金属腐蚀与防护模拟题一参考答案.doc

模拟题一参考答案一、名词解释1.腐蚀：材料由于环境的作用而引起的破坏和变质。2.阴极电化学保护：将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。3.活化极化：由于电极反应速度缓慢所引起的极化；电极反应是受电化学反应速度控制。4腐蚀疲劳：材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。5哈菲原子价法则：合金元素对氧化物晶体缺陷影响的规律。二、填空题1、埋于土壤中的钢管经过粘土和潮湿密湿的粘土两个区域，钢管腐蚀将发生在 潮湿密湿的粘土区 。2、金属发生高温氧化时，氧化膜具有保护性的必要条件是 PBR1 。3、Cu2O是典型的p型半导体，在Cu2O中加入Cr元素，则Cu2O的氧化速度 增加 ；而导电率 减小 。4、已知Pb的标准电极电位，在酸性含氧的水溶液中会发生 吸氧 腐蚀。5、发生吸氧腐蚀时，在碱性介质中阴极反应式，在酸性介质中阴极反应式。6、析氢腐蚀体系主要受 活化 极化控制，而吸氧腐蚀体系主要受 浓差 极化控制。7、硬铝的晶界若析出CuAl2，则在晶界会产生 贫Cu 区，从而发生 晶间 腐蚀。8、石墨腐蚀属于 选择 腐蚀类型，而碱脆属于 应力 腐蚀类型。9、在大气腐蚀中，潮大气腐蚀体系主要受到 阳极过程 控制。10、一般涂层的结构包括 底漆 、 中间层 、面漆 。三、简答题1、用晶体结构的特点分析奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢在氯化物溶液中发生应力腐蚀有什么差异？答：奥氏体不锈钢具有面心立方结构，滑移主要限于（111）面，所以在应力作用易产生层状位错，位错易在基体与膜的界面塞积，在位错塞积的顶端造成很大的应力集中，致使表面膜破裂，裸露出新鲜金属表面与表面膜间构成膜孔电池。发生瞬时溶解。当滑移台阶生成速度、滑移台阶溶解速度及表面膜修复速度适宜时就会产生应力腐蚀断裂。又由于热的高浓度MgCl2阻止再钝化，裂纹尖端快速溶解，而裂纹两侧仍保持钝态，裂纹迅速扩展，裂纹尖端溶液的急剧酸化进一步加剧了裂纹扩展直至断裂。铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢耐氯化物应力腐蚀，这是由于铁素体不锈钢是体心立方结构，（112）、（110）、（123）晶面都容易产生滑移，形成网状位错结构。由于产生交叉滑移，没有粗大的滑移台阶，因而降低了SCC敏感性。2、1Cr18Ni9奥氏体不锈钢晶间腐蚀可以用什么理论解释？其原因是什么？答：（1）可用贫化理论解释。（2）其原因是由于1Cr18Ni9奥氏体不锈钢含碳量为0.10.12%，室温下或在500700范围内，碳的固溶度为0.02%，由于出厂前1Cr18Ni9经10501150固溶处理，是一种含碳量过饱和的固溶体，当它回火处理（450850保温12小时）后，过饱和的碳就要全部或部分从奥氏体中析出，这时碳原子将以很快的扩散速度向晶界扩散，在晶界处析出Cr23C6，使晶界附近Cr大量消耗，由于碳在奥氏体中的扩散速度远大于Cr的扩散速度，而晶界Cr的扩散速度远大于晶粒内Cr的扩散速度，从而造成晶界消耗的Cr不能从晶粒内得到补充，因而形成贫铬区，在适宜条件下，就会形成腐蚀原电池，Cr23C6及晶粒为阴极，贫铬区为阳极而遭受腐蚀。3、金属发生阳极极化时腐蚀速度减慢的原因是什么？答：金属发生阳极极化时腐蚀速度减慢的原因主要有三方面：（1）活化极化。由于金属离子进入溶液的速度小于电子从阳极迁移到阴极的速度，从而导致阳极金属离子堆积，产生阳极极化。（2）浓差极化。