金属材料大气腐蚀研究进展

姓名：段平学号：2010214145 科目：腐蚀与材料保护指导老师：陈存华大气腐蚀的研究进展摘要：大气腐蚀是指在环境温度下由于空气中的水气、氧气以及污染物质等的电化学或者化学作用而引起的金属腐蚀，电化学腐蚀是由潮湿大气所引起的，即金属表面存在着许多肉眼看不见的薄膜液层和凝结水膜层，大气腐蚀主要是氧通过金属表面所形成液膜的扩散，而发生氧去极化的腐蚀。

而化学腐蚀是由于干大气所引起的。

关键词：大气腐蚀；种类；原因；影响；金属；措施正文：一、大气腐蚀的种类通过大气含水的多少可以将大气腐蚀分为三种。

（1）干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水膜,金属的腐蚀属于常温氧化。

（2）潮的大气腐蚀：Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。

（3）湿的大气腐蚀：Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，V-逐渐减小。

Rh指的是相对湿度。

还可以通过其他的条件进行分类，具体划分见下表：大气环境腐蚀分类腐蚀类型腐蚀速度（mm/a）腐蚀环境等级名称环境气体类型相对湿度（年平均）% 大气环境I 无腐蚀＜1.001 A ＜60 乡村大气II 弱腐蚀0.001～0.025AB 60～75＜60乡村大气城市大气III 轻腐蚀0.025～0.050 ABC＞7060～75＜60乡村大气城市大气工业大气IV 中腐蚀0.050～0.2 BCD＞7060～75＜60城市大气工业大气和海洋大气V 较强腐蚀0.2～1.0CD＞7060～75工业大气VI 强腐蚀1～5 D ＞75 工业大气腐蚀气体分级气体类型腐蚀物质名称腐蚀物质含量（mg/m3）气体类型腐蚀物质名称腐蚀物质含量（mg/m3）A 二氧化碳二氧化硫氟化氢硫化氢氮氧化物氯氯化氢＜2000＜5.5＜0.05＜0.01＜0.1＜0.1＜0.05C二氧化硫氟化氢硫化氢氮氧化物氯氯化氢10～2005～105～1005～251～55～10B 二氧化碳二氧化硫氟化氢硫化氢氮氧化物氯氯化氢＞20000.5～100.01～50.01～50.1～50.1～10.05～5D二氧化硫氟化氢硫化氢氮氧化物氯氯化氢200～100010～100＞10025～1005～1010～100注：当大气中同时含有多种腐蚀气体时，腐蚀级别取最高的一种或几种为基准。

