腐蚀复习提纲 (1)

题型：填空，名词解释，简答题，分析题

第1章 金属电化学腐蚀基本理论

1. 掌握腐蚀的定义与分类。腐蚀—指材料由于环境作用引起的破坏或变质。金属腐蚀—指金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭受破坏的现象。按腐蚀机理金属腐蚀可分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解三大类。按破坏的特征金属腐蚀可分为全面腐蚀、局部腐蚀。

2. 化学腐蚀：金属与电介质直接发生化学作用而引起的破坏。腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用而产生腐蚀，没有电流产生，为单纯的氧化还原反应。电化学腐蚀：金属表面与电解质水溶液或熔盐所形成局部电池所产生的腐蚀。表现为阳极失去电子，阴极得到电子以及产生电流。

3. 熟练掌握常见的局部腐蚀类型。应力腐蚀破坏：拉应力与腐蚀介质联合作用发生开裂破坏。腐蚀疲劳：腐蚀介质与交变应力或脉冲应力作用下产生的腐蚀。磨损腐蚀：摩擦副在腐蚀介质中产生的腐蚀。孔腐蚀：腐蚀集中在某些活性点上，蚀孔直径等于或小于蚀孔深度。晶间腐蚀：腐蚀沿晶间进行，使晶粒间失去结合力，金属强度急剧降低。缝隙腐蚀：发生在铆接、螺纹连接、焊接接头、密封垫片等缝隙处的腐蚀。电偶腐蚀：在电解液中，异种金属接触时，电位较正金属促使电位较负的金属加速其腐蚀。

4. 掌握金属腐蚀的历程。金属腐蚀的本质就是金属与周围介质作用变成化合物的过程，即氧化还原反应。根据氧化还原反应发生的条件不同，将金属的腐蚀历程分为两种类型：化学腐蚀(Chemical corrosion)，其特点是氧化剂直接与金属表面的原子碰撞，化合而形成腐蚀产物，即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于碰撞的反应点上完成。例如高温气体中活泼金属的初期氧气过程。电化学腐蚀(Electrochemical corrosion)，其特点是金属的腐蚀存在两个同时进行却相互独立的氧化还原过程，即阳极反应(anode reaction)和阴极反应(cathode reaction)。例如锌在含氧中性水溶液中的腐蚀。

5. 理解相关概念：电极过程－电极表面附近薄层电解质层中进行的过程和电极表面上发生的过程；电极反应－电极和溶液界面上发生的电化学反应；去极化反应－阴极区所发生的还原反应；氧化还原电极－当去极化反应在阴极进行时，阴极的电极材料本身不发生任何变化，只是反应物在其表面氧化或还原时带走或输送电子，且氧化或还原的产物留在溶液中而不在电极上析出，这种电极为氧化还原电极。

6. 熟练掌握工业上常见的去极化反应。（1）阳离子还原：2322223HeHCueCuFeeFe；；（2）中性分子离子化：22224422OHOeOHCleCl；（3）阴离子还原：32222NOHeNOHO

7. 熟练掌握极化与超电压的概念，简要分析产生极化现象的原因，能够解释三种极化形式（详见课本）。通常把这种电池工作过程中由于电流流动而引起的电极电位偏离初始值现象，称为极化现象。产生极化现象的根本原因是阳极或阴极的电极反应与电子迁移速度存在差异而引的。通常分为：电化学极化、浓差极化、膜阻极化等。

8. 理解极化曲线的概念，对于给定的腐蚀体系，能够判断Icorr的决定因素（P24-25）。

9. 掌握常用的腐蚀速度表示法。在均匀腐蚀的情况下，常采用重量指标和深度指标来表示腐蚀速度。

10. 熟练掌握腐蚀速度的影响因素P30-31。①金属本身的影响：金属的电极电位、超电压、钝性、组织成分、表面状态以及腐蚀产物等。电极电位越高，金属的耐蚀性越好；超电压越大，极化越大，金属的腐蚀速度越小；钝化能力越强，材料越稳定；金属的组成对腐蚀速度影响较大。单相固溶体加入的合金元素也会提高金属基体的热力学稳定性或促进钝化或形成保护膜等方式；而复相合金由于存在电位差而易形成微电池。材料表面越粗糙，越容易腐蚀；腐蚀产物——致密氧化膜。②处理工艺：热处理可有效改善合金中的应力分布、晶粒大小以及第二相的形貌与分布以及再结晶等。冷变形、机械加工以及铸造和焊接等处理会影响金属的腐蚀状态和腐蚀速度。③介质环境：包括组成、pH值、温度、浓度、流速以及压力等。影响主要集中在阴离子的种类上，阴离子增加金属腐蚀速度的作用顺序为：23344NOCHCOOClSOClO－。pH值的影响：化学稳定性较高的金属 (Au，Pt)，其电极电位较高，腐蚀不受影响；两性金属(Al，Pb，Zn，Cu)等，其氧化物和腐蚀产物在酸性和碱性溶液中均可溶解，不能形成保护膜，腐蚀速度较快，只有在中性范围内较小；钝性的金属（Fe、Ni、Cd、Mg） 形成碱性保护膜，溶于酸而不溶于碱。

