第四章 金属在各种介质中的腐蚀.doc

第四章 金属在各种介质中的腐蚀80%的金属物体在大气条件下工作的。因此研究大气腐蚀的原因及防护方法是很有意义的。第一节 大气腐蚀一、大气腐蚀的分类： 引起大气腐蚀的主要成分是水和氧，特别是能使金属表面湿润的水，是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主要因素。所以按照腐蚀表面的潮湿程度进行分类是合理的。1、在表面上存在肉眼可见的水膜（1微米-1毫米）时的大气腐蚀称之为湿的大气腐蚀。2、在相对湿度低于100%时，肉眼看不见的 薄水膜（100埃-1微米）下的大气腐蚀称为潮的大气腐蚀。3、在金属表面没有水膜存在时的大气腐蚀称为干的大气腐蚀。大气腐蚀速度与表面潮湿程度之间存在着一定关系。 这一关系可以定性地用图4-1上的曲线来表达。在区域，金属表面上只有几个分子层的吸附膜，没有形成连续的电解质液膜，它相当于干的大气腐蚀。 在区域，金属表面有一层很薄的(100埃 1微米)电解液膜存在，相当于潮的大气腐蚀。 在区域，液膜的厚度已达到明显可见的程度，但随着液膜的增厚，氧的扩散减慢了，因此，腐蚀速度反而比液膜较薄时有所降低。 当液膜进一步变厚时，即区域，它相当于金属全沉浸于电解液中的腐蚀。 区域 、 属于湿的大气腐蚀。一般大气腐蚀是在、 区域内进行。二、大气腐蚀的历程 现在认为：温度和湿度是引起金属在大气中腐蚀的重要原因。 当金属与比其表面温度高的空气接触时，空气中的水蒸气可在金属表面凝结而使金属表面润湿,这个现象叫结露。它是金属发生潮的大气腐蚀的基本原因。当大气中的CO2、SO2、NO2 或盐类溶解于金属表面上的水膜中时，则该水膜即成为电解质溶液，此时金属表面就会进行电化学腐蚀。 三、影响大气腐蚀的因素 影响大气腐蚀的最重要的因素有:湿度、大气成分和腐蚀产物的性质。四、防止大气腐蚀的方法 1)使用有机、无机涂层或金属镀层； 2)加入缓蚀剂阻滞腐蚀过程的进行； 3)降低大气湿度。第二节 海水腐蚀海洋占地球面积的70以上。海水中含有各种盐类。常用的金属和合金在海水中大多数遭受腐蚀，例如：船舶的外壳、螺旋桨、 海港码头的各种金属构筑物、海上采油平台和输油管道，海中电缆及用海水冷却的装置都会遭到海水的严重腐蚀。一、海水腐蚀的特点 海水的电导率较高； 破坏钝化膜的Cl-离子也较多； 在中性的海水中还溶解有较多的氧。因此海水腐蚀具有如下特点：1、中性海水溶解的氧较多，除Mg及其合金外，所有结构金属在海水中的腐蚀基本上都是由氧去极化所控制的阴极过程。2、因海水中含有大量的Cl-离子，对于大多数金属（铁、 钢、 锌）在海水中的腐蚀，阳极极化程度很小，因此在海水中用提高阳极极性阻滞的方法来防止腐蚀作用是有限的。3、由于海水的电阻率很小，在金属表面形成的微电池和宏观电池都有较大的活性。例如，在海水中由于不同金属相接触而引起的电偶腐蚀，或者在钢铁表面形成的腐蚀电池，比在土壤中腐蚀严重得多。4、在大气腐蚀时几乎不产生长距离的宏观电池腐蚀，因此腐蚀较均匀。而在海水中易出现局部腐蚀，所形成的腐蚀小孔的最大深度为平均腐蚀深度的3-4倍。二、影响海水腐蚀速度的因素 影响腐蚀速度既有化学因素又有物理因素和生物因素。1、盐类及其浓度 海水中含盐的总量通常以盐度表示。盐度是指1000克海水中溶解的固体物质的总克数。海水中的盐度的波动却直接影响到海水的比电导而，和Cl-离子含量，所以对金属在海水中的腐蚀造成严重影响。2、含氧量 溶解的氧量是影响海水腐蚀的重要因素。 对钢铁和铜等金属，降低海水中氧的含量，将使其腐蚀速度大大降低。3、温度 温度越高，金属腐蚀速度越大；海水温度每上升10，金属腐蚀速度将增加一倍。4、海生物 船舰水下部分和在海水中的金属设备表面，常丛生着一些植物和附着一些动物，使金属腐蚀加速。因为它们的改变了周围海水的成分，使周围的海水呈酸性，因而加速了腐蚀。5、海水流速 随着海水流速增加腐蚀速度也随之增大，当海水流速很大时，会造成冲击腐蚀。三、防止海水腐蚀的途径1、合理设计海洋建筑物和海船，减小阴极性接触物面积或对其进行绝缘。2、建造与修理时合理地进行工艺操作，例如用电位稍高材料做焊条或铆钉。3、研制和应用耐海水腐蚀的材料。4、阴极保护。第三节 土壤腐蚀土壤腐蚀是很严重的，大量的金属管道、电缆等金属构件埋设在地下，由于土坡腐蚀，能造成管道穿孔，引起油、气、水的渗漏而造成很大损失。 土壤腐蚀是一种电化学腐蚀，其影响因素较为复杂。一、土壤腐蚀的影响因素1)土壤的导电性 导电性与土壤颗粒大小及其分布、含水量和溶解的盐类有关。一般认为土壤的导电性越好，土壤腐蚀越严重。2)含氧量 在含氧量相差很大的土壤中，铺设金属管道将产生氧的浓差电池与含氧量高的土壤接触的管道成为宏观腐蚀电池的阴极区，而与含氧较少的土壤接触的管道成为腐蚀电池的阳极区，受到腐蚀。3.土壤的pH值 一般认为，pH值低的土壤腐蚀性较大，这是甲为在该条件下可以进行氢去极化反应。当土壤含有大量的有机酸时，其PH值虽然接近中，但其腐蚀性仍然很强。 4.土壤中的细菌 当土壤有细菌，特别是有硫酸盐还原菌存在时，会促进腐蚀。因为它在生活过程中，能将硫酸盐还原成硫化物，并繁殖起