大气腐蚀评价报告1. 引言大气腐蚀是指由于大气中存在有害气体、湿度等因素，对金属及其他材料表面产生腐蚀性作用的现象。

大气腐蚀对于建筑物、管道、桥梁等金属构件的安全和耐久性具有重要影响。

本报告针对某建筑物结构的大气腐蚀情况进行评价，旨在提供相关数据支持和建议措施。

2. 方法为了评价大气腐蚀情况，我们采用了以下方法：2.1. 采样和分析首先，我们在建筑物表面选取了10个不同位置的样本点进行采样。

随后，通过使用金相显微镜和扫描电子显微镜等仪器，对所采集的样本进行分析，观察样本表面的腐蚀情况并进行分类。

2.2. 环境数据采集我们通过布设环境监测仪器，采集了建筑物周围的环境数据，包括温度、湿度、有害气体浓度等。

这些数据将有助于我们了解大气环境对腐蚀的影响。

2.3. 数据处理和分析通过对样本和环境数据的处理和分析，我们将评估大气腐蚀的程度，并确定腐蚀的主要原因。

同时，我们还将根据评估结果提出相应的预防和控制措施。

3. 结果与讨论3.1. 样本腐蚀评价经过金相显微镜和扫描电子显微镜的分析，我们观察到样本表面存在不同程度的腐蚀现象。

其中，样本1、样本3和样本7表面的腐蚀最为严重，存在大面积的腐蚀坑。

样本2和样本6表面的腐蚀程度相对较轻，主要为表面钝化和色斑。

其他样本的腐蚀情况较为一般。

3.2. 环境数据分析我们采集并分析了建筑物周围的环境数据。

结果显示，在夏季和潮湿的日子里，湿度较高，会加速大气腐蚀的发生。

此外，有害气体浓度高的区域也更容易出现腐蚀问题。

3.3. 腐蚀程度评估综合样本分析和环境数据分析的结果，我们对建筑物的大气腐蚀程度进行了评估。

根据评估结果，建筑物的一些部位存在较严重的大气腐蚀，需要采取有效的防护和修复措施。

3.4. 预防和控制措施综合评估结果，我们建议采取以下预防和控制措施来减少大气腐蚀对建筑物的影响：•定期清洗和涂覆防腐涂层以保护金属表面；•加强环境监测，控制有害气体排放；•提高通风条件，降低湿度；•定期进行腐蚀状态检查和维护。

