材料系防腐课件第1章.ppt

材料腐蚀与防护导论 IntroductiontoCorrosionandProtectionofMaterials 厦门大学材料科学与工程系 目录 第一章绪论 2h 1 1腐蚀的基本概念 1 2研究腐蚀的重要性 1 3腐蚀的分类及破坏形式 1 4腐蚀的速度表示方法 1 5研究腐蚀的内容和任务第二章金属腐蚀的热力学概念 2h 2 1电极电位 2 2金属腐蚀倾向的判断 2 3电位 pH图 2 4腐蚀原电池模型第三章金属腐蚀过程动力学 4h 3 1腐蚀速度与极化现象 3 2电化学极化 3 3浓度极化 3 4电阻极化 3 5阳极极化与阴极极化第四章金属的钝性 2h 4 1金属钝化现象 4 2金属钝化理论 4 3影响金属钝化的因素第五章金属局部腐蚀 6h 5 1电偶腐蚀 5 2点腐蚀 5 3缝隙腐蚀 5 4晶间腐蚀 5 5应力腐蚀开裂 5 6氢脆 5 7腐蚀疲劳 5 8磨损腐蚀 目录 续 第六章若干重要环境中的腐蚀 4h 6 1大气腐蚀 6 2海水腐蚀 6 3土壤腐蚀 6 4化工环境下的腐蚀第七章非金属材料的腐蚀 4h 7 1有机聚合物的腐蚀 7 2无机材料的腐蚀 第八章金属腐蚀的控制方法 6h 8 1合理的选材 8 2合理的设计 8 3电化学保护 8 4表面处理和表面涂覆 8 5环境的介质处理 8 6缓蚀剂 8 7衬里 8 8综合保护 30h 第一章绪论 材料腐蚀与防护基本概念材料腐蚀与防护重要性腐蚀速度的表示学科的发展慨况 1 1腐蚀的基本概念历史悠久 古希腊Herodus和古罗马Plinins在2000年前已提出用锡防止铁生锈 我国商代 3000年前 发明锡青铜 出土铁器可见古人防蚀成就 18世纪工业发展 腐蚀与防护学科形成 发展 普遍性 材料腐蚀司空见惯 无所不在 无时不有 十分普遍 材料的腐蚀与防护的重要性已成共识 必然性 热力学观点 一切材料在环境作用下 将逐渐自发地腐蚀 变质 退化 金属 由元素状态转变成金属化合物 生锈 有机 无机材料 化学变化 老化 风化 传统腐蚀定义 金属与周围环境介质之间发生的化学或电化学作用而引起腐蚀破坏 广义腐蚀定义 材料和材料性质在与其所处的环境介质作用下发生退化变质的现象 矿石 稳定 金属 不稳定 冶炼 能量 腐蚀 能量 自发过程 能量差 腐蚀驱动力 材料的源泉和归宿 资源 环境 腐蚀破坏 资源 环境负荷 1 2研究腐蚀与防护的重要意义直接损失材料 构件 设备的直接腐蚀破坏 防止腐蚀或延缓腐蚀的投入 高耐腐蚀材料 表面处理 涂覆 电化学保护 环境介质处理等 可估算 据国际权威统计 金属年产量的1 3受腐蚀报废 其中2 3尚可回炉 即约10 金属永久腐蚀损失 全世界金属产量约为10亿吨 损失1亿吨 年我国金属年产量达1亿吨 损失0 1亿吨 年据权威报告 英国Hoar报告和美国NBS报告 估计 每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值2 4 表1 工业发达国家1984年腐蚀损失统计 表2 美国腐蚀损失逐年增加 人均损失 1100美元 人 年3000亿中2000亿美元可避免 美元 亿 1995年 局部地区行业 化工机械 调查 腐蚀损失达4 GNP 国家科委对化工调查 1980年腐蚀损失为3 9 GNP专家估计 我国每年腐蚀损失约4000亿元 应用现有技术可挽回30 损失 1200亿元 