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电化学腐蚀的分类 朱少朋学号 0904021011 1 2019 11 26 电偶腐蚀 电偶腐蚀的定义 两种电极电位不同的金属或合金相接触并放入同一介质中时 电位较负的金属腐蚀加速 而电位较正的金属腐蚀减缓 得到了保护 由于同电极电势较高的金属接触而引起腐蚀速度增大的电化学腐蚀现象 称为电偶腐蚀或双金属腐蚀 接触腐蚀 2 2019 12 19 影响电偶腐蚀速度的因素主要有 所形成的电偶间的电极电位差 腐蚀介质的电导 图2 金属表面的极化和由于阴 阳极反应生成表面膜或腐蚀产物的影响 电偶间的空间布置 几何因素 电偶腐蚀速度 在数量上服从法拉第电解定律 两金属之间的电极电位差愈大 电流愈大 则腐蚀愈快 电路中的各种电阻则按欧姆定律影响电偶腐蚀电流 介质的电导率高 则加速电偶腐蚀 3 2019 12 19 四防止电偶腐蚀的措施1组装件选用电偶序中位置靠近的金属相2避免大阴极小阳极的结构件设计3不同金属部件间应绝缘4应用涂 镀 层方法防止电偶腐蚀5设计时应考虑阳极部件易更换6电化学保护 4 2019 12 19 小孔腐蚀小孔腐蚀也称坑蚀或孔蚀它是指金属表面微小区域因氧化膜破损或析出相和夹杂物剥落 引起该处电极电位降低而出现小孔并向深度发展的现象 5 2019 12 19 6 2019 12 19 二小孔腐蚀机理1蚀孔成核蚀孔成核原因有两种说法 钝化膜破坏理论和吸附理论 1 钝化膜破坏理论 以不锈钢为例 该理论认为当腐蚀性阴离子 如Cl 在不锈钢钝化膜上吸附后 由于氯离子半径小 而穿过钝化膜 Cl 离子进入膜层后 产生了强烈的感应离子导电 使膜在特定点上维持高的电流密度并使阳离子杂乱移动 当膜 溶液界面的电场达到某一临界值时 就发生小孔腐蚀 7 2019 12 19 2 吸附理论该理论认为点蚀的发生是由于Cl 离子和氧的竞争吸附所造成 当金属表面上氧的吸附点被氯离子所取代时 点蚀就发生了 其原因是氯离子选择性吸附在氧化膜表面阴离子晶格周围置换了水分子 使氯离子和氧化膜中阳离子形成可溶性氯化物 促使金属离子溶入溶液中 在新露出的基底金属特定点上生成小蚀孔 成为蚀孔核 8 2019 12 19 3 点蚀敏感位置 点蚀源 金属表面的非金属夹杂物处 金相组织不均匀 晶界处 钝化膜粗化 划伤 应力集中处 晶格缺陷处 镀层 漆膜的不致密 针孔 气泡处 9 2019 12 19 4 蚀孔的诱导期蚀孔的诱导期的长短取决于介质中的阴离子浓度 pH值 金属的纯度和表面的完整性 外加极化电势等因素 对于给定的金属 一般情况 10 2019 12 19 四防止点蚀的措施1改善介质条件 2选用耐点蚀的合金材料 3阴极保护 4对金属材料表面进行钝化处理 提高材料的钝态稳定性 5添加缓蚀剂 11 2019 12 19 晶间腐蚀 一晶间腐蚀产生的条件1晶间腐蚀的定义 金属材料在特定的腐蚀介质中材料的晶粒晶界 相界产生的腐蚀 在晶间腐蚀电池中 晶界为腐蚀阳极 晶粒为腐蚀阴极 晶界 相界产生选择性溶解 2晶间腐蚀的特征晶间腐蚀后的金属表面仍保持光泽 但材料的晶间结合力已丧失 强度几乎完全消失 导致构件破坏 12 2019 12 19 3产生晶间腐蚀的两个必须具备的条件 1 内因 晶界物质的物理化学状态与晶粒不同 2 外因 特定的环境条件 腐蚀介质能使晶界 晶粒电化学性质不均匀性显示出来 13 2019 12 19 三影响晶间腐蚀的因素1加热温度与加热时间的关系2合金成分的影响 1 碳 2 铬 镍 钼 3 钛 铌 4 硼3电极电势与介质 14 2019 12 19 五防止晶间腐蚀的措施1降低或去除有害杂质2加入少量稳定化元素3固溶处理4加入铁素体形成元素 15 2019 12 19 应力腐蚀破裂 一应力腐蚀破裂的特征1发生应力腐蚀破裂需同时具备的三个条件 1 特定的合金成分和组织包括合金的晶粒大小 晶粒取向 形态 相结构 各类缺陷 加工状态等 2 特定环境包括介质成分 浓度 杂质和温度 如表7 1引起合金产生SCC的某些介质 3 足够大的拉伸应力 超过某一极限值 16 2019 12 19 2发生应力腐蚀破裂有三个敏感电势区 1 区域1 活化 阴极保护过渡区 2 区域2 活化 钝化电势过渡区 3 区域3 钝化 过钝化电势区 17 2019 12 19 4破裂过程存在三个阶段 1 孕育期裂纹源成核阶段 所需时间占整个破裂时间的90 2 