气候条件对金属腐蚀机理的影响气候条件对金属腐蚀机理的影响气候条件是指大气湿度、温度、降水、气候变化等因素的综合状况。

在不同的气候条件下，金属材料的腐蚀机理也会有所不同。

本文将分析气候条件对金属腐蚀机理的影响，并阐述如何在不同气候条件下保护金属材料。

首先，大气湿度是影响金属腐蚀的重要因素之一。

湿度越高，金属表面的氧化速度越快，腐蚀也会更加严重。

因为在高湿度环境中，空气中的水分子容易吸附在金属表面，形成水合物，加剧了金属的腐蚀反应。

尤其在气候潮湿的地区，金属材料容易受潮，导致腐蚀速度加快。

因此，在这种环境下保护金属材料的关键是要控制湿度，例如通过加湿设备、通风系统等手段控制室内湿度，以减缓金属的腐蚀速度。

其次，温度也对金属腐蚀机理产生重要影响。

温度越高，金属的腐蚀速度就越快。

这是因为在高温环境中，金属表面的氧化反应速度加快，腐蚀反应加剧。

尤其是在高温高湿度的环境中，金属材料容易受到“活化腐蚀”的影响。

活化腐蚀是指金属材料在一定温度下，因氧化物膜形成速度大于其再生速度而导致的腐蚀现象。

因此，在高温环境下，特别是潮湿的高温环境中，应采取一系列措施来保护金属材料，如采用耐高温材料、选择合适的涂层、增加通风降温等。

另外，降水也会对金属腐蚀产生影响。

在多雨的地区，金属材料可能会受到雨水的侵蚀，形成水强腐蚀。

特别是在酸雨的环境下，酸性物质会加速金属的腐蚀，给工业设备和建筑结构带来严重的损害。

因此，在这些地区，应根据降水情况采取相应的腐蚀保护措施，如增加材料的防锈涂层、加强设备的排水和防水措施等。

最后，气候变化也会对金属腐蚀机理产生影响。

随着全球气候的变暖，气候极端事件的频率和强度增加，金属材料的腐蚀问题也变得更加突出。

例如，强烈的风暴和海洋气候会导致海洋结构物和海上设备更容易受到腐蚀。

因此，在气候变化背景下，应加强对金属腐蚀的预防和治理，提高金属材料的防腐蚀性能，采取有效的维护和修复措施。

综上所述，气候条件对金属腐蚀机理产生了显著的影响。

锌及其合金的大气腐蚀研究现状锌及其合金的大气腐蚀研究现状一、引言锌及其合金在工业生产和日常生活中广泛应用，但长期暴露在大气环境中容易受到腐蚀。

对锌及其合金的大气腐蚀行为进行研究具有重要意义。

二、锌及其合金的组成与特性1. 锌的组成与特性锌是一种化学元素，原子序数为30，属于过渡金属。

它具有良好的导电性和导热性，并且具有较高的抗腐蚀性能。

2. 锌合金的组成与特性锌合金是由锌和其他一种或多种元素组成。

常见的锌合金包括铝锌合金、镁锌合金等。

这些合金通常具有更高的强度和硬度，但相对于纯锌来说，它们可能会表现出不同的大气腐蚀行为。

三、大气环境中的腐蚀机制1. 湿润大气环境下的电化学腐蚀湿润大气环境中存在着水分和各种离子物质，这些物质可以导致锌及其合金发生电化学腐蚀。

在阳极反应中，锌会溶解成离子形式，并释放出电子。

而在阴极反应中，氧气和水会接受这些电子，形成氢气和氢氧根离子。

这种电化学腐蚀过程会导致锌及其合金的表面发生变化。

2. 大气环境中的化学腐蚀大气环境中存在着各种污染物，例如二氧化硫、盐类等。

这些污染物与锌及其合金表面形成化学反应产物，进而引发化学腐蚀。

二氧化硫会与锌反应生成硫酸锌，并在湿润条件下加速了锌的溶解速度。

四、影响大气腐蚀的因素1. 湿度湿度是影响大气环境中锌及其合金腐蚀的重要因素之一。

较高的湿度会导致更多的水分接触到材料表面，从而加速了电化学和化学反应。

2. 温度温度对大气腐蚀也有一定的影响。

一般来说，较高的温度会加速腐蚀过程，因为化学反应速率随温度的升高而增加。

3. 大气污染物大气中的污染物种类和浓度也会对锌及其合金的腐蚀产生影响。

不同的污染物可能引发不同的化学反应，进而导致不同的腐蚀行为。

五、锌及其合金的抗腐蚀措施1. 表面涂层在锌及其合金表面涂覆一层保护性涂层是常用的抗腐蚀措施之一。

这些涂层可以提供物理隔离和化学保护，从而减缓大气环境中的腐蚀过程。

2. 合金改性通过添加其他元素或改变合金配比，可以改善锌及其合金的抗腐蚀性能。

铝和铝合金的大气腐蚀机理集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]1铝和铝合金的大气腐蚀机理铝和铝合金的表面氧化膜是铝合金具有耐大气腐蚀性的主要原因.铝的氧化膜(γ-Al2O3)在室温的大气中就可以生成,而且非常迅速和致密,厚度为25~30.也就是说,氧化膜在大气环境中具有自修复功能.若有水存在或者暴露在大气中几个月以后,最初形成的γ-Al2O3的外层转变为一薄层γ-AlOOH.然后,在γ-AlOOH上又会覆盖上一层Al(OH)3(也可写成Al2O3·3H2O).从铝-水体系的电位-pH图可知,Al(OH)3在较大的pH范围内都会保持稳定.Al(OH)3从pH=4开始溶解;当pH=2.4时,认为Al(OH)3会完全溶解(事实上,即使pH=2.0时,铝表面的腐蚀类型仍然是孔蚀.).大部分的降雨、差不多所有的雾、表面蒸发浓缩的液层和铝表面小孔内的电解质都会使铝处于腐蚀状态.环境因素对铝的大气腐蚀的影响和其它金属相似,与环境大气的相对湿度、温度、大气中SO2的浓度、Cl-的含量以及降水的数量、酸度相关性较大,同时也受到O3,NOx及CO2等污染组分的轻微影响.大气污染物通过干湿沉降,使得金属表面存在着和大气中同样丰富的化学组分.暴露在大气中的铝合金表面可分为三层:铝合金及其氧化膜、腐蚀产物层和大气污染物形成的污染层或薄液膜.