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材料腐蚀与防护

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. . 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25oC时，压力为1 atm时的平衡电位Ee等于E⦵，E⦵称为标准电位。 11. Nernst方程求平衡电位

12. 电化学腐蚀的热力学判据： EM，eEM，e>EO，e, ΔG>0, 腐蚀不能自发进行； . . EM，e=EO，e, ΔG=0, 腐蚀反应达到平衡； 13. 电动序：将各种金属的标准电位􀡱⦵的数值从小到大排列起来，就得到“电动序”或标准电位序。电动序可以用来粗略地判断金属的腐蚀倾向 14. 电位-pH 图（Ee-pH图）：是描绘电极的平衡电位与溶液pH值间的曲线。重点：氧电极和氢电极的电位-pH图、Fe-H2O系的电位-pH图 15. 极化作用：由于通过电流而引起腐蚀电池两极间电位差减小，并因而引起电池工作电流降低的现象 16. 交换电流密度：当电极反应达到平衡时，反应速度为交换反应速度，阳极反应和阴极反应具有相同的电流密度，称为交换电流密度 17. 电极反应动力学方程

18. 外侧电流密度： 19. Tafel方程式 20. 极限扩散电流密度 21. 扩散控制的动力学方程

22.混合电位：由于两个耦合的电极电位不同，彼此互相极化，它们偏离各自的平衡电位，极化到了一个共同的电位E ，称为混合电位。 23. 腐蚀电位和腐蚀电流：如果在共轭反应中，阳极反应是金属的溶解，结果导致金属的腐蚀，这时混合电位又叫腐蚀电位Ecorr。相应于腐蚀电位下的阳极溶解电流称为腐蚀电流Icorr或腐蚀电流密度icorr。

腐蚀电流密度 23.外测电流密度也称为极化电流密度 极化电流密度 24. 腐蚀电流密度的影响因素

1）i0,a 和i0,c, 交换电流密度越大，腐蚀电流密度越大 2）塔菲尔斜率，βa，βc越大，icorr越小 . . 3）平衡电位之差，Ee,a－Ee,c越大，icorr越大 目录 一、腐蚀电池 P3-4电极系统和电极反应的定义 P5-6 电极反应的分类 P8-9 电极反应的书写 P11-13 绝对电极电位、相对电极电位、平衡电极电位 P13-17 双电层结构（平板模型、扩散双电层模型） P18-20 原电池、电解池、腐蚀电池的定义及对比 P22-23原电池与腐蚀电池的区别 P24-26 腐蚀电池的过程 二、电化学腐蚀热力学 P30-31 化学位与电化学位 P34-36 电化学位的计算 P38 平衡绝对电极电位的计算 P39-44 相对电极电位以及电动势的计算 P46-51 Nernst方程求平衡电极电位 P48 标准电位E⦵的定义，标准电位和平衡电位的区别 P54-56 电化学腐蚀的热力学判据 P57-60 由电极电位判断腐蚀发生的可能性的计算 P63 电动序的定义及意义 P65-67 氧电极和氢电极的电位-pH图 P69-75 Fe-H2O系的电位-pH图 P77 电位—pH图的局限性 三、电化学腐蚀动力学 P81-83极化作用 P84过电位的定义 P85-86 电极反应步骤和速度控制步骤（电化学极化、浓差极化） P88 化学反应速率方程 P93电化学反应速率方程 P94-95 交换电流密度 P96 电化学反应动力方程 P97 外测电流密度 P97-98 极化曲线和极化率 P99-101 Tafel方程式 P103 极限扩散电流密度 P104-105 扩散过程动力学方程 P109-113 混合电位理论 P114-118腐蚀电流密度icorr P119-121 腐蚀电流密度的影响因素 P125 极化电流密度 四、析氢腐蚀与吸氧腐蚀 P132析氢腐蚀的原理 . . P137-140 影响析氢腐蚀的因素 P141 减缓析氢腐蚀的途径 P142 吸氧腐蚀的原理 P147-149 影响吸氧腐蚀的因素 P150 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较

