材料的腐蚀与防护知识点-复习用

1.常见的三种失效形式：腐蚀、断裂、磨损。

2.材料腐蚀：材料受环境介质的化学作用或者电化学作用而变质和破坏的现象。

3.控制腐蚀的可用方法：(1)合理的结构设计。

(2)正确选材和发展新型耐腐蚀材料。

(3)采用合理的表面工程技术。

(4)改善环境和合理使用缓蚀剂。

(5)电化学保护。

4.腐蚀分类：(1)按腐蚀机理分类：化学腐蚀、电化学腐蚀。

(2)腐蚀形态分类：普遍性腐蚀、局部腐蚀、应力作用下的腐蚀断裂。

5.电化学腐蚀是指金属材料和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属材料服腐蚀破坏。

6.电极：电极电位较低的电极为负极，电极电位较高的电极为正极；发生氧化反应的为阳极，发生还原反应的为阴极。

7.电化学腐蚀与化学腐蚀的比较：项目化学腐蚀电化学腐蚀介质干燥气体或非电解质溶液电解质溶液反应式∑0 ∑±0过程规律化学反应动力学电极过程动力学能量转换化学能与热化学能与电能电子传递直接的，不具方向性，测不出电流间接，有一定方向性，可测出电流反应区在碰撞点上瞬时完成在相对独立的阴、阳极区同时完成产物在碰撞点直接形成一次产物在电极上形成，二次产物在一次产物相遇处形成温度主要高温下室温或高温下8.由于电池负极进行的是氧化反应，其负极是阳极，正极上进行的是还原反应，其正极是阴极。

9.金属腐蚀的电化学历程:阴极过程: 金属以离子形式溶解进入溶液，等电量的电子留在金属表面，并通过电子导体向阴极移动。

即，阳极发生氧化反应M→ +阳极过程: 电解质溶液中能够接受电子的物质从金属阴极表面捕获电子而生成新的物质。

即，阴极发生还原反应：→ [D · ]电荷传递: 电荷的传递在金属中依靠电子从阳极流向阴极；在溶液中是依靠离子的电迁移。

10.电极电位由下述三种情况之一产生：(1)金属浸入电解质溶液之后，金属表面的正离子由于极性水分子的作用，将发生水化。

若水化时产生的水化能足以克服金属晶格中正离子与电子之间的引力，则金属表面一部分正离子就会脱离金属进入溶液中形成水化离子。

等量的负电荷留在金属表面使金属表面带负电。

(2)金属浸入在电解质溶液中后，如果水化能不足以克服金属的点阵键能，则金属表面能从溶液中吸收一部分水化了的金属阳离子，结果使金属表面带正电。

(3)对于某些正点性金属或者导电的非金属浸入到电解液中后，当他们既不能水化进入溶液，也没有金属离子解脱水化沉积到表面，这时将会出现一种双电层。

11.绝对电极电位：金属与溶液之间产生的电位差，这种电位差称为金属/溶液体系的绝对电位差。

12.氢标电位：绝对电位差无法直接测的，规定电位值为零，测量其他电极电位，由此测得的电极电位称为氢标电位。

13.平衡电极电位: 正、反方向反应速率相等，通过金属/溶液界面的物质转移和电荷转移速率在两个方向上达到动态平衡。

此时，电极电位称为平衡14.绝对电极电位: 利用水化、解脱水化和气体的氧化建立起来的金属与溶液之间的双电层，产生了金属与溶液之间电位差，称为该金属/溶液体系的绝对电极电位。

15.自腐蚀电位: 当从金属到溶液中和从溶液到金属中的电荷转移速率相等时，可达到稳定电位。

稳定电极电位称为开路电位或自腐蚀电位。

16.电位图:将金属腐蚀体系中各种反应的平衡电位与溶液值得函数关系绘制成图，就能从图中判断在给定条件下发生腐蚀反应的可能性。

电位图的局限:（1）只预测可能性，不预测速度；（2）实际情况偏离平衡条件；（3）只考虑这种阴离子；（4）溶液中值不均一；（5）不体现钝化区产物的保护性。

17.防止图2.9中点的铁的腐蚀的三种有效途径:(1)调整腐蚀介质的至9~13的范围，使进入钝化区免受腐蚀。

(2)进行阴极保护，通过向铁输送阴极电流，使的电极电位降到稳定区。

(3)进行阳极保护：通过向铁输送阳极电流或者在溶液中添加钝化剂，使之进入钝化区，这种方法只适用可钝化金属。

阳极过程: 金属阳极的溶解至少由下面几个步骤组成：（1）金属原子离开晶格，转变为表面吸附原子M晶格→M吸附（2）溶剂作用下，表面吸附原子失去电子进入双电层，成为溶剂化阳离子M 吸附2O→ ·2O +(3)溶剂化阳离子从双电层溶液侧向溶体本体迁移。

