PPT材料在各个环境的腐蚀.ppt

第四章 金属在各种环境中的腐蚀 第三节材料在工业环境中的腐蚀 第四章 一.金属在酸溶液中的腐蚀 v 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 在腐蚀过程中，非氧化性酸的特点是腐蚀的阴极过程 基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度相应地会增加 阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。 v 氧化性酸的特点是阴极过程主要是氧化剂的还原过程 引起金属腐蚀（如硝酸根还原成亚硝酸根）。但是当 氧化性酸浓度超过某一临界值时，促使钝化型金属进 入钝态，而抑制了腐蚀。因此酸溶液的腐蚀性一方面 与酸的强弱，即氢离子的浓度有关，同时也与酸的阴 离子的氧化能力有关。 第四章 1.金属在无机酸溶液中的腐蚀 v a.金属在硫酸中的腐蚀 v a.腐蚀速度与硫酸浓度的关系在硫酸中，钢和铅具 有互补性 第四章 a.腐蚀速度与硫酸浓度的关系 在硫酸环境中，钢和铅具有互补性 。 第四章 b.流速对腐蚀影响 数据表明，随浓度增加，流速增大，钢管寿命降低，可 见输送硫酸时，不宜采用高的流动速度。 第四章 b.金属在盐酸中的腐蚀 va.盐酸浓度与腐蚀速度的关系 第四章 b.盐酸中溶氧或氧化剂对腐蚀的影响 v 盐酸中存在氧化剂时，铜、钼、镍基合金的腐蚀速度 显著增加。当盐酸浓度高时，阴极为氢去极化，但当 盐酸浓度低时，氧去极化占优势，腐蚀速度增加。 第四章 c.钝态金属在盐酸中的腐蚀 v对于可用电化学方法或化学方法钝化处理的金 属材料来说，在盐酸中它们的钝态区很窄或完 全不存在钝态区。基于上述原因，耐盐酸腐蚀 的金属材料仅限于具有极强钝化性能的特殊金 属及合金，如ta、zr及ti-mo 合金等。 第四章 d.耐盐酸腐蚀的材料 v(1)ti-mo合金 第四章 d.耐盐酸腐蚀的材料 v(2)ti-ta合金 v 钽不仅能提高ti 在还原性介质中的耐蚀性 ，而且能改善钛在氧化性介质中的耐蚀性 第四章 c.金属在hno3中的腐蚀 （1）碳钢 钢或铁适用于hno3浓度在30%-80%范围内 第四章 （2）不锈钢 第四章 (3)铝及其合金 v铝及其合金对中等温度的发烟硝酸有良好的耐 蚀性，硝酸浓度低于85%（质量分数）时，即 使在室温，铝的耐蚀性也不好。 （4）高硅铸铁 第四章 2.金属在有机酸溶液中的腐蚀 v有机酸中的甲酸、乙酸在工业中应用也很广泛， 此外还有乳酸、柠檬酸等。有机酸对金属的腐蚀 比无机酸弱，因为前者电离度很小。 a.金属在甲酸中的腐蚀：甲酸又名蚁酸，腐蚀性很强。 普通钢和铝在所有浓度的甲酸中腐蚀都很快，一般不适 用于甲酸。除黄铜外，铜及其合金在无氧化剂或有氧化 剂存在的条件下，对高温度甚至沸点的各种浓度甲酸都 是耐蚀的。 第四章 v b.金属在醋酸中的腐蚀： v从产量上看，醋酸是最重要的非氧化性有机 酸。在常温下，醋酸对金属腐蚀不大，但随 温度上升，腐蚀速度迅速增加。 v碳钢一般不用于乙酸介质中，它在乙酸中的 腐蚀受溶解氧的影响很大。316、304型不锈 钢、高硅铸铁和哈氏合金c 等对乙酸有良好 的耐蚀性，因此广泛用作处理生产乙酸的设 备。 2.金属在有机酸溶液中的腐蚀 第四章 几种金属（合金）在有机酸中的腐蚀数据 第四章 二.金属在碱溶液中的腐蚀 第四章 二.金属在碱溶液中的腐蚀 ph值在510 之间碳钢的腐蚀 速度几乎与ph 值无关。这是 由于腐蚀过程受阴极扩散过程 控制，腐蚀速度相对较大。