常见的局部腐蚀

1、全面腐蚀 均匀腐蚀 不均匀腐蚀 点蚀/孔蚀 缝隙腐蚀局部腐蚀 电偶腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀 .按材料腐蚀形态分类阴阳极尺寸差别小腐蚀均匀进行（可控）阴阳极尺寸差别大难以预测危害性大1.电偶腐蚀电偶腐蚀1. 概念 异种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流流动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀。而电位较高的金属，溶解速度反而减小，这就是电偶腐蚀。又称为接触腐蚀或双金属腐蚀。 实质：由两种不同的电极构成的宏观原电池的腐蚀。2. 原理3. 差异效应定义：一个腐蚀的金属，由于外加阳极极化引起其内部腐蚀微电池电流改变，这种现象称为差异效应。正差异效应：外加阳极极化引起内部

2、腐蚀微电池电流的减少。负差异效应：外加阳极极化引起内部腐蚀微电池电流的增加。4. 电偶序与电偶腐蚀的倾向电偶序：根据金属（或合金）在一定条件下测得的 稳定电位的相对大小排列而成的表。某些金属在海水中的电偶序（常温）镁锌铝镉杜拉铝（硬铝，飞机合金等）铸铁、软钢18-8不锈钢（活化态）铅锡蒙乃尔、铜镍合金.铂电位负端（阳极性）电位正端（阴极性）注意：只列出相对顺序，不列出具体数值；越往上越为阳极，越往下越为阴极；同行金属说明电位相差很小；不涉及动力学问题，只说明在热力学上发生的可能性问题。5. 影响电偶腐蚀的因素（1）面积比一般来说，阴阳极面积比越大，阳极腐蚀速度越快。防腐蚀设计时，尽可能避免出现

3、大阴极小阳极的结构。（2）介质的电导率 一般来说，介质的电导率高，金属的腐蚀速度加快。但对电偶腐蚀来说，介质电导率的高低对阳极金属的腐蚀程度的影响有所不同。 例如：海水、软水或普通大气6.控制方法 避免异金属接触 避免大阴极小阳极 尽可能采取绝缘处理或表面处理2 2 小孔腐蚀小孔腐蚀 1. 概念 在金属表面的局部地区，出现向深处发展的小孔，其它地区不腐蚀或腐蚀很轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或点蚀。 具有自钝化特性的金属（合金），如不锈钢、铝和铝合金、钛和钛合金等在含氯离子的介质中，经常发生孔蚀。特点：蚀孔小且深腐蚀诱导期长短不一蚀孔按重力方向或横向发展破坏性大2. 孔蚀的机理 蚀孔

4、的形成蚀孔加深 当处于钝态的金属在含有活性阴离子介质中时，会在表面上形成孔蚀核。蚀孔内的金属表面处于活态，电位较负；蚀孔外的金属表面处于钝态，电位较正，于是孔内和孔外构成一个活态钝态微电偶腐蚀电池，具有大阴极小阳极的结构，加速腐蚀。孔内介质相对于孔外呈滞流状态，成为贫氧区，溶解氧不易扩散过来，Cl扩散进来以保持电中性，Cl又可使孔内表面继续维持活态。同时氯化物水解使孔内介质酸度增加，阳极溶解加速，同时水中可溶性盐如Ca（HCO3）2转化为CaCO3沉淀，锈层与垢层一起在孔口处沉积形成一个闭塞电池，从而使得腐蚀进一步加速。这种作用成为“自闭塞酸化作用”，加速小孔腐蚀。 小孔腐蚀的基本机理3. 影

5、响孔蚀的因素 合金/金属性质：钝化能力越强，敏感性越高； 介质的性质：孔蚀的发生和介质中含有活性阴离子或氧化性阳离子有关；氯离子浓度增加，孔蚀电位下降，孔蚀容易发生； 温度：温度上升，孔蚀加速； 流动状态：静止状态的金属的孔蚀速度比介质处于流动状态时大。 表面状态：光滑的和清洁的表面不易发生孔蚀。4. 孔蚀的测试方法（1）电化学法：静态法：恒电位阳极极化曲线测b值动态法：采用恒电位正反扫描法（2）化学法：将试样浸没在FeCl3溶液中，以失重率来评测5. 孔蚀的控制方法 选用耐孔蚀合金，减少钢中硫、碳含量； 尽量减少介质中活性阴离子的浓度； 加入缓蚀剂，目的增加钝化膜的稳定性或使受损金属再钝化；