第三章金属常见腐蚀形态及机理 重点 1. 按材料腐蚀形态分类 全面腐蚀：均匀腐蚀、不均匀腐蚀 局部腐蚀：点蚀、缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀 2. 电偶腐蚀 定义：异种金属接触，在一定条件下（电解质溶液或大气中），电位较负的腐蚀加速，电位较正的金属腐蚀减慢的现象称为电偶腐蚀，(亦称之为双金属腐蚀或接触腐蚀)。 机理：两种金属构成宏电池，产生电偶电流，使电位较负的金属（阳极）产生阳极极化，溶解速度增加；电位较正的金属（阴极）产生阴极极化，溶解速度减小。阴阳极面积比增大，介质电导率减小，都使阳极腐蚀加重。 影响因素：电化学因素、介质条件、表面面积 3. 点蚀 定义：点蚀又称孔蚀，是一种腐蚀集中在金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的小孔状腐蚀形态，蚀孔直径小、深度深，其余地方不腐蚀或腐蚀很轻微。 机理：第一阶段蚀孔成核（钝化膜破坏理论和吸附理论）；第二阶段蚀孔生长（基于闭塞电池的活化-钝化腐蚀电池的自催化理论） 影响因素：介质类型、介质浓度、介质温度、溶液pH、介质流速 4. 缝隙腐蚀 定义：有电解质溶液存在，金属表面因存在异物或结构上的原因而形成缝隙，从而导致狭缝内的金属腐蚀加速的现象。 机理：初期阶段缝内缺氧、缝外富氧，氧浓差电池；后期阶段闭塞电池自催化效应 影响因素：几何因素、环境因素、材料因素 5. 晶间腐蚀 定义：金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。 产生原因：多晶体的金属和合金本身的晶粒和晶界的结构和化学成分存在差异产生了形成腐蚀微电池的物质条件；在晶界和晶粒构成的腐蚀原电池中，晶界为阳极，晶粒为阴极。由于晶界的面积很小，构成“小阳极－大阴极” 机理：(1) 贫化理论－晶界碳化物析出(2) 阳极相理论－晶界相析出并溶解(3) 吸附理论－杂质原子在晶界吸附 影响因素：热处理制度；合金成分；腐蚀介质 6. 选择性腐蚀 定义：多元合金中较活泼组分的优先溶解，这个过程是由于合金组分的电化学差异而引起的 机理：锌的选择性溶解；溶解-沉积 影响因素：组织结构和成分、温度、腐蚀介质 . . 目录 P2 腐蚀形态的分类 P3 全面腐蚀及其危害 P4 局部腐蚀及其危害 P5 局部腐蚀的原因 P6 全面腐蚀与局部腐蚀的对比 P8电偶腐蚀的定义 P10-12 电偶序 P13 电偶腐蚀的机理 P14-16 电偶腐蚀的影响因素 P17-18 电偶腐蚀的评价方法和防止措施 P20-22 点蚀的定义、特点和形貌 P23-25 点蚀发生的条件 P26-42 点蚀的机理 P43-46 点蚀的影响因素 P47-50 点蚀的评定方法 P51 点蚀的防止措施 P53-55 缝隙腐蚀的定义、形成以及特征 P56-60 缝隙腐蚀的影响因素 P64 缝隙腐蚀的评价方法 P65-68 丝状腐蚀的定义、特征、机理以及影响因素、防止措施 P69-71 垢下腐蚀的定义、特征、机理以及影响因素 P72 点蚀与缝隙腐蚀的比较 P73 防止缝隙腐蚀的措施 P75 晶间腐蚀的定义和特点 P76 晶间腐蚀产生的原因 P77-82 晶间腐蚀的机理 P83-87 晶间腐蚀的影响因素 P88 晶间腐蚀的评定方法 P89 特殊的晶间腐蚀 P90 防止晶间腐蚀的措施 P92-94选择性腐蚀的定义 P95选择性腐蚀的机理 P96-97 选择性腐蚀的影响因素 P98选择性腐蚀的评定方法

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金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告