裂纹扩展期裂纹成核后直至发展到临界尺寸所经历的时间 3 快速破裂期由纯力学作用 裂纹失稳导致破裂 18 2019 12 19 三应力腐蚀破裂的影响因素以不锈钢的氯化物应力腐蚀破裂为例 不锈钢氯脆 1腐蚀介质 1 氯化物种类的影响影响程度Mg2 Fe2 Ca2 Li Na 2 氯化物浓度和温度的影响在50 300 内 同温度下 浓度升高 氯脆敏感性增大 随浓度升高 沸点升高 氯脆敏感性增大 19 2019 12 19 3 pH的影响应力腐蚀破裂的敏感区 pH值为6 7 pH值过低 引起金属全面腐蚀 pH值过高 氢氧化物膜形成 减缓应力腐蚀 4 电势的影响由于应力腐蚀破裂常发生在三个过渡电势区 由此 可用外加电流进行阳极或阴极极化来改变电势 阳极极化使破裂时间缩短 加快应力腐蚀 阴极极化可以抑制腐蚀破裂 20 2019 12 19 四防止应力腐蚀破裂措施1消除和降低应力 1 改进结构设计 避免或减少局部应力集中 2 消除应力处理 如采用热处理退火 喷砂工艺 2控制环境 1 改善使用环境 如杂质 温度 温差 pH 2 加入缓蚀剂 3 采用保护涂 镀 层 4 电化学保护 3改善材质 1 正确选材 2 开发耐SCC的新材料 3 采用冶金 热处理新工艺 21 2019 12 19 选择性腐蚀 合金在腐蚀过程中 较活泼的某一组分或某一元素优先溶解 这种腐蚀形式称为选择性腐蚀或成分选择腐蚀 腐蚀原电池 电势较正的金属为阴极 电势较负的金属为阳极而发生优先溶解 22 2019 12 19 一黄铜脱锌1腐蚀特征 黄铜中的锌被选择性溶液 留下多孔的富铜区 导致合金强度下降 2腐蚀形态 1 层状或均匀状脱锌多发生于含锌量高的黄铜中 且常在酸性介质中发生 腐蚀沿着表面发展 黄铜表面的锌象被一条条地剥走似的 2 塞 栓 状脱锌多发生于含锌量较低的黄铜中和在中性 碱性介质中 腐蚀在黄铜局部地区向深处发展 由于锌的溶解而形成多孔 麻孔 23 2019 12 19 杂散电流腐蚀 杂散电流腐蚀由杂散电流引起的腐蚀 也称电蚀 其特点 1腐蚀强烈2腐蚀集中于局部位置3有防腐层时 往往集中于防腐层的缺陷部位防止措施 排流法 绝缘法 牺牲阳极法 24 2019 12 19 磨损腐蚀 由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动而引起金属的加速破坏称为磨损腐蚀 磨损腐蚀的类型1摩擦 微振或微动 腐蚀固体与金属接触的交界面上 由机械力与氧化共同作用 固体在金属表面的振动和滑动所产生的腐蚀 磨损腐蚀 25 2019 12 19 3空泡腐蚀 气蚀 流体与金属材料的相对运动 使金属材料表面局部区域产生涡流 使气泡在金属表面迅速地生成 破灭 造成金属表面麻孔状 2湍流腐蚀 冲击腐蚀 腐蚀性流体与材料的相对运动 在机械力和电化学的共同作用 26 2019 12 19 腐蚀疲劳 腐蚀疲劳 金属材料在循环应力或脉冲应力与腐蚀介质的联合作用下产生的脆性断裂称为腐蚀疲劳 疲劳极限 疲劳强度 机械疲劳 金属在没有遭到腐蚀的情况下 循环应力达到某一极限值以上时发生破坏 此极化值为疲劳极限 疲劳强度 27 2019 12 19 一腐蚀疲劳的特征1特征 1 在空气中的疲劳存在着疲劳极限 但在腐蚀疲劳时不存在疲劳极限 2 腐蚀介质对材料的腐蚀疲劳强度影响大 3 腐蚀疲劳裂纹源于腐蚀坑或表面缺陷 裂纹成群出现 主要为穿晶型 也有沿晶和混合型 4 腐蚀疲劳断口既有腐蚀的特征又有疲劳的特征 28 2019 12 19 微生物腐蚀 微生物腐蚀指在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程 一微生物腐蚀的特征1先形成粘泥 再引起腐蚀 细菌能分泌粘液 粘液把悬浮在水中的无机垢 腐蚀产物 灰砂淤泥等粘接在金属表面上形成粘泥 藻类的分泌物或腐败物能吸附固体粒子而在金属表面形成粘泥 真菌分泌出的酶使纤维素分解 剩下的木质素或腐烂产物在金属表面上形成粘泥 29 2019 12 19 粘泥在金属表面上的形成 构成了氧浓差电池 引起垢下腐蚀 同时 粘泥为厌氧的硫酸盐还原菌提供了良好的滋生条件 粘泥中细菌分泌出酸性物质如有机酸 硫化物 增加了腐蚀介质的酸性 加速金属的腐蚀 2以局部腐蚀形式出现 一般呈点蚀 缝隙腐蚀形貌 30 2019 12 19 微生物代谢作用后果1产生腐蚀环境2在金属表面上造成电解质溶液成分或性质的差异3降低表面膜的耐蚀性4影响阴极或阳极的反应速率 31 2019