当 ph 值超过10时，氧扩散极限 电流密度超过临界电流密度时 ，铁由活化态进入钝态，腐蚀 速度随ph值增加明显降低。 ph值达到14时，铁几乎不腐蚀 ，这是fe完全钝化了。ph14 时，fe发生过钝化腐蚀，fe以 feo2-的形式存在，另外，温 度对碳钢在碱液中的腐蚀有显 著的促进作用。 第四章 b.碱脆 在热碱液中，受拉应力的 碳钢会发生应力腐蚀断裂 ，即所谓的“碱脆”。碱脆与 温度、浓度有关，如锅炉 碱脆。锅炉碱脆是由于锅 炉使用经软化处理的水， 在运行过程中，缝隙内浓 缩出高浓度碱液所致。最 易发生碱脆的温度是在溶 液沸点附近。 第四章 金属在碱溶液中的腐蚀 镍及其合金对 于高温高浓度 的碱耐蚀性很 好，广泛用于 制碱业。适合 各种浓度和温 度的碱液，其 耐蚀性一般与 合金含镍量成 正比。 铸铁耐苛性碱 腐蚀。铸铁锅 用来制取无水 苛性碱，铸铁 中含2%的ni, 可提高耐碱蚀 性能，其寿命 一般有几年。 铝、锌、锡等 两性金属在碱 溶液中不耐蚀 。钛、钽、铌 等在碱溶液中 耐蚀性也不好 。热碱中，ta 的耐蚀性更差 b铸铁 c镍及 合金 d两性 金属 第四章 三、金属在盐类水溶液中的腐蚀特点 第四章 a 使ph值变化的盐 v（1）显示酸性的强酸-弱碱盐 第四章 b.氧化性盐 对于阳极溶解速度大的金属（铁基合金），要使其钝化，应采 用不含卤素的阴离子氧化剂 。对于以氧化性盐的还原反应作为 阴极反应的腐蚀过程来说，盐浓度增加将促进腐蚀，但是对钝 化型金属，盐浓度超过某一临界值以后，将抑制腐蚀。 含有卤素的氧化剂，尤其是阳离子氧化剂几乎使所有工业金属 都加剧腐蚀。即使是钛在高温高浓度的介质中也会发生局部腐 蚀。因此对金属材料来讲，这类盐最危险。 第四章 c.卤素盐 v卤素离子由于半径小，对钝化膜穿透能力大或 由于易被金属表面吸附，因而对钝化膜的破坏 作用最大。卤素离子的破坏作用按减弱顺序排 列为： cl-br-i- 第四章 稀土材料的腐蚀-gd的腐蚀 一些较为成功的室温磁制冷机，如：steyert，kirol，zimm设计开发的样 机，以及最新报道的ames永磁体回转式样机，均采用稀土金属钆作为磁 制冷工质，水作为热交换液体。 第四章 磁热效应 v 磁致冷首先是给磁体加磁场，使磁矩按磁场方向齐排列（ 磁熵变小），然后再撤去磁场，使磁矩的方向变为紊乱（ 磁熵变大），这时磁体从周围吸收热量，通过热交换使周 围环境的温度降低，达到致冷的目的。也就是所谓磁致冷 就是利用磁性体的磁矩在无序态和有序态之间来回交换的 过程中，磁性体放出或吸收热量的冷却方法。 v 我国在磁致冷材料方面的研究起步较晚，目前中科院物理 所在 系及其加气合金方面，四川大学在gdsicesn合金方 面，南京大学在lacanamno等化合物方面都取得了好的结 果，已开发出样机，但总体上与美国和日本相比还有差距 。 第四章 gd的腐蚀 v 钆为元素周期表中第64号元素，归属于镧系，为银白 色金属，化学性质活泼，其自腐蚀电位为2.4v，在 干燥空气中，可以保持金属光泽，但常温下即可与水 发生反应，生成白色絮状沉淀的同时，析出氢气。 第四章 gd的腐蚀 腐蚀介质采用自来水和去离子水 第四章 极化曲线法测量自腐蚀电位及自腐蚀电流 金属杂质的含量 以及腐蚀介质中 阴离子将直接对 金属的腐蚀速度 产生影响。 第四章 金相图片 从（a）中可以看出，包头 钆中夹杂较为细小，且多 为圆形，分散均匀；（b） 中夹杂较为粗大，不规则 形状，分布较集中。 第四章 腐蚀性研究 因为夹杂与基体间存在化学的和 物理的不均匀性，在与水接触时 ，分别具有不同的电位，在表面 上形成腐蚀微电池，此