根据大气化学组分对铝和铝合金化学、电化学反应的不同及形成的腐蚀产物的性质不同,存在着不同的腐蚀机制.１.氯离子的存在是引起铝和铝合金大气腐蚀的重要原因.由于铝的氯化物具有可溶性,在户外暴露的铝表面上并没有大量的氯化物层存在,只有少量的氯离子进入到腐蚀产物层.Cl-通过竟争吸附,逐渐取代Al(OH)3表面上的OH-生成AlCl3,如方程式(1)~(3)所示:Al(OH)3+Cl-→Al(OH)2Cl+OH-(1)Al(OH)2Cl+Cl-→Al(OH)Cl2+OH-(2)Al(OH)Cl2+Cl-→AlCl3+OH-(3)２.空气中的CO2能有效地阻碍NaCl引发的铝的大气腐蚀.铝在不含CO2潮湿空气中的腐蚀速率,和在正常CO2水平的空气中的腐蚀速率相比,约是后者的20倍.有人认为,CO2中和了在铝表面阴极区氧还原产生的氢氧根离子,降低了液层pH值,从而使得铝的溶解速率下降.３.一般认为:O3是潜在的加速剂,通过氧化H2S、SO2和NOx而影响金属的大气腐蚀.O3还能够通过自身的去极化反应,引起铝腐蚀.实验表明,铝暴露在不同大气污染物(10ppm的SO2,NOx,O3,取样大气)的气体(25e和98%相对湿度)四个星期以后,O3引起的腐蚀失重最大,其次是SO2,NO2,取样大气,NO.氧化膜的完整性及成分还受到铝合金的化学组分和微观结构的影响.为了提高铝合金的力学性能,往往要加入一些合金元素,并进行一定的热处理(固溶、淬火、时效等).一些杂质元素如Fe、Mn、Si也常以FeAl3、AAlMnSi、SiO2等形式出现在铝合金当中.这些合金元素对铝合金微观结构的影响是不同的,要根据它们是存在于固溶体中,还是作为第二相分散在铝基体或者偏聚在晶界上.当合金元素形成的化合物颗粒存在于金属表面时,它们表面的氧化膜往往很薄,甚至不存在.传统的铝和铝合金大气腐蚀试验传统的大气腐蚀一般通过大气暴露实验、室内模拟加速试验进行研究.大气暴露试验能够反应材料在自然环境中的实际腐蚀情况,所得数据直观、可靠,虽然试验周期长、速度慢、费用高,但它是铝和铝合金大气腐蚀研究的重要方法.室内模拟加速试验可以显着减少试验时间,快速地对材料的大气腐蚀行为进行评价和预测,不能完全地取代大气暴露试验.铝合金的腐蚀速率表征既采用普遍使用的年失重量多少,也使用孔蚀坑的深度及数量分布和力学性能(抗拉强度、屈服强度)损失量.观察腐蚀形貌和分析腐蚀产物时,使用一些物理化学分析手段,如光学微镜、扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等.室内模拟加速试验常见的大气腐蚀的室内加速试验有湿热试验、盐雾试验、干湿周浸循环试验以及多因子复合试验,一般认为干湿交替的周浸循环试验比较能够反映大气腐蚀的特点.干湿交替的周浸循环试验的最初提出是为了评价耐候钢的性能,适用于有钝化膜的金属及合金.这种研究方法从电化学的角度来说,也是合理的.对于铝合金,可以采用此方法进行大气腐蚀试验,评价铝合金的耐蚀性.采用pH=3.0的5%NaCl+015%(NH4)2SO4(用醋酸调节pH值)作加速剂,对LY12和LC4两种高强铝合金进行了间歇盐雾和周期轮浸腐蚀试验,与广州,琼海十年的实地暴露试验结果对比.他认为两种铝合金加速方法之间有类似的腐蚀动力学规律,其中前者相对于大气腐蚀有较好的模拟性和加速性.也有人采用简易方法模拟湿热大气腐蚀试验,在工业纯铝ZL10和ZL109合金表面诱发腐蚀,观察和分析了铸铝合金中第二相和腐蚀产物的微观形貌及化学成分.在吸附了水分和侵蚀性氯离子微观孔隙周围,由第二相粒子和铝基体构成腐蚀微电池发生电化学反应,电位较负的铝首先发生溶解,导致局部点状腐蚀,腐蚀产物主要为铝的不溶性氢氧化物,还含有少量的氧化铝等.用室内加速试验评价结构铝合金的耐大气腐蚀性时,除测量失重和孔蚀深度外,应包括金相分析和力学试验.室内模拟加速试验从单因子控制到多因子控制,从简单的电位测量到交流阻抗技术等多种测量技术的应用,在过去的几十年里得到一定程度的发展.但是在大气腐蚀机理研究和准确地重现大气暴露试验结果方面,仍有较大的差距.室内模拟加速试验的重复性还需要提高.一部分研究者做了室内气体腐蚀试验,通过对一种或几种腐蚀性气体组分浓度、相对湿度、温度及暴露时间条件控制,观察金属的腐蚀并通过多种手段分析腐蚀产物,给出腐蚀过程的动力学规律和腐蚀机理.不过,这些实验仅仅局限于纯铝材料,研究工作处于起步阶段.Oesch用气体试验箱分析了各腐蚀性气体成分对纯铝大气腐蚀的影响.他认为臭氧对铝的大气腐蚀的影响要强于SO2和NO2.Bl?cher通过控制空气中CO2的浓度,研究了CO2阻碍NaCl引发铝的大气腐蚀机制.综上所述,传统的大气腐蚀试验得到的数据是一段时间内金属的宏观的、统计的腐蚀行为和规律,对大气腐蚀过程中的关键反应和中间过程缺乏清楚的描述.随着仪器制造技术的进步,人们越来越趋向于对金属的大气腐蚀过程进行连续、原位的研究,从微观上,甚至于原子尺度上认识其腐蚀规律.实验结论(1)微合金化后的耐腐蚀性与合金中各相的电极电位有很大的关系.若基体相为阴极相,第二相为阳极相,合金一般有较高的耐蚀性;反之,若基体相为阳极相,第二相为阴极相,则第二相数量越多,电位越高,合金腐蚀越严重.(2)Al-7%Si合金的腐蚀从硅相及晶间处优先开始,以点蚀为主.加入Cu元素,实验合金有明显的晶间腐蚀倾向.其它元素影响相对较小.(3)电化学实验结果表明,所有实验合金均较快进入钝态,随着各合金元素的加入,实验合金的自腐蚀电位向负向移动,腐蚀电流密度增加.合金元素和杂质元素的影响合金元素对铝和铝合金耐蚀性的影响是一个复杂的问题。