阴极过程: 电极电位较高的金属及其附近溶液构成腐蚀原电池的阴极区，金属阳极溶解后释放的电子转移到阴极区，在那里与阴极去极化剂发生还原反应。

18.电化学腐蚀发生的条件:阴极反应和阳极反应同时进行。

19.极化:电极上有电流通过时，电极电位偏离平衡电位或者稳定电位的现象叫极化现象。

20.阳极极化：电流通过腐蚀电池时，阳极的电极电位向正方向移动的现象。

电化学极化：电子运动速率大于电极反应速率。

在金属阳极溶解过程中，由于电子从阳极流向阴极的速率大于金属离子离开晶格进入溶液的速率，因此阳极的正电荷将随着时间发生累积，使电极电位向正向移动，发生电化学阳极极化。

浓差极化：阳极溶解得到的金属离子，将会在阳极表面的液层和溶体本体之间建立浓度梯度，使溶解下来的金属离子不断向溶体本体扩散。

如果扩散速率小于金属的溶解速率，阳极附近金属离子的浓度会升高，导致电极电位升高，产生浓差阳极极化。

电阻极化: 腐蚀过程中金属表面生成或原有一层氧化膜时，电流在膜中产生电压降，从而使电位升高，称为电阻极化。

规律：阳极极化程度越大，阳极溶解越难进行，可减缓金属腐蚀。

21.阴极极化：电流通过腐蚀电池时，阴极的电极电位向负方向移动的现象。

活化极化：电子运动速率大于电极反应速率。

电子进入阴极的速率大于阴极电化学反应放电速率，因此，电子在阴极发生积累，造成阴极电位降低，发生阴极极化。

浓差极化: 阴极反应的反应物或产物的扩散速率小于阴极放电速率，则反应物和产物分别在阴极附近的液层中降低和升高，阻碍阴极反应的进行，造成阴极电极电位向负方向移动，产生浓差阴极极化。

规律：阴极极化程度越大，阴极过程受阻越严重，可减缓金属腐蚀。

22.腐蚀极化图的作用: 解释腐蚀过程；分析腐蚀过程的性质和影响因素；确定腐蚀的主要控制因素；计算腐蚀速率；研究防腐蚀剂的效果与作用机理。

23.腐蚀极化图用于分析腐蚀速率的影响因素:(1)其它条件相同时，初始电位差越大，腐蚀电流越大。

(2)如果体系的电阻很小，则电极的极化性能对腐蚀速率影响很大。

极化率越小，其腐蚀电流越大，腐蚀速率越大。

(3)当金属的平衡电位高于溶液中氢的平衡电位，且溶液中无其它去极化剂，腐蚀电池无法构成。

24.腐蚀极化图分析腐蚀速率的控制因素: 初始电位差是腐蚀的原动力，而极化率、电阻则是腐蚀过程的阻力。

腐蚀过程中如果某一步骤的阻力远大于其它步骤，则这一步骤对腐蚀的速率影响最大，将其称为腐蚀的控制步骤，其参数称为控制因素。

25.析氢腐蚀概念: 以氢离子去极化剂还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氢去极化腐蚀，或称析氢腐蚀。

26.析氢腐蚀特征:（1）酸性溶液中，没有其它氧化还原电位较正的去极化剂（如氧、氧化性物质）存在时，金属腐蚀过程属于典型的析氢腐蚀。

（2）金属表面没有钝化膜或其它成相膜的情况下，由于酸中浓度高、扩散系数大，且氢气泡析出产生搅拌作用，故，酸中进行的析氢腐蚀是一种活化极化控制的阳极溶解过程，浓差极化可忽略。

（3）金属在酸中的析氢腐蚀与值有关。

（4）金属在酸中的析氢腐蚀通常是宏观均匀腐蚀。

27.析氢腐蚀发生条件: ①电解质溶液中必须有存在；②腐蚀电池中的阳极金属电位必须低于氢析出电位，<。

28.影响析氢过电位组要因素:电流密度、电极材料及其表面状态、液态组成、浓度和温度。

29.耗氧腐蚀现象: 以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀，称为氧还原腐蚀，或耗氧腐蚀。