沿海或海岛城市的腐蚀比内陆城市的腐蚀严重5 10倍 材料腐蚀破坏造成的损失 所有自然灾害造成的损失 我国状况 间接损失 停工停产 泄漏导致成品流失 产品质量下降 突发事故 人身安全 技术故障 环境污染 1979我国石油液化气罐泄漏爆炸 亡几十人 直接损失630万 1985 8 12日本波音747飞机因SCC机毁 亡500余人 电厂锅炉一根热交换管价值不高 但因为腐蚀引起爆炸可导致停电 使大片工厂停工停产 损失巨大 金属结构远比金属材料昂贵 如汽车 船舶 飞机 精密仪器 大规模集成电路等腐蚀破坏造成的损失更为惨重间接损失难估算 间接损失 直接损失 材料腐蚀破坏的危害 腐蚀 人力 财力 资源耗歇 腐蚀 环境污染 生态破坏腐蚀 自然资源破坏 腐蚀 阻碍新技术发展 三大合成 飞船登月 腐蚀 突发事故 人身安全 腐蚀 影响人类文明进步及可持续发展 全球资源枯竭时间预测 全球矿物能源储量及开采年数预测 973 863 国家基金重大项目 国家战略计划 材料腐蚀破坏 局部腐蚀 均匀腐蚀 点腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀电偶腐蚀选择性腐蚀 无机材料腐蚀 高分子材料腐蚀 氧化 水解 取代 交联溶胀 溶解应力开裂环境老化渗透溶解 增塑 稳定 生物腐蚀 表面腐蚀内部腐蚀SiO2 NaSiO3 SiF4Ca OH 2 Ca CO 3 化学腐蚀 电化学腐蚀 大气腐蚀海水腐蚀土壤腐蚀化工腐蚀生物腐蚀高温腐蚀 应力腐蚀开裂氢致开裂腐蚀疲劳磨损腐蚀摩擦腐蚀 1 3腐蚀的分类及腐蚀形式 金属材料腐蚀 环境 大气腐蚀 海水腐蚀 土壤腐蚀 化工腐蚀状态 干腐蚀 湿腐蚀力学 应力腐蚀开裂 疲劳腐蚀 磨损腐蚀本质 化学腐蚀 电化学腐蚀温度 高温腐蚀 常温腐蚀 电化学腐蚀 最普遍 金属与导电介质发生电化学作用而破坏 其特点 阴 阳反应相对独立 同时进行 阴 阳极区电荷传递 产生等量电流 满足法拉第定律 化学腐蚀 金属与非电介质直接发生纯化学反应而破坏 有电荷转移但不产生电流 Al AlCl4 CCl4 Me Men H H2 e e Al CCl4AlCl4 导电介质 非导电介质 1 应力腐蚀破裂 内 外应力作用腐蚀开裂 沿晶 穿晶腐蚀开裂 2 小孔 点腐蚀 腐蚀集中在小点位置 深部发展 可穿孔 3 晶间腐蚀 腐蚀发生在晶粒边界并沿晶界发展 4 电偶腐蚀 不同电极电位金属接触 某金属优先快速腐蚀 5 缝隙腐蚀 腐蚀选择地发生在缝隙内或结构隐蔽位置 6 选择性腐蚀 合金中某些组分优先溶解 如黄铜脱锌 7 氢脆 H原子渗入金属内部 金属变脆 应力下发生脆裂 局部腐蚀 腐蚀集中 阴 阳极区明显可分 均匀腐蚀 阴 阳极区交替发生 不可区分 1 4金属腐蚀速度的表示法 材料腐蚀 重量 厚度 表面状态 力学性能 组织结构及电极过程等发生变化 可表示平均腐蚀率 1 重量指标 W1 W2Vw g m2 hS T Vw 重量指标的腐蚀速率 克 平方米 小时W1 腐蚀前重量W2 腐蚀后重量 去除腐蚀产物 S 样品面积T 腐蚀时间 2 深度指标 L1 L2V1 mm ytVl 深度指标的腐蚀速率 毫米 年 L1 腐蚀前深度 L2 腐蚀后深度 t 腐蚀时间 Vw与V1互换 24 365V1 VWg m2 h 8 76 VW mm y 103 材料密度 g cm3 根据年腐蚀深度 材料耐蚀性可分三级 一级耐蚀1 