腐蚀机理对金属材料断裂韧性的影响研究金属材料断裂韧性是衡量金属材料抵抗断裂的能力，同时也是判断金属材料使用寿命和安全性的重要指标之一。

腐蚀是金属材料在大气、水、酸、盐等介质中受到的化学侵蚀，会对金属材料的力学性能和断裂韧性产生重要影响。

本文将讨论腐蚀对金属材料断裂韧性的影响机制及其实验研究。

腐蚀过程中，金属材料的表面会发生氧化、脱耗、溶解等现象，使材料表面产生微环境差异，进而引起应力集中和局部脆化。

首先，腐蚀过程中析出的金属腐蚀产物会导致金属表面的粗糙度增加，从而对金属材料的疲劳寿命产生影响。

其次，腐蚀介质中的溶解物质会与金属表面反应形成氧化物、氢氧化物等产物，附着在金属表面，形成电化学腐蚀电化池，进一步加速金属材料的腐蚀速率。

最后，腐蚀过程中还会引起局部缺陷的产生和扩展，例如腐蚀孔洞、腐蚀裂纹等，从而降低了金属材料的宏观力学性能和断裂韧性。

腐蚀对金属材料断裂韧性的影响可以通过实验研究得到定量的评价。

常用的实验方法包括腐蚀试验、电化学腐蚀试验和断裂韧性试验等。

腐蚀试验可以模拟实际使用条件下金属材料的腐蚀环境，通过浸泡、喷涂等方式对金属材料进行腐蚀处理，然后对腐蚀后的金属材料进行力学性能测试，例如拉伸、冲击和弯曲等试验。

电化学腐蚀试验是通过电化学方法对金属材料进行加速腐蚀，通过监测腐蚀电流和电位的变化来评价金属材料的腐蚀性能。

断裂韧性试验是对金属材料在腐蚀介质中的断裂性能进行评价，常用的测试方法有缺口冲击试验、KIC和JIC等断裂韧性试验。

这些实验方法可以评估金属材料在腐蚀环境中的断裂韧性，并提供依据和参考数据供工程的设计与应用。

需要注意的是，腐蚀对金属材料断裂韧性的影响是一个复杂的过程，受到多种因素的综合影响。

首先，腐蚀介质的性质和浓度会影响腐蚀速率和腐蚀产物的形成和附着情况，从而导致不同程度的断裂韧性下降。

其次，金属材料的化学成分和晶体结构也会影响腐蚀电化学反应的进行和腐蚀产物的生成，进而影响断裂韧性的改变。