材料科学与工程防腐

1、n课题课题:n材料科学与工程材料科学与工程n金属腐蚀理论与防护金属腐蚀理论与防护 第一篇第一篇 材料科学与工程材料科学与工程 第一节第一节 铸造的工艺基础铸造的工艺基础q 定义：定义：铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注铸造是指将熔融态的金属（或合金）浇注 于于 特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。q 铸造的基本过程：铸造的基本过程：q 主要影响因素主要影响因素 铸造的主要影响因素主要体现在二个方面：铸造的主要影响因素主要体现在二个方面： 一是一是 影响充型的主要因素影响充型的主要因素; ; 二是二是 影响凝固收缩的主要因素。影响凝固收缩的主

2、要因素。 阶阶 段段主要影响因素主要影响因素 铸铸 造造 充充 型型 金属的流动性金属的流动性 浇注温度浇注温度 充型压力充型压力 凝凝 固固 收收 缩缩 凝固方式凝固方式 冷却速度冷却速度 改善金属改善金属的流动性的流动性加快凝固中液体的补缩加快凝固中液体的补缩排除内部夹杂物和气体排除内部夹杂物和气体形成薄壁复杂的铸件形成薄壁复杂的铸件有利于有利于 T浇注浇注t凝固凝固流动性流动性粘度粘度充填路径充填路径充型能力充型能力 收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过收缩是指合金从浇注、凝固到冷却至室温的过 程中，其体积或尺寸缩减的现象。程中，其体积或尺寸缩减的现象。分为三类，液态收缩、凝固收缩和

3、固态收缩。分为三类，液态收缩、凝固收缩和固态收缩。铸件温度降低铸件温度降低浇注温度浇注温度室温室温凝固终止温度凝固终止温度开始凝固温度开始凝固温度液态收缩液态收缩凝固收缩凝固收缩固态收缩固态收缩 体积收缩体积收缩线收缩线收缩 q 铸造缺陷铸造缺陷缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在缩孔是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔铸件的厚大部位及最后凝固部位形成一些容积较大的孔洞。洞。先先凝固区域堵住液凝固区域堵住液体流动的通道，体流动的通道，后凝固区域收缩后凝固区域收缩所缩减的容积得所缩减的容积得不到补充。不到补充。 疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，

4、在铸件疏松是指金属液在铸模中冷却和凝固时，在铸件 的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。的厚大部位及最后凝固部位形成一些分散性的小孔洞。当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温当合金的结晶温度范围很宽或铸件断面温度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存度梯度较小时，凝固过程中有较宽的糊状凝固两相并存的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小的区域。随着树枝晶长大，该区域被分割成许多孤立的小熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最熔池，各部分熔池内剩余液态合金的收缩得不到补充，最后形成了形状不一的分散性孔洞后形成了形状不一的分散性孔洞即缩松即缩松。 另外，疏松还可

5、能由凝固时被截留在铸件内的气体无另外，疏松还可能由凝固时被截留在铸件内的气体无法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。法排除所致。不过，疏松内表面应该是光滑，近似球状。显著降低铸件的机械性能，造成铸件显著降低铸件的机械性能，造成铸件 渗渗 漏等。漏等。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。采取顺序凝固的办法避免缩孔、疏松的出现。顺序凝固示意图顺序凝固示意图安装冒口或放置冷铁等工安装冒口或放置冷铁等工艺措施，使铸件上远离冒艺措施，使铸件上远离冒口的部位先凝固口的部位先凝固（图中（图中），尔后在靠近冒口的，尔后在靠近冒口的部位凝固部位凝固（图中（图中、），最后是冒口本身凝固。最后是冒口

6、本身凝固。是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位是指通过在铸件上可能出现疏松的后大部位第二节第二节 特种铸造特种铸造 为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在 砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。金属型金属型铸造铸造熔模铸造熔模铸造消失模消失模铸造铸造连续铸造连续铸造离心铸造离心铸造低压铸造低压铸造压力铸造压力铸造q 压力铸造：压力铸造： 1 1、浇注时间短，易于机械化、自动化作业；、