11. 熟练掌握去极化、析氢腐蚀和耗氧腐蚀的定义，掌握析氢腐蚀和耗氧腐蚀产生的条件。能减弱或消除极化过程的作用成为去极化作用。析氢腐蚀和耗氧腐蚀就是两种典型的去极化腐蚀形式。溶液中的氢离子作为去极剂，在阴极上放电，从而促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的金属腐蚀，称为析氢腐蚀。发生析氢腐蚀的条件－阳极电位必须低于阴极的析氢电极电位。溶液中的中性氧分子在腐蚀电池的阴极上所发生的离子化反应，称为耗氧反应。阴极上发生耗氧反应，使阳极金属不断溶解，由此引起的金属腐蚀称为耗氧腐蚀。发生耗氧腐蚀的条件－金属阳极初始电位必须低于该溶液中氧的平衡电位

12. 简述析氢腐蚀的特点。阴极材料的性质(氢超电压大小)对腐蚀速度影响很大，例如含汞杂质的锌在0.5mol/L的H2SO4中的腐蚀速度远远低于含Cu、Fe杂质的锌；溶液的流动状态对腐蚀速的影响不大，因为阴极过程的主要阻力是电化学极化，而氢离子在电场作用下向阴极的输送相对很容易；阴极面积增加，加快腐蚀速度；氢离子浓度增加(pH减小)、温度升高都将加快腐蚀速度。

13. 根据pH值不同，耗氧反应可分为如下三种：22O4H4e2HO＋酸性：、+222O2H4e2OHO2HO4e4OH中性：、碱性

14. 根据耗氧腐蚀极化图，分析耗氧腐蚀的特点（P39-40）。ⅰ.腐蚀过程的控制步骤受金属在溶液中的腐蚀电位影响。当阳极金属的电极电位较正时，阳极极化曲线和阴极极化曲线交与Ee,O2B段，腐蚀由氧的离子化反应控制；当阳极金属的电极电位较负时，阳极极化曲线和阴极极化曲线交与FSN段，腐蚀由氧的扩散反应控制。锌、铸铁、碳钢在水或中性溶液中；当阳极金属的电极电位很负时，阳极极化曲线和阴极极化曲线交与SQG段，腐蚀过程既有耗氧腐蚀也有析氢腐蚀。ⅱ.扩散控制时腐蚀速度与金属本身的性质关系不大。ⅲ. 溶液的含氧量对腐蚀速度的影响很大。溶液内氧的含量越高，则氧的平衡电极电位和极限电流都会增加。ⅳ. 阴极面积 对宏电池来说增加面积将加快腐蚀速度；而对微电池来说，几乎没有影响。例如不同钢材在水中的全面腐蚀过程。ⅴ. 溶液的流动状态对腐蚀速度影响很大。

15. 掌握钝化的概念。金属表面已从活性溶解状态变成了非常耐腐蚀状态，这种突变现象即为钝化，目前解释这一现象常用成相膜理论和吸附理论。

16. 掌握金属钝化的特征。①受金属本性、合金元素、钝化介质以及温度的影响。金属本性：钝化趋势Ti>Al>Cr>Mo>Mg>Ni>Fe>Mn>Zn>Pb>Cu，只表示钝化的倾向，而不是耐蚀性。自钝化金属－钝化膜破坏时又可以重新恢复钝态；合金元素：合金化是改善金属钝性的一种有效方法，例如加入自钝化能力比较强的金属可以促使钝化。Fe中加入Cr，便形成不锈钢；钝化介质：钝化剂－氧化剂(HNO3,H2O2,HClO3等)和非氧化性介质(Mg在HF)。活性离子的特征有关(Cl->Br->I->F->ClO4->OH->SO42-)。温度：温度越低越容易钝化。