0mm y 3 电流指标 由法拉第定律 W Q It W 电极产出量 克 M nF 电化学当量 克 库仑 Q电量 库仑 I 电流 安培 t 时间 秒 W It MIat nFVi W tVi MIa nF Mia nx26 8 x104g m2 hIa Vi n M 26 8 10 4 A cm2 举例 Fe Fe2 2e已知 I 1 0mA A 10cm2 M 55 8gVi 55 8g 1 0mA 2 26 8A h 10cm2 104 1 04g m2 h F 法拉第 96500库仑 或26 8A H M 原子量 n 化合价 A 单位面积 1 5学科概况 研究内容及任务 交叉性综合性复杂性多学科 材料腐蚀科学 防护技术 材料科学 金属学 工程力学 电化学 高聚物 计算机 数理 化学 生物 表面科学 固体物理 无机材料 学科的形成与发展 U R Evans 英 现代腐蚀科学奠基人A H pymkinh 苏 P B Akumob 苏 M Pourbaix 比 现代腐蚀科学作出卓越贡献H Ulihg 美 C Wagner 德 T P Hoar 英 50年代 腐蚀与防护分组 列入国家发展规划60年代 国务院学科组 制定学科发展规划 列入重点学科70年代 中国腐蚀与防护学会80年代 中国科学院腐蚀与防护研究所现 从事材料腐蚀与防护高校 研究所有数十家 学者及工程师达数千人 课程与人才 高校必修课 物理化学 材料学 化工 冶金等 国际腐蚀控制会议 ICC 每三年一次亚太腐蚀控制会议 APCCC 每二年一次美国腐蚀工程师会议 NACE 每年一次欧洲腐蚀联盟会议 EC 每年一次国际电化学会议 ISE 每年一次美国电化学会议 ECS 每年二次海峡两岸材料腐蚀与防护会议 每年二次中国腐蚀与防护专业学术会议 每年二次 学术会议 CorrosionScienceBritishCorrosionJournalCorrosionPreventionandControlAnti CorrosionElectrochimicaActaCorrosionMaterialsPerformanceJournaloftheElectrochemicalSocietyOxidationofMetalsProgressinOrganicCoatingsJournalofMaterialsScienceCorrosionAbstracts日本防蚀技术材料与环境防钴管理等 中国腐蚀与防护学报腐蚀与防护石油化工设备材料保护 武汉 腐蚀科学与防护技术化工新材料化工腐蚀与防护防护包装化工机械化工防腐蚀咨询服务物理化学金属学报材料科学进展电化学防腐蚀 英 腐蚀科学学会 金属学会 腐蚀工艺学会 电化学会 美 腐蚀工程师协会 NACE 电化学会 材料学会 日本 防蚀协会 防锈技术协会等 欧洲 欧洲腐蚀联盟 材料腐蚀与防护学科的主要研究内容及任务 1 研究材料在不同环境条件下腐蚀破坏的本质机理和规律性 1 现代腐蚀电化学理论 2 新体系 新材料 新环境 的腐蚀行为 3 局部腐蚀 4 高温腐蚀 5 表面涂覆条件下的腐蚀 6 研究方法 2 研究如何有效控制材料腐蚀破坏 1 高耐蚀材料研制 非晶 多相 无机 高聚物 2 选材 工艺和设计 3 电化学保护 4 添加剂 5 涂覆与衬里 6 环境处理 参考书籍 1 魏宝明等 金属腐蚀理论及应用 化学工业出版社 19842 黄永昌 金属腐蚀