7、浇注时间短，易于机械化、自动化作业； 2 2、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好；、铸型散热快，晶粒细化，耐磨、耐蚀性好； 3 3、铸件尺寸精度高，表面光洁；、铸件尺寸精度高，表面光洁； 4 4、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔；、凝固速度快，排气困难，易形成疏松和缩孔； 5 5、模具成本高，铸件尺寸受限；、模具成本高，铸件尺寸受限； 6 6、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。、适于有色金属薄壁复杂铸件的大批量生产。 钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借以钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内容包改变合金的组织与性能的一种工艺

8、方法，其基本内容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。括热处理原理及热处理工艺两大方面。第三节第三节 钢的热处理钢的热处理 钢铁材料的强韧化重要有两个途径：一是对钢铁材钢铁材料的强韧化重要有两个途径：一是对钢铁材料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。q 钢的热处理原理钢的热处理原理 钢在加热时，实际钢在加热时，实际转变温度往往要偏离平转变温度往往要偏离平衡的临界温度，冷却时衡的临界温度，冷却时也是如此。随着加热和也是如此。随着加热和冷却速度的增加，滞后

9、冷却速度的增加，滞后现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母“C”C”，如，如A AC1C1、A AC3C3、A ACmCm等；把冷却时的临界温度标以字等；把冷却时的临界温度标以字母母“r”r”，如，如A Ar1r1、A Ar3r3、A Armrm等等。q 钢的普通热处理钢的普通热处理 将钢加热到一将钢加热到一定温度进行保温，定温度进行保温，缓冷至缓冷至600600以下，以下，再空冷至室温的热再空冷至室温的热处理工艺。处理工艺。 正火将钢加热到正火将钢加热到A AC3C3以上温度并保温，出炉空冷至室温以上温度并保温，出炉空冷至室温的热处理工艺

10、。由于正火比退火加热温度略高，冷却速度的热处理工艺。由于正火比退火加热温度略高，冷却速度大，故珠光体的分散度大，先共析铁素体的数量少，因而大，故珠光体的分散度大，先共析铁素体的数量少，因而正火后强度、硬度较高。正火后强度、硬度较高。用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。亚共析钢采用正火来调整硬度，改切削加工性能。亚共析钢采用正火来调整硬度，改切削加工性能。过共析钢的正火可消除网状碳化物。过共析钢的正火可消除网状碳化物。淬火是将钢加热到淬火是将钢加热到A AC1C1或或 A AC3C3以上温度并保温，出以上温度并保温，出炉快速冷却，使奥氏体转变成

11、为马氏体的热处理工艺。炉快速冷却，使奥氏体转变成为马氏体的热处理工艺。 经过退火或正火的工件只能获得一般的强度和硬度，经过退火或正火的工件只能获得一般的强度和硬度，对于许多需要高强度、高耐磨条件下工作的零件则必须对于许多需要高强度、高耐磨条件下工作的零件则必须淬火与回火处理。淬火与回火处理。回火是把淬火后的钢件，重新加热到回火是把淬火后的钢件，重新加热到A A1 1以下某一以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力，稳定淬火钢件经回火可以减少或消除淬火应力，稳定组织，提高钢的塑性和韧性，从而使钢的强度、硬度和塑组织，

12、提高钢的塑性和韧性，从而使钢的强度、硬度和塑性、韧性得到适当配合，以满足不同工件的性能要求。性、韧性得到适当配合，以满足不同工件的性能要求。q 钢的表面热处理钢的表面热处理 表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。火前组织的热处理方法。 将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗入钢的表层的工艺称为渗碳渗碳。其目的是其目的是通过渗碳通过渗碳及随后的淬火和低温回火

13、，及随后的淬火和低温回火，使表面获得高碳回火马氏使表面获得高碳回火马氏体，具有高硬度、耐磨性体，具有高硬度、耐磨性和抗疲劳性能；而心部为和抗疲劳性能；而心部为低碳回火马氏体或索氏体，低碳回火马氏体或索氏体，具有一定的强度和良好的具有一定的强度和良好的韧性配合。韧性配合。气体渗碳示意图气体渗碳示意图 渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处工件表面，在钢件表面获得一定深度的富氮硬化层的热处理工艺。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、理工艺。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬

14、性和耐蚀性等。热硬性和耐蚀性等。 什么是腐蚀？什么是腐蚀？定义：定义：工程材料工程材料和周围环境发生和周围环境发生化学化学或或电化学电化学的的 作用而作用而破坏破坏。金属材料金属材料和周围环境发生和周围环境发生相互作用相互作用而而破坏破坏。 第二篇第二篇 金属腐蚀与防护金属腐蚀与防护腐蚀的分类腐蚀的分类 按环境分类按环境分类： 大气腐蚀大气腐蚀 土壤腐蚀土壤腐蚀 海水腐蚀海水腐蚀 高温气体腐蚀高温气体腐蚀 化工介质腐蚀化工介质腐蚀 按形态分类按形态分类： 全面腐蚀全面腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀 按相互作用的性质按相互作用的性质： 电化学腐蚀电化学腐蚀 物理腐蚀物理腐蚀1 1. 腐蚀电池定义：腐蚀电

15、池定义： 只能导致金属材料破坏而不能只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的对外界作功的短路原电池。短路原电池。下一页下一页第二章第二章 腐蚀电池腐蚀电池腐蚀电池的工作环节腐蚀电池的工作环节1.1.阳极反应阳极反应通式通式：MeMen+ne产物有二种：产物有二种：可溶性离子，如可溶性离子，如Fe-2eFe2+不溶性固体，如不溶性固体，如2Fe+3H2OFe2O3+6H+6e2.2.阴极反应阴极反应u 常见的去极化剂（氧化剂）是常见的去极化剂（氧化剂）是 H+和和 O2u 2H+2eH2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀析氢腐蚀或氢去极化腐蚀u O2+4H+4e2H2O （酸性溶液中）（酸性溶液中）u O2

16、+2H2O+4e4OH-（中性或碱性溶液中）（中性或碱性溶液中）通式：通式：D+meD.me形成腐蚀电池的原因形成腐蚀电池的原因金属方面金属方面成分不均匀成分不均匀组织结构不均匀组织结构不均匀表面状态不均匀表面状态不均匀应力和形变不均匀应力和形变不均匀“亚微观亚微观”不均匀不均匀环境方面环境方面金属离子浓度差异金属离子浓度差异氧浓度的差异氧浓度的差异温度差异温度差异腐蚀电池形成原因举例腐蚀电池形成原因举例铝钢钢(a)不同金属组合不同金属组合渗碳体渗碳体铁铁(b)金属中含杂项金属中含杂项新管道新管道新管道新管道（c)表面状态不同表面状态不同应力集中应力集中（d）应力及形变差异）应力及形变差异砂土

17、砂土粘土粘土（e）氧浓度差异）氧浓度差异铜铜铜铜表面状态不同缝内表面状态不同缝内Cu2+浓度浓度比缝外高比缝外高（f）金属离子浓度差异）金属离子浓度差异返回返回 牺牲阳极牺牲阳极 在电偶腐蚀中，阴极金属在电偶腐蚀中，阴极金属M M1 1发生阴极发生阴极极化，腐蚀速度减小，即受到阴极保护；极化，腐蚀速度减小，即受到阴极保护；金属金属M M2 2发生阳极极化，腐蚀速度增大。发生阳极极化，腐蚀速度增大。M M2 2的的腐蚀换取了对腐蚀换取了对M M1 1的保护，故的保护，故M M2 2常称为牺牲阳常称为牺牲阳极。极。 返回返回 钝化现象钝化现象n研究钝化现象的意义研究钝化现象的意义 金属从金属从活态

18、活态向向钝态钝态的转变叫做的转变叫做钝化钝化。 提高提高金属材料的钝化金属材料的钝化性能性能 促使金属材料在使用促使金属材料在使用环境中钝化环境中钝化，是腐，是腐蚀控制的最有效途径之一。蚀控制的最有效途径之一。 钝化现象钝化现象n研究钝化现象的意义研究钝化现象的意义 金属从金属从活态活态向向钝态钝态的转变叫做的转变叫做钝化钝化。 提高提高金属材料的钝化金属材料的钝化性能性能 促使金属材料在使用促使金属材料在使用环境中钝化环境中钝化，是腐，是腐蚀控制的最有效途径之一。蚀控制的最有效途径之一。 钝化现象钝化现象n研究钝化现象的意义研究钝化现象的意义 金属从金属从活态活态向向钝态钝态的转变叫做的转变