6、 进行钝化处理（用一定浓度的酸控制温度浸泡）； 采用外加阴极电流抑制孔蚀。3 3 缝隙腐蚀缝隙腐蚀1. 概念 金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞流状态，引起缝内金属加速腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。产生原因：设计不合理或由于加工过程等关系。注意：注意： 引起腐蚀的缝隙非一般肉眼所能明辨的缝隙，而是指能使缝隙介质停滞的特小缝隙，其宽度一般在0.0250.1mm范围内； 几乎所有的金属和合金都能够发生缝隙腐蚀，但敏感度不同，具有自钝化特性的金属和合金的敏感性较高，自钝化性能越强，合金敏感度越高； 几乎所有的介质都能引起缝隙腐蚀，但其中又以充气的

7、含活性阴离子的中性介质最易发生。2. 缝隙腐蚀的机理 开始时，氧去极化反应在缝内外以均匀速度进行，但随着反应的进行，缝隙内的氧逐渐消耗，因为缝内为滞流状态，所以缝外的氧无法扩散进来，缝内外构成了宏观的氧浓差电池。缝内贫氧区为阳极，发生金属溶解反应，缝外为阴极，且构成大阴极小阳极的结构，二次产物在缝口处形成，发展为闭塞电池。此时金属离子难以扩散到缝外，随着缝内Fe离子的积累，缝内正电荷过剩，促使缝外氯离子迁移入内以保持电荷平衡。金属氯化物的水解使缝内介质酸化，pH可下降到3左右，因此，加速了阳极溶解，引起更多的氯离子迁入，形成一个自催化过程，使金属的溶解加速进行下去。缝隙腐蚀的基本机理3. 缝隙

8、腐蚀与孔蚀的比较 从产生条件来看：孔蚀起源于孔蚀核，缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙，孔蚀必须在含有活性阴离子的介质中才会发生，缝隙腐蚀在不含活性阴离子的介质中也能发生 从腐蚀过程来看：孔蚀通过腐蚀逐渐形成闭塞电池，然后才加速腐蚀，而缝隙腐蚀由于事先已有缝隙，腐蚀刚开始便形成闭塞电池而加速腐蚀，孔蚀比缝隙腐蚀闭塞程度大 从环形阳极极化曲线的特征来看：缝隙腐蚀比孔蚀要容易发生 从腐蚀形态来看：孔蚀的蚀孔窄且深，缝隙腐蚀的蚀孔广且浅4. 4. 影响缝隙腐蚀的因素影响缝隙腐蚀的因素 金属本身：钝化能力的高低影响缝隙腐蚀 介质：充气中性氯化物介质中发生，介质中Cl浓度越高，发生腐蚀的可能性越大；溶解氧

9、的浓度大于0.5ppm时便会引起腐蚀 温度越高，缝隙腐蚀的危害性越大。5. 缝隙腐蚀的控制 选材：采用高钼、铬、镍不锈钢可耐缝隙腐蚀 结构设计： 采用电化学保护法：使保护电位控制在击穿电位和活化电位之间。4 4 晶间腐蚀晶间腐蚀1. 概念 腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微，这种腐蚀称为晶间腐蚀。 晶粒与晶界之间存在一定的电位差，这主要是合金在受热不当时，组织发生改变而引起的，所以晶间腐蚀是一种组织电化学不均匀引起的局部腐蚀。2. 晶间腐蚀机理（1）贫化理论 以不锈钢的贫铬理论为例 不锈钢在出厂前已经固溶处理，即将钢加热到10501150后进行淬火处理，目的是获

