化为 主转变为氧去极化为主
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(2)阳极过程
在薄液膜下，大气腐蚀阳极过程会受到较大阻碍，阳极钝化及金属 离子水化过程的困难是造成阳极极化的主要原因。