19、叫做钝化钝化。 提高提高金属材料的钝化金属材料的钝化性能性能 促使金属材料在使用促使金属材料在使用环境中钝化环境中钝化，是腐，是腐蚀控制的最有效途径之一。蚀控制的最有效途径之一。 0 10 20 30 40 50 60 H NO3， % FeFe（ArmcoArmco）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系(25)(25) 1010 5 5activepassivepassivation返回返回（103 g/m2hr）腐蚀速度腐蚀速度钝化现象的实验规律钝化现象的实验规律 钝态的特征钝态的特征（1 1）腐蚀速度大幅度下降。）腐蚀速度大幅度下降。（2 2）电位强烈正移。）电位强烈正

20、移。 （3 3）钝化钝化膜的稳定性。膜的稳定性。（4 4）钝化只是金属表面性质的改变。钝化只是金属表面性质的改变。 影响钝化的因素影响钝化的因素 (1)(1) 金属材料金属材料 各种金属钝化的难易程度有很大不同。各种金属钝化的难易程度有很大不同。 易钝化金属：易钝化金属：如钛、铬、钼、镍、铁等，如钛、铬、钼、镍、铁等， 自钝化金属：自钝化金属：如钛、铬、铝。如钛、铬、铝。 将钝化性能很强的金属将钝化性能很强的金属( (如铬如铬) )加入到钝化性能加入到钝化性能较弱的金属较弱的金属( (如铁如铁) )中，组成固溶体合金，加入量对中，组成固溶体合金，加入量对合金钝化性能的影响符合合金钝化性能的影响

21、符合TammanTamman定律（定律（n/8n/8定定律）律），铁铬合金的钝化能力能大大提高。，铁铬合金的钝化能力能大大提高。 (2) (2) 环境环境 能使金属钝化的介质称为能使金属钝化的介质称为钝化剂钝化剂。多数钝化。多数钝化剂都是氧化性物质，如剂都是氧化性物质，如氧化性酸氧化性酸( (硝酸，浓硫酸，硝酸，浓硫酸，铬酸铬酸) )，氧化性酸的盐氧化性酸的盐( (硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重铬酸盐等盐，重铬酸盐等) )，氧氧也是一种较强钝化剂。也是一种较强钝化剂。(3) (3) 温度温度 降低温度有利于钝化的发生，反之亦然降低温度有利于钝化的发生，反之亦然 。 (4)

22、(4) 金属表面在空气中形成的氧化物膜对金属表面在空气中形成的氧化物膜对 钝化有利。钝化有利。 (5) (5) 有许多因素能够破坏金属的钝态，使有许多因素能够破坏金属的钝态，使 金属活化。金属活化。 这些因素包括：这些因素包括：活性离子活性离子( (特别是特别是氯离子氯离子) ) 和和还原性气体还原性气体( (如氢如氢) )，非氧化性非氧化性酸酸( (如盐酸如盐酸) )， 碱溶液碱溶液( (能破坏两性金属如铝的钝态能破坏两性金属如铝的钝态) )，阴极阴极 极化极化，机械磨损机械磨损。 返回返回 阳极钝化阳极钝化 某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化，但通某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化，但通入

23、外加阳极极化电流时能够使金属钝化入外加阳极极化电流时能够使金属钝化( (电位强烈正电位强烈正移，腐蚀速度大降低移，腐蚀速度大降低) )。这称为。这称为阳极钝化，或电阳极钝化，或电化学钝化。化学钝化。 金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化则叫金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化则叫做做化学钝化化学钝化 。 阳极钝化和化学钝化的阳极钝化和化学钝化的实质实质是一样的。是一样的。 金属钝化的定义金属钝化的定义 在一定条件下，当金属的在一定条件下，当金属的电位电位由于由于外加阳极外加阳极电流或局部阳极电流电流或局部阳极电流而而移移向向正正方向时，原来活泼溶方向时，原来活泼溶解的金属表面状态会发生突变。金