10、得均相固溶体。奥氏体中含有少量碳，碳在奥氏体中的固溶度随着温度下降而减少，所以经固溶处理的钢，碳是过饱和的。当钢无论是受热或冷却通过450850 时，碳便会形成（Fe，Cr）23C6从奥氏体中析出分布在晶界上。 （Fe，Cr）23C6的含铬量比奥氏体基体的含铬量高很多，它的析出消耗了晶界处附近大量的铬，而消耗的铬不能从晶粒中通过扩散及时得到补充，结果晶界附近的含铬量低于钝化必须的限量（12），形成贫铬区，因而钝态受到破坏，晶界电位下降，而晶粒本身仍维持钝态，电位较高，晶粒与晶界构成钝态活化微电偶电池，电池具有大阴极小阳极的面积比，这样就导致晶界区的腐蚀。（2）晶间杂质溶解理论 奥氏体不锈钢在强

11、氧化性介质中也能够发生晶间腐蚀。通过观察发现，晶间腐蚀时在经过固溶处理的钢上发生的，经过敏化处理的钢反而不发生。实验表明，当固溶体中含有磷或硅杂质时，它们会偏析在晶界上，这些杂质在强氧化性杂质作用下便发生溶解，导致晶间腐蚀。而钢经过敏化处理时，由于碳可以和磷生成（MP）23C6，或由于碳的首先偏析限制了磷向晶界扩散，这两种情况都会免除或减轻杂质在晶界上偏析，结果反而消除或削弱了钢对晶间腐蚀的敏感性。3. 晶间腐蚀的控制 重新固溶处理 稳定化处理：加入一定量的钛和铌 采用超低碳不锈钢 采用双相钢：在奥氏体中含有1020铁素体的钢5 5 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂1.概念 金属材料在固定拉应力和特定

12、介质的共同作用下引起的破裂。简称SCC。2. 产生SCC的条件（1）敏感材料 几乎所有的金属或合金在特定的介质中都有一定的SCC敏感性 合金和含有杂质的金属比纯金属更容易发生SCC（2）特定介质 每种合金的SCC只对某些特定的介质敏感 并不是任何介质都能引起SCC（3）拉伸应力 发生SCC必须有一定的拉伸应力的作用 应力腐蚀的机理很复杂，按照有关资料提出的理论，破裂的发生和发展可区分为三个阶段： 1. 金属表面生成钝化膜或保护膜； 2. 膜局部破裂，产生蚀孔或裂缝源； 3. 裂缝内发生加速腐蚀，在拉应力作用下，以垂直方向深入金属内部。 沿晶应力腐蚀开裂穿晶应力腐蚀开裂6 6 腐蚀疲劳腐蚀疲劳1

13、.概念 金属材料在循环应力和腐蚀介质的联合作用下，所引起的另一种腐蚀形态。 金属构件发生腐蚀疲劳时，局部地区呈现宏观裂纹。纯机械疲劳要高于临界循环应力值（疲劳极限）才能发生疲劳破裂。腐蚀疲劳可以在很低的循环应力下破裂。2. 特征 绝大多数金属和合金在交变应力下都可以发生，而且不要求特定的介质，只是在容易引起孔蚀的介质中更容易发生。特征：短而粗的裂缝群，有主干，没有分支 裂缝前端较钝，扩展速度比应力腐蚀缓慢，断口大部分有腐蚀产物覆盖。3. 控制方法 采用金属表面覆盖层的方法（如牺牲阳极保护法，渗氮表面硬化处理等）、非金属表面覆盖层的方法（如涂层）等。7 7 磨损腐蚀磨损腐蚀1.概念 由于介质的运

14、动速度大或介质与金属构件相对运动速度大，导致构件局部表面遭受严重的磨损，称为磨损腐蚀，简称磨蚀。介质：气体、液体或含有固体颗粒、气泡的液体等。 磨蚀是高速流体对金属表面已经生成的腐蚀产物的机械冲刷作用和新裸露金属表面的浸蚀作用的综合结果。不单是机械作用，通过实验发现冲刷下来的不是金属粉末而是金属离子。2. 磨蚀形式 湍流腐蚀：在设备或部件的某些特定部位，介质流速急剧增大形成湍流，有湍流导致的腐蚀。 原因：加速了阴极去极化剂的供应量，附加一个流体对金属表面的切应力。 空泡腐蚀：流体与金属构件做高速相对运动，在金属表面局部地区产生涡流，伴随着气泡在金属表面迅速生成和破灭，呈现与孔蚀类似的破坏特征，