进入溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散缓慢，造成阳极金属离子堆积，产生阳极极化。（3）电阻极化。阳极金属表面产生钝化膜，使得阳极过程受到阻滞，产生阳极极化。4、什么是金属磷化？其磷化处理目的是什么？将金属浸入磷酸盐的稀溶液中进行处理，使金属表面上生成一层不溶性的，附着良好的磷酸盐膜，叫做磷酸盐处理。磷化处理的目的有： （1）磷酸盐膜对涂料有良好的吸附能力，可以增强涂料与金属的结合力，磷酸盐膜可作为涂层的底层。（2）钢材经磷化处理后进行冷变形加工更容易进行，摩擦件进行磷化处理可以降低表面磨耗。 （3）磷化后经过封孔可作为金属部件的防护性涂层。5、在海水中使用的镀Pb、镀Al、镀Ni的Cu板一旦划破后，三种不同镀层的保护效果有什么不同，为什么？（已知：在海水中，）答：由于Pb和Al在海水中的电极电位较Cu的低，Cu板一旦划破，Cu板作为阴极受到保护，而镀Pb和Al层作为阳极受到腐蚀，形成大阳极小阴极的局面，因而Cu板仍然受到保护。对于镀Ni的Cu板来说，由于Ni在海水中的电极电位较Cu的高，Cu板一旦划破，Cu板作为阳极受到腐蚀，而镀Ni层作为阴极受到保护，从而形成大阴极小阳极的局面，加剧了Cu板的腐蚀。四、综合题1、下图是典型的阳极极化曲线，请指出：（金属用Me表示）（1）ER、和B点、D点、E点、F点的意义。（2）A-B区、B-C区、C-D区、D-E区、EF区、FG区的名称和A-B区、B-C区、C-D区、D-E区可能发生的阳极反应式。（3）利用该图说明外加电流法阳极保护的基本原理，并说明阳极保护的主要参数，应如何选择这些参数。IbIp阳极电流密度i阳极电位E解：（1）ER自腐蚀电位临界钝化电位（致钝电位） 钝态电位（维钝电位） 过钝化电位 临界钝态电流密度（致钝电流密度） 钝态电流密度（维钝电流密度） B金属钝化的开始点 D金属过钝化的开始点 E金属二次钝化的开始点 F金属二次过钝化的开始点（2）A-B区：活性溶解区：MeMen+ne B-C区：活化-钝化过渡区：3Me+4H2OMe3O4+8H+8e C-D区：钝化区或稳定钝化区：2Me+3H2OMe2O3+6H+6e D-E区：过钝化区：Me3O4+4H2O Me2O72-+8H+8e 可能还发生：4OH-O2+2H2O+4eEF区：二次钝化区FG区：二次过钝化区（3）外加电流法阳极保护的基本原理是将Me进行阳极极化，使其进入钝态区而得到保护。阳极保护的主要参数：临界电流密度、钝化区电位范围（）、维钝电流密度。选择这些参数时应越小越好，便于Me易于进入钝态区，且降低设备的投资费用；（）越宽越好，便于Me维持在钝态区，否则Me很容易从钝化区进入活化区或过钝化区，不但起不到保护作用，相反，在通电情况下，只会加速Me的腐蚀；应越小越好，便于Me维持在钝态，且耗电量小。2、金属点蚀一般在什么条件下发生？以铝材在充气的NaCl溶液中孔蚀为例简述小孔腐蚀的机理。解：金属点蚀发生条件有：（1）表面容易产生钝化膜的金属材料；（2）有特殊介质离子存在；（3）电位大于点蚀电位。点蚀的发展机理目前主要用蚀孔内自催化机制作用（闭塞腐蚀电池理论）。铝材易于钝化，在充气的NaCl溶液中，易于形成蚀孔，于是蚀孔内外构成膜-孔电池，孔内金属处于活化状态（电位较负），蚀孔外的金属表面处于钝态（电位较正）。孔内阳极反应：AlAl3+3e孔外阴极反应： 1/2O2+H2O+2e2OH-孔口 PH数值增高，产生二次反应： Al3+2OH-Al（OH）3Al（OH）3沉积在孔口形成多孔的蘑菇状壳层，使得孔内外物质交换困难，孔内介质相对孔外介质呈滞流状态。孔内O2浓度继续下降，孔外富氧，形成氧浓差电池。其作用加快孔内