24、属的解的金属表面状态会发生突变。金属的溶解速度溶解速度则急速下降则急速下降。这种。这种表面状态的突变表面状态的突变过程叫做过程叫做钝化钝化。 * * *腐蚀速度大幅度下降腐蚀速度大幅度下降和和电位强烈正移电位强烈正移是金属是金属钝化的两个必要标志钝化的两个必要标志，二者缺一不可。，二者缺一不可。 钝化体系的阳极极化曲线钝化体系的阳极极化曲线（FeFe在在10% 10% H2SO4H2SO4中）中）B-250 0 +250 +500 +750 +1000 +1250 +1500 +1750 +2000 电位电位(mv(mv) ) | 800 600 400 200 电流密度电流密度i(mA/cm

25、2) ACDEAD,电位增加电位增加 腐蚀速度减小腐蚀速度减小 钝化体系的极化曲线钝化体系的极化曲线 n阳极钝化的阳极极化曲线阳极钝化的阳极极化曲线 （1 1）ABAB段，称为段，称为活性溶解区活性溶解区 阳极反应式阳极反应式 如如 Fe Fe Fe Fe2+2+ + 2e + 2e（2 2）BCBC段段，称为，称为钝化过渡区钝化过渡区 阳极反应式阳极反应式 如如 3Fe + 4H3Fe + 4H2 2O O Fe Fe3 3O O4 4 + 8H + 8H+ + + 8e + 8e （3 3）CDCD段段，称为稳定钝化区，简称，称为稳定钝化区，简称钝化区钝化区 阳极反应式如阳极反应式如 2F

26、e + 3H2Fe + 3H2 2O O Fe Fe2 2O O3 3 + 6H + 6H+ + + 6e + 6e（4 4）DEDE段段，称为，称为过钝化区过钝化区 阳极反应阳极反应 4OH4OH- - O O2 2 + 2H + 2H2 2O + 4eO + 4e 电位电位（）（）其它金属其它金属的阳极钝化曲线的阳极钝化曲线 电流密度电流密度(mA/cm2)FeFe0.5M H2SO40.5M H2SO4AuAu3 M HCl3 M HClZn 4M NaOHNi0.5M H2SO4Cr0.5M H2SO4钝化参数钝化参数(1)(1)致钝电流密度，致钝电流密度，i i致致 i i致致表示腐

27、蚀体系钝化的难易程度。表示腐蚀体系钝化的难易程度。(2)(2)致钝化电位，致钝化电位，E Ep p 阳极极化的极化电位超过阳极极化的极化电位超过E Ep p才能使金属钝化。才能使金属钝化。 (3)(3)维钝电流密度，维钝电流密度，i i维维 i i维维对应于金属钝化后的腐蚀速度。对应于金属钝化后的腐蚀速度。(4)(4)钝化区钝化区电位范围电位范围 钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态愈稳定。钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态愈稳定。 ACBDEi i维维E Ep p钝钝化化区区电电位位范范围围i iE Ei i致致关于活性氯离子对钝态的破坏作用关于活性氯离子对钝态的破坏作用 在含在含ClCl- -

28、的溶液中，金属钝化膜可能局部被的溶液中，金属钝化膜可能局部被破坏，而导致发生破坏，而导致发生孔蚀孔蚀。 成相膜理论的解释成相膜理论的解释：ClCl- - 离子穿过膜内极小的离子穿过膜内极小的孔隙，与钝化膜中金属离子相互作用生成可溶性化孔隙，与钝化膜中金属离子相互作用生成可溶性化合物。合物。 吸附膜理论的解释吸附膜理论的解释： 由于由于Cl- 具有很强的具有很强的吸附能力，它们发生竞争吸附，排挤掉金属表面吸附能力，它们发生竞争吸附，排挤掉金属表面上吸附的氧和其他含氧粒子，而正是氧和其他含上吸附的氧和其他含氧粒子，而正是氧和其他含氧粒子的吸附造成了金属的钝态氧粒子的吸附造成了金属的钝态Cl- 破坏