15、这种条件下发生的腐蚀称为空泡腐蚀，又称为空穴腐蚀或汽蚀。 湍流腐蚀 空泡腐蚀3. 影响磨蚀的因素 金属/合金：选用硬度较高的金属，提高耐磨性 表面膜：金属抗磨蚀性能与膜的性质、成膜速度和膜的自修复能力有关 流速：流速的增加对不同金属的腐蚀速度影响不同4. 磨蚀的控制 合理选材、改善设计、降低流速、除去杂质中的有害成分、覆盖保护层、电化学保护等。8 8 选择性腐蚀选择性腐蚀1.概念 合金在腐蚀过程中，腐蚀介质不是按合金的比例侵蚀，而是发生了其中某种成分的选择性溶解，使合金的机械强度下降，这种腐蚀形态称为成份选择性腐蚀。例如：黄铜海水中脱锌、Cu-Al合金脱Al、 Cu-Ni合金脱Ni等。2. 黄

16、铜脱锌 含30锌和70铜的黄铜，在腐蚀过程中，表面的锌逐渐被溶解，最后剩下的几乎全是铜，黄铜的表面由黄色变成红色。层状脱锌：以含锌量高黄铜在酸性介质中较易发生柱状脱锌：含锌量低的黄铜在中性、弱酸性或碱性 的介质中较易发生3. 机理（1）锌选择性溶解理论：合金中的锌由外及内发生选择性溶解（2）溶解沉积理论：腐蚀时铜和锌一起以金属离子的形式进入溶液，由于铜离子的析出电位比合金腐蚀电位高，所以，铜离子很快便在靠近溶解地点的黄铜表面上以纯铜的形式重新沉积（亦称铜的回镀） 铸铁的一种。一般指含碳量2.74.0、含硅量0.53和锰、磷、硫总量不超过2的铁、碳、硅合金。碳量的7590为片状石墨，断口呈暗灰色

17、，因而得名。由于石墨的强度很低，且呈片状分布于基体中,所以石墨在灰口铸铁中起着割裂基体、恶化机械性能的作用；但石墨在铸铁中可起吸震和自润滑作用，所以广泛用灰口铸铁制作机器的机座。中国是最早使用灰口铸铁的国家。 灰口铸铁石墨化4. 影响因素及控制方法 溶解氧促进脱锌腐蚀 滞流状态、含氯离子，疏松垢层都能促进腐蚀 含锌量越高，脱锌越多 黄铜中加入少量砷可使脱锌敏感性下降，砷起到“缓蚀剂”的作用常见局部腐蚀常见局部腐蚀选择性腐蚀合金成分磨损腐蚀机械力电化学腐蚀疲劳循环应力应力腐蚀外应力介质晶间腐蚀组织结构不均缝隙腐蚀氧浓差电池小孔腐蚀自闭塞酸化电偶腐蚀异金属接触本章思考题1、什么是电偶腐蚀？其原理是

18、什么？2、什么是差异效应？什么是正差异效应、负差异效应？3、电偶序的排序理论依据什么？在实际应用中，对于构成电偶腐蚀的原电池如何判断其阴阳极？4、什么是小孔腐蚀？小孔腐蚀发生的条件是什么？小孔腐蚀的作用机理是什么？小孔腐蚀的电化学测试方法是什么？5、什么是缝隙腐蚀？缝隙腐蚀发生的原因是什么？与孔蚀相比较，缝隙腐蚀有什么不同？6、什么是晶间腐蚀？结合不锈钢说明晶间腐蚀发生的机理是什么？7、什么是应力腐蚀破裂？发生应力腐蚀破裂的条件是什么？8、什么是腐蚀疲劳？磨损腐蚀？选择性腐蚀？注意：只列出相对顺序，不列出具体数值；越往上越为阳极，越往下越为阴极；同行金属说明电位相差很小；不涉及动力学问题，只说明在热力学上发生的可能性问题。 具有自钝化特性的金属（合金），如不锈钢、铝和铝合金、钛和钛合金等在含氯离子的介质中，经常发生孔蚀。特点：蚀孔小且深腐蚀诱导期长短不