金属的腐蚀与防护实验报告引言金属腐蚀是指金属与周围环境中的化学物质发生反应而导致金属表面发生损坏的现象。

腐蚀不仅直接影响金属的外观和性能，还可能引发设备的故障，给工业生产和日常生活带来不便。

为了延长金属材料的使用寿命，我们需要研究金属腐蚀的机理，并探索有效的防护措施。

实验目的本实验旨在研究金属的腐蚀机理，同时测试几种常用的金属防护方式的效果，为金属腐蚀与防护领域的研究提供参考。

实验方法1.准备实验所需的金属样品，包括铁、铝、铜等常见金属材料。

2.使用砂纸将金属样品的表面进行打磨，以确保表面光洁。

3.将金属样品分别放置于含有不同浓度盐酸的试剂中，观察金属的腐蚀现象。

4.每隔一段时间，取出金属样品，用显微镜观察其表面变化，记录下时间和观察结果。

5.使用涂层、电化学保护和合金化三种方法进行金属防护，记录每种方法的实施步骤并观察其效果。

实验结果与分析第一部分：金属腐蚀观察经过观察和记录，我们得到了以下结果：铁•1小时后，铁表面出现了明显的氧化现象，呈现红锈的颜色。

•2小时后，铁表面的腐蚀速度加快，红锈扩散范围明显增大。

•4小时后，铁表面的腐蚀更加严重，红锈覆盖了大部分金属表面。

铝•在盐酸溶液中，铝表面发生了化学反应，产生了大量气泡。

•经过1小时的观察，铝表面的气泡逐渐减少，但仍有气泡产生。

•经过2小时的观察，铝表面的气泡完全消失，金属表面变得光滑。

铜•铜在盐酸中的腐蚀速度较慢，经过4小时的观察，铜表面仅有少量的氧化现象。

•铜的腐蚀速度与盐酸浓度相关，浓度越高，腐蚀速度越快。

第二部分：金属防护方案测试涂层1.清洁金属表面，确保无杂质。

2.使用喷涂或刷涂等方式将防腐涂层均匀地涂抹在金属表面。

3.经过一段时间的观察，发现涂层能够有效阻隔外界环境对金属的腐蚀作用。

电化学保护1.在金属样品上加入电解质溶液，并连接一个外部电源。

2.电流经过金属样品时，形成一个保护性的氧化物膜，防止氧气和水分进一步腐蚀金属。

3.经过实验证明，电化学保护能够显著减缓金属的腐蚀速度。

材料腐蚀与防护题库.

材料腐蚀与防护题库.

132、硬度是指金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
133、低碳钢拉伸变形的四个阶段是弹性变形、屈服、强化、
颈缩阶段。
134、机器零件用钢按含碳量分，渗碳钢属于低碳钢，调质钢属于中碳钢，轴承钢属于高碳钢。
135、请用硬度值符号写出下列情况下该用什么硬度实验方法检查硬度值：热作模具成品HRC，齿轮渗碳层HV，材料库中钢材HB。
115、金属材料的布氏硬度用符号HB表示。
116、金属材料的洛氏硬度值用符号HR表示。
117、金属材料的洛氏硬度用符号HR表示。
118、退火处理是为了消除铸件或锻件中的残余应力，以防变形和开裂。
119、退火处理是为了消除铸件或锻件中的残余应力，以防变形和开裂。
120、退火处理是为了消除铸件或锻件中的残余应力，以防变形和开裂。
139、钢中硫的有害影响主要是热脆，磷的有害影响主要是冷脆。
140、淬火马氏体主要分为板条和针状两种。
141、、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能，金属材料的使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能等。
142、、常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。
143、金属结晶时细化晶粒的常用方法有增加过冷度、变质处理、附加振动。
71、T8钢、T8A钢、T9钢都属于碳素工具钢。
72、30CrMnSiA属于合金结构钢。
73、65Mn钢、50CrVA钢都属于弹簧钢。
74、有色金属合金退火（焖火），国标旧标准代号是M，国标新标准O。
75、有色金属合金冷硬状态，国标旧标准代号是Y，国标新标准HX8。
76、有色金属合金淬火（自然时效），国标旧标准代号是CZ，国标新标准T4。
44、金属接受压力加工的能力，称为锻造性。
45、金属接受焊接的能力，称为焊接性。
研究材料腐蚀与防护的重要意义