29、金属钝破坏金属钝态造成态造成孔蚀与电位有关孔蚀与电位有关。 5。12 38。4 25。6 12。8 0。0 0。8 0。9 1。0 1。1 1。2氯离子吸附量氯离子吸附量ClCl- -离子的吸附与电位的关系离子的吸附与电位的关系电位（伏）电位（伏） O O HH O H HH O H HH O H HH O H H O-HH O-HH O-HH O-H O O O O (a)(a)水分子水分子 (b)(b)OH-OH-离子离子 表面金属原子与水分子或表面金属原子与水分子或OH-OH-离子的吸附作用离子的吸附作用MMMMMM关于活性氯离子对钝态的破坏作用关于活性氯离子对钝态的破坏作用 在含在含C

30、lCl- - 的溶液中，金属钝化膜可能局部被的溶液中，金属钝化膜可能局部被破坏，而导致发生破坏，而导致发生孔蚀孔蚀。 成相膜理论的解释成相膜理论的解释：ClCl- - 离子穿过膜内极小的离子穿过膜内极小的孔隙，与钝化膜中金属离子相互作用生成可溶性化孔隙，与钝化膜中金属离子相互作用生成可溶性化合物。合物。 吸附膜理论的解释吸附膜理论的解释： 由于由于Cl- 具有很强的具有很强的吸附能力，它们发生竞争吸附，排挤掉金属表面吸附能力，它们发生竞争吸附，排挤掉金属表面上吸附的氧和其他含氧粒子，而正是氧和其他含上吸附的氧和其他含氧粒子，而正是氧和其他含氧粒子的吸附造成了金属的钝态氧粒子的吸附造成了金属的钝

31、态Cl- 破坏金属钝破坏金属钝态造成态造成孔蚀与电位有关孔蚀与电位有关。 5。12 38。4 25。6 12。8 0。0 0。8 0。9 1。0 1。1 1。2氯离子吸附量氯离子吸附量ClCl- -离子的吸附与电位的关系离子的吸附与电位的关系电位（伏）电位（伏） O O HH O H HH O H HH O H HH O H H O-HH O-HH O-HH O-H O O O O (a)(a)水分子水分子 (b)(b)OH-OH-离子离子 表面金属原子与水分子或表面金属原子与水分子或OH-OH-离子的吸附作用离子的吸附作用MMMMMM阳极保护原理阳极保护原理 阳极保护：阳极保护：对具有对具有

32、活态活态钝态转变钝态转变而不能自钝化的腐而不能自钝化的腐蚀体系，通过外加阳极极化电流，使金属的蚀体系，通过外加阳极极化电流，使金属的电位正移到稳电位正移到稳定钝化区定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大幅度降低，这种防护内，金属的腐蚀速度就会大幅度降低，这种防护方法称为阳极保护。方法称为阳极保护。 阳极保护的实现必须具备两个条件：阳极保护的实现必须具备两个条件： 第一、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。第一、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。 第二、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，第二、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内， 否则金属的腐蚀速度反而会增大否则金属的腐蚀速度反而会增大。阳极保

33、护阳极保护牺牲阳极的性能牺牲阳极的性能 （1）电位要足够负电位要足够负 （2）阳极溶解性能好阳极溶解性能好（3）理论发生电量大理论发生电量大（4）实际发生电量和电流效率实际发生电量和电流效率（实际发生电量总是小于理论发生电量，所占百分比称为电流效）（实际发生电量总是小于理论发生电量，所占百分比称为电流效） 牺牲阳极法阴极保护牺牲阳极法阴极保护 阳极材料阳极材料开路电开路电位位(v,scE)工作电工作电位位(v,scE)实际电量实际电量(A.h/kg)电流效电流效率率(%)溶解性能溶解性能Zn-Al-Cd-1.05-1.09-1.00-1.05 780 95腐蚀产物容易脱落腐蚀产物容易脱落表面溶

34、解均匀表面溶解均匀Al-Zn-In-1.18-1.10-1.02-1.05 2400 85同上同上Mg-6Al-3Zn-1.480.65v (对对Fe)122055三类牺牲阳极三类牺牲阳极的电化学性能的电化学性能( (环境：海水环境：海水) )Zn-Al-Cd 化学成分化学成分(1)：Al:0.30.6%、Cd:0.050.12%；Zn-Al-Cd 化学成分化学成分(2)：Zn:2.54.5%、In:0.0180.050%、Cd: 0.0050.02%；Mg-6Al-3Zn 化学成分化学成分(3)：Al:5.36.7%、 Zn:2.53.5%；(1)GB 4950-85“锌铝镐合金牺牲阳极锌铝

