材料腐蚀与防护第十讲-简

,材料腐蚀与防护,王鹏材料科学与工程学院wt802015250949067,第十章金属材料的耐蚀性能,10.1纯金属的耐蚀性10.2金属耐腐蚀合金化原理10.3铁和铁基合金的耐蚀性10.4其他金属的耐蚀性,在恒温恒压条件下，反应的自由能与电动势或电位之间可依据下式转换：,纯金属的热力学稳定性,标准电极电位越负，则热力学上越不稳定标准电极电位越正，则热力学上越稳定,G=nFE,10.1纯金属的耐蚀性,1.同一族中：稳定性随元素的原子序数增大而增加2.最容易钝化金属：长周期偶数列IV、VI，原子内电子层未被填满。3.最活性的金属：第I主族，比较不稳定的金属位于第II主族,金属的耐蚀性与元素周期表,活性增大,稳定性增大,耐蚀材料的合金化原理,10.2金属耐腐蚀合金化原理,合金化耐蚀途径的极化图,(a）提高阳极金属的平衡电位；（b）增加阴极极化率；（c）增加阳极极化率；（d）加入易钝化元素使之钝化；（e）加入强阴极性元素促进阳极钝化；（f）增大腐蚀体系电阻,利用合金化提高金属材料耐蚀性的途径,：腐蚀过程的推动力,提高金属的热力学稳定性,加入平衡电位较高的合金元素（通常为贵金属），可使合金的平衡电位升高，增加热力学稳定性塔曼定律或n/8定律,通过合金化把提高，对于非钝化控制的阳极活化溶解过程，使腐蚀电流降低,1.合金化提高热力学稳定性,在实际中的应用有限原因：使用大量的贵金属，价格过于昂贵固溶度有限,增加阴极极化率Pc，使阴极反应受阻,合金化阻滞阴极过程可使腐蚀减轻,若受氧扩散控制：合金化很难改善耐蚀性能,海水中，不论钢的组织是马氏体还是珠光体，是退火态还是冷加工状态，是碳钢、低合金钢还是铸铁，腐蚀速度都是在0.13mma左右,2.合金化阻滞阴极过程,阻滞析氢腐蚀阴极方法,1.消除或减少阴极面积,冶金过程中金属和合金纯净度、固溶热处理,2.提高阴极析氢过电位,在合金中加入析氢过电位高的元素，增大析氢反应的阻力工业Zn中含Fe或Cu杂质，Fe、Cu的析氢过电位低，成为Zn在酸中腐蚀的有效阴极区，加速Zn的腐蚀；加入析氢过电位高的Cd或Hg，由于增加了析氢反应的阻力，可使Zn的腐蚀速度显著降低,3.合金化阻滞阳极过程,增加阳极极化率Pa，使阳极过程受阻：,减少阳极相的面积加入易于钝化的合金元素加入阴极性合金元素促进阳极钝化,减少阳极相的面积,基体是阴极，第二相或晶界是阳极，减少阳极面积，提高耐蚀性海水中，A1Mg合金中的第二相Al2Mg3是阳极，随着Al2Mg3逐渐被腐蚀掉，阳极面积减小，腐蚀速度降低合金中第二相是阳极的情况很少，多数合金第二相是阴极相加大局部腐蚀的危险性（阳极相构成连续的通道）,加入易钝化元素，提高钝化能力最有效途径工业合金的主要基体金属（Fe、Al、Mg、Ni等）在特定的条件下都能够钝化，但钝化能力还不够高Fe要在强氧化性条件下才能自钝化，而在一般的自然环境里（如大气、水介质）不钝化若加入易钝化的合金元素Cr的量超过12时，便可在自然环境里保持钝态，即所谓的不锈钢,加入易于钝化的合金元素,加入阴极性合金元素促进阳极钝化,可加入的阴极性合金元素主要是一些电位较正的金属，如Pd、Pt、Ru及其它Pt族金属灰口铸铁中含有石墨，在20的10硝酸中，石墨的存在使基体Fe处于钝态。碳钢不能自钝化，在盐酸中，Fe无法钝化，石墨反而使腐蚀增加。,对于可能钝化的腐蚀体系，加入强阴极性合金元素，提高阴极效率，使腐蚀电位正移，合金进入稳定钝化区只适用于可钝化的腐蚀体系加入阴极性元素的合金化只需很少（0.10.5）,促使合金表面生成具有保护作用的腐蚀产物,对合金元素和腐蚀产物的要求：,1.与基体