研究材料腐蚀与防护的重要意义

研究材料腐蚀与防护的重要意义腐蚀是指材料与环境介质相互作用而导致材料的劣化和破坏。

腐蚀破坏的形式很多，不同条件下材料腐蚀的原因也不一样，影响因素也很复杂。

因此，根据不同情况采用的保护技术也是多种多样的。

在实践中常用的是以下几类防护技术：（1）合理选材：根据不同介质和使用条件，选用合适的金属材料和非金属材料；（2）介质处理：包括除去介质中促进腐蚀的有害部分（例如锅炉给水的除氧）、调节介质的 pH 值及改变介质的湿度等；（3）阴极保护：利用电化学原理，将被保护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀；（4）阳极保护：对于钝化溶液和易钝化的金属组成的腐蚀体系，可采用外加阳极电流的方法，使被保护金属设备进行阳极钝化以降低金属的腐蚀；（5）添加缓蚀剂：向介质中添加少量能阻止或减慢金属腐蚀的物质以保护金属；（6）金属表面覆盖层：在金属表面喷、衬、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质以及将金属进行磷化、氧化处理，使被保护金属表面与介质机械隔离而降低金属腐蚀；(7)合理的防腐设计和生产工艺的改进，减少或防止金属腐蚀。

每种防腐措施都有适用范围和条件，使用时应注意。

对一种金属有效的措施在另一种情况下可能无效，甚至有害。

例如，阳极保护只适用于金属在介质中容易钝化的系统。

如果不引起钝化，阳极极化不仅会减缓腐蚀，而且会加速金属的阳极溶解。

因此，对于具体的腐蚀系统，应根据腐蚀原因、环境条件、各种措施的防腐效果、施工难度、经济效益等综合考虑，不能一概而论。

研究腐蚀的意义主要体现在以下五个方面。

（1）减少腐蚀危害产生的巨大经济损失腐蚀导致经济的巨大损失已是众所周知的事实。

以年产30万吨合成氨装置为例，每年因设备腐蚀失效导致物料泄漏、工艺流程停产一天就损失人民币约 60 万元，该装置中的转化炉是其心脏设备，由于高温腐蚀，每更换一根炉管就会造成三天停产，每损坏 17 根炉管造成停产的损失相当于一台转化炉的造价；由于腐蚀，停车 100 次其损失相当于整个合成氨厂的总投资。

[教材]材料腐蚀与防护

[教材]材料腐蚀与防护

1．指出高温氧化理论(Wagner)要点， 结合金属氧化的等效电池模型推导出高温氧化速度常数的表达式，并说明式中各参数的意义。

答： wagner 理论假定：(1)氧化物是单相，且密实、完整，与基体间有良好的吸附性；(2)氧化膜内离子、电子、离子空位、电子空位的迁移都是由浓度梯度和电位梯度提供驱动力，而且晶格扩散是整个氧化反应的速度控制因素；(3)氧化膜内保持电中性；(4)电子、离子穿透氧化膜运动彼此独立迁移；(5)氧化反应机制遵循抛物线规律；(6)K 值与氧压无关。

该理论对了解高温下密实的氧化膜生长的基本特点具有重要意义，为改进金属或合金的抗氧化性提供了理论基础。

wagner 理论推导K 常数过程：阳极反应：e Me Me 22+−→−+，阴极反应：22212O e O −→−+，电池总反应：2221Me MeO O −→−+总电阻=离子电阻+电子电阻 )1()()(=+++=++=+=c e a c a e c a e i c n n n n n Akn y k n n A y k An y R R R 假设在t 秒内形成氧化膜的克当量数为J ，膜长大速度以通过膜的电流I 表示，则有FADJI dt dy = y E n n Akn R E I c a e )(+== 积分得C t DF n n JEkn y c a e ++=)(22，则FDkEJ n n n K e c a )(2+=式中na 、nc 、ne 分别为阴、阳离子、电子迁移数，g 为氧化膜比导电，F 为法拉第常数，E 为金属氧化膜的电动势（FE G 2-=∆Θ），D 为扩散系数，J 为氧化物当量2、 T G T -∆Θ图有哪些作用? 举例说明。

并请参考右图，确定1000℃下 Fe 、Al 、Mg 、Cr 、Ni 氧化所需的平衡氧分压（分解压）。

答：应用：（1）值愈负，则该金属的氧化物愈稳定，即图中线的位置愈低，它所代表的氧化物就愈稳定。