35、镐合金牺牲阳极”(2) Gb 4948-85“铝锌铟合金牺牲阳极铝锌铟合金牺牲阳极”(3)是日本学术振兴会编是日本学术振兴会编金属防蚀技术更览金属防蚀技术更览BACK阳极保护阳极保护阴极保护阴极保护相相同同只能用于电解质溶液的连续液相部分；所需极化电流必须符合经济要求；设只能用于电解质溶液的连续液相部分；所需极化电流必须符合经济要求；设备结构不能太复杂。备结构不能太复杂。不不同同1、(本质上本质上)阳极极化时阳极极化时,金属腐蚀倾金属腐蚀倾向向增大，只适于能阳极增大，只适于能阳极钝化体系钝化体系。1、阴极极化时、阴极极化时,金属腐蚀倾向减小，到金属腐蚀倾向减小，到达稳定区则金属不会腐蚀，故原理

36、上适达稳定区则金属不会腐蚀，故原理上适用于一切腐蚀体系。用于一切腐蚀体系。2、钝化前要经过电解腐蚀阶段、钝化前要经过电解腐蚀阶段,维钝维钝电流密度对应于保护下的腐蚀速度电流密度对应于保护下的腐蚀速度.2、不会产生电解腐蚀，保护电流和设、不会产生电解腐蚀，保护电流和设备腐蚀速度没有直接关系。备腐蚀速度没有直接关系。3、控制电位控制电位要求高要求高3、控制电位要求低、控制电位要求低4、致钝电流大，而维钝电流小，、致钝电流大，而维钝电流小，投投资资费用高，日常费用高，日常操作费用操作费用低。低。4、极化电流变化不大，投资费用较低，、极化电流变化不大，投资费用较低，而日常操作费用较阳极保护高。而日常操

37、作费用较阳极保护高。5、强氧化性介质强氧化性介质中保护效果好中保护效果好5、多用于弱和中等程度腐蚀环境，、多用于弱和中等程度腐蚀环境，（特别是氧扩散控制体系）（特别是氧扩散控制体系）6、设备不会造成、设备不会造成氢损害氢损害6、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆、析氢可能造成设备材料的鼓泡或脆性，对加压和高强材料危险。性，对加压和高强材料危险。7、可能造成两性金属腐蚀增加，加速、可能造成两性金属腐蚀增加，加速涂料破坏，有利涂料破坏，有利Ca+.Mg+沉积沉积阳极保护和阴极保护的比较BACK 覆层的均匀性、孔隙和缺陷；覆层的均匀性、孔隙和缺陷； 覆层与基体金属的结合力。覆层与基体金属的结合力。复层材

38、料的耐蚀性不难通过合理选材来解决。使复层材料的耐蚀性不难通过合理选材来解决。使复盖层保护达不到要求保护效果的主要原因是覆盖层复盖层保护达不到要求保护效果的主要原因是覆盖层不连续，缺陷多，以及与基体结合差。不连续，缺陷多，以及与基体结合差。覆盖层保护覆盖层保护 金属覆盖层金属覆盖层金属镀层金属镀层 金属衬里金属衬里双金属复合板双金属复合板电镀电镀喷涂喷涂渗镀渗镀热浸热浸化学镀化学镀复盖层主要种类复盖层主要种类覆盖层保护覆盖层保护化学转化膜化学转化膜阳极氧化阳极氧化化学氧化化学氧化磷酸盐处理，草酸盐处理磷酸盐处理，草酸盐处理铬酸盐处理铬酸盐处理 非金属覆盖层非金属覆盖层 油漆涂料油漆涂料塑料涂覆塑料涂覆搪瓷搪瓷钢衬玻璃钢衬玻璃非金属材料衬里非金属材料衬里暂时性防锈层暂时性防锈层化学转化膜化学转化膜将金属部件置于选定的介质条件中，使表层金属和介将金属部件置于选定的介质条件中，使表层金属和介质中的阴离子反应，生成附着牢固的稳定化