17. 熟练掌握可钝化金属的阳极极化曲线（图1-42），掌握图上有关标示的意义。四个特征电位（金属电极平衡电位EA、金属的临界钝化电位ECP、初始稳态钝化电位EP、过钝化电位ETP）、四个区域（活态区、过渡区、钝态区和过钝化区）以及两个特征电流密度（临界钝化电流密度iCP、维钝电流密度iP。

18. 简述金属钝化的应用。①阳极保护技术：利用外加电源可使钝化金属阳极极化。当金属电极电位极化到ECP，金属由活态转为钝态，如果使阳极电位维持在稳态区时便可使金属保持钝态，实现阳极保护。②化学钝性提高金属腐蚀性：利用钝化剂使阳极钝化(例如对碳钢来说，加少量铬酸盐、硝酸钠等)，但注意其用量。因为钝化阳极的同时，也可作为阴极的去极剂。此外利用钝性的不可逆性对金属可实行钝化预处理。③添加钝化合金元素提高其耐蚀性：加入少量的易钝化合金元素提高耐蚀性。例如Fe中加Cr、Al、Si等提高其在含氧酸中的腐蚀。④添加活性阴极元素提高钝化金属或合金的耐蚀性：对某些不具备自钝化条件的金属合金加入少量阴极性元素，增大其在介质中的腐蚀电流。当钝化电位对应的阴极电流密度大于钝化电流密度时，就可实现自钝化。碳钢中加入0.2％的Cu可显著提高其在大气中的耐蚀性。

第2章 影响局部腐蚀的结构因素

1. 掌握局部腐蚀和全面腐蚀的定义。全面腐蚀(General Corrosion)－腐蚀是在整个金属表面上进行。局部腐蚀(Localized Corrosion)－腐蚀只集中在金属表面局部特定部位进行，其余大部分几乎不腐蚀，事先无法预知，容易发生脆性断裂失效，危害性特别大。

2. 掌握应力腐蚀的定义及其基本条件，熟悉电化学阳极溶解理论解释应力腐蚀。应力腐蚀破裂－指金属结构在应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂。条件－敏感材料、特定环境和拉应力。

3. 从结构设计与加工角度，提出减小局部应力的方法。选用对接焊接结构、大的曲率半径、采用流型设计、等厚连接、焊接部位开缓和槽、错开焊缝、环焊设计在支座外等。

4. 掌握疲劳断裂和腐蚀疲劳的概念。疲劳断裂－金属构件在变动负荷作用下，经过一定周期后所发生的断裂。腐蚀疲劳－由腐蚀介质和变动负荷的联合作用而引起的断裂破坏。

5. 掌握磨损腐蚀的概念。磨损腐蚀－腐蚀介质与金属构件以较高速度作相对运动而引起的金属腐蚀破坏，也叫冲刷腐蚀。磨损腐蚀的两种形式：湍流腐蚀、空泡腐蚀

6. 掌握孔蚀的概念，根据闭塞电池模型论述其产生机理(P60)。金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但局部地方(粗糙界面的不连续保护膜)出现腐蚀小孔并向深处发展的现象，称为小孔腐蚀或点蚀。

7. 熟练掌握点蚀的防护。 ① 合理的选材：加入适量的能提高抗点蚀的合金元素，如Cr、Mo、Ni等的不锈钢改善表面处理工艺，提高钝态稳定性。 ② 降低环境介质的有害元素，特别是卤素离子。③ 合理的结构设计：消除死区， 防止有害物质浓缩。 ④ 采用阴极保护。 对金属设备、装置采用电化学保护是防止小孔腐蚀发生的较好措施。阴极极化使电位低于保护电位Ep，使设备材料处于稳定的钝化区。 ⑤ 缓冲剂 ：封闭系统中采用缓蚀剂，不锈钢采用硝酸盐、铬酸盐、亚硝酸钠等。

8. 缝隙腐蚀－金属与金属或与非金属之间存在很小的缝隙(0.025-0.1mm)时，缝隙内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内的金属加速腐蚀。缝隙腐蚀实例：螺纹连接、铆接板的接合面、设备底板与基础接触面等。

第3章 金属在某些环境中的腐蚀

1. 金属高温氧化腐蚀速度用氧化膜厚度变化与时间关系式表达，不同金属在不同条件下规律不同，大致遵循直线、抛物线、立方、对数和反对数等5种规律。