与氢离子还原反应相比，氧还原反应在较高的电位下进行，因此耗氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍。

大多数金属在中性和碱性溶液中的腐蚀，少数正电性金属在含溶解氧的酸性溶液中的腐蚀，以及金属在土壤、海水、大气中的腐蚀都属于耗氧腐蚀。

30.发生耗氧腐蚀条件：①溶液中必须有氧存在；②腐蚀电池中阳极金属电位必须低于氧的离子化电位E0。

31.耗氧腐蚀与特征:（1）电解质溶液中，主要存在氧，就可能首先发生耗氧腐蚀。

（2）氧在稳态扩散时，耗氧速率受氧浓差极化控制。

（3）氧的双重作用：对易钝化金属可能起腐蚀剂或阻滞剂的作用。

32.氧还原反应过程: （1）氧通过空气和电解液的界面进入溶液；（2）氧依靠溶液中的对流作用向阴极表面溶液扩散层迁移；（3）氧借助扩散作用，通过阴极表面溶液扩散层，达到阴极表面，形成吸附氧。

33.耗氧腐蚀的影响因素:(1)溶解氧浓度的影响溶解氧浓度增加，氧极限扩散电流密度增大，氧离子化反应加快。

对于可钝化金属，氧浓度增大到一定程度将进入钝化态。

(2)溶液流速的影响:氧浓度一定的情况，极限扩散电流密度与扩散层厚度成反比。

溶液流速越大，扩散层厚度减小，氧的极限扩散电流密度增大，导致金属腐蚀速率增大。

(3)盐浓度的影响:一方面，随盐浓度增加，由于溶液导电性增大，腐蚀速率上升；另一方面，溶液盐浓度增大，降低溶解氧含量，对阴极为耗氧腐蚀控制的情况，腐蚀速率将降低。

(4)温度的影响:温度升高将使氧的扩散和电极反应加快，在一定范围内腐蚀速率随温度升高而加快。

但对于开放系统，温度升高使溶液中溶解度降低，将导致腐蚀速率减小。

(5)耗氧腐蚀的一般规律:（1）如果金属在溶液中电位较高，阴阳极极化曲线交于1点。

如果金属阳极极化率不大，则氧离子化反应时腐蚀过程的控制步骤。

（2）如果金属在溶液中的电位较低并处于活性溶解状态，而氧的扩散相比于氧的离子化反应为更慢步骤，则阴阳极极化曲线相交于扩散控制区。

2,3点（3）如果金属在溶液中电极电位很低，则阴阳极极化曲线相交于4点。

则阴极过程由氧去极化反应和氢去极化反应共同组成。

（4）在扩散控制发生过程中，腐蚀速率仅有氧的扩散速率决定。

金属中阴极性杂质或为阴极数量的增加不会明显影响腐蚀速率。

34.什么是钝化: 这种采用外加阳极电流的方法，使金属由活性状态变为钝态的现象，称为电化学钝化或阳极钝化.35.局部腐蚀与点腐蚀比较:全面腐蚀是指腐蚀发生在整个金属材料表面，导致金属材料全面减薄。

全面腐蚀现象普遍，可能由电化学腐蚀、也可能由纯化学腐蚀引起。

通常所说全面腐蚀特指由电化学腐蚀反应引起的。

全面腐蚀导致金属材料大量流失，但由于易于检测和察觉，通常不会造成金属材料设备的突发性失效事故。

局部腐蚀是指腐蚀几种发生在金属材料表面的特定局部位置，而其余大部分区域腐蚀十分轻微、甚至不腐蚀。

局部腐蚀是由于电化学因素的不均匀性形成的局部腐蚀原电池导致的金属表面局部集中发生破坏，其阳极区和阴极区一般是截然分开的。

根据局部腐蚀的特点，可将局部腐蚀分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、以及应力和腐蚀因素共同作用的腐蚀六种。

局部腐蚀虽然材料质量损失不大，但危害性严重得多。

36.局部腐蚀：现象、特征、影响因素、控制因素(1)电偶腐蚀定义：在腐蚀介质中，金属与电位更高的另一种金属或非金属导体电连接而引起的加速腐蚀称为电偶腐蚀。