材料腐蚀学第5章ppt课件

1、第第5章章 金属材料的耐蚀性金属材料的耐蚀性 5-1 金属耐腐蚀合金化原理金属耐腐蚀合金化原理(1) 提高金属的热力学稳定性5-5-1利用合金化提高金属耐蚀性的途径利用合金化提高金属耐蚀性的途径 在耐蚀性差的金属中加入热力学稳定性高的合金元素，是合金表面形成由贵金属元素的原子组成的连续保护层eg： Cu-Au缺点贵金属元素用量大，成本高；贵金属元素在固熔体中溶解度有限。 当金属腐蚀过程受阴极控制时，可利用合金化提高阴极的极化率，达到降低腐蚀速度的目的。减少金属或合金中活性阴极面积减少金属或合金中活性阴极面积减少合金中阴极相或夹杂物(2)阻滞阴极过程Mg +1% MnMg0.0050.01 0.

2、0150.02500100200w (Fe)/%腐蚀速度腐蚀速度/mg.dm-1Fe杂质对杂质对Mg,Mn合金在合金在3%NaCl中腐蚀速度的影响中腐蚀速度的影响固熔处理获得单相组织时效或退火处理，因阴极相的析出降低其耐蚀性。eg：固熔态硬铝比退火态耐蚀提高合金的阴极析氢过电位，降低合金在酸中的腐蚀加入氢过电位高的合金元素加入氢过电位高的合金元素eg：含Fe,Cu等杂质的Zn中，加入Cd,Hg等 降低其在酸中的腐蚀；含Fe杂质的工业纯Mg中，加0.5-1%Mn 可降低其在氯化物水溶液中的腐蚀；碳钢和铸铁中加Se,Sb,V和Sn，可降低 其在非氧化酸中的腐蚀。(3)阻滞阳极过程 提高合金钝性，降

3、低合金阳极活性，是耐蚀合金化中最有效最广泛采用的措施减少合金表面阳极区的面积减少合金表面阳极区的面积 合金基体是阴极，第二相或杂质是阳极，减少阳极区面积可提高合金的耐蚀性。提高合金纯度或适当的热处理，使晶界细化和钝化，可减少阳极面积，提高合金耐蚀性eg：Al-Mg合金强化相为Al2Mg3；耐蚀性比第二相为阴极的Al-Cu高。 加入易钝化的合金元素加入易钝化的合金元素eg：Fe中加入12%-30%的铬；Ni和Ti中加入Al；加入强的阴极性合金元素加入强的阴极性合金元素 加入阴极性很强的合金元素可显著提高可钝化体系合金的耐蚀性；IEE0,cI c3I c2I c1I pI ppEppEbrE0,c

4、1阴极性元素对可钝化体系腐蚀电流的影响阴极性元素对可钝化体系腐蚀电流的影响可用的金属有：可用的金属有：钯、铂、钌、铼、钯、铂、钌、铼、铜、镍、钼。铜、镍、钼。(4)加入合金元素使表面形成完整的有保护性的腐蚀产物膜eg：钢中加Cu和P可提高大气腐蚀性能5-5-2金属耐蚀合金化机理金属耐蚀合金化机理(1)有序固熔体理论有序固熔体理论-n/8定律定律又称又称Tamman定律：金属定律：金属A在某种介质中稳定，而金在某种介质中稳定，而金属属B在某种介质中不稳定，并且金属在某种介质中不稳定，并且金属A和金属和金属B能生成能生成无限固熔体。若将金属无限固熔体。若将金属A加入到金属加入到金属B中，中，A组分

5、的保组分的保护作用并非逐渐地而是阶跃性地表现出来，一般是稳护作用并非逐渐地而是阶跃性地表现出来，一般是稳定组分定组分A的含量为的含量为1/8，2/8，4/8 n/8等原子分数时等原子分数时 eg：Cu-Au合金，当Au的质量分数为50%时，在90浓硝酸中的耐蚀性突增。Fe-Cr合金，Cr含量11.7%(1/8)以上时,耐蚀性提高(2)电子结构理论电子结构理论 过渡族金属在形成固熔体时原子内部的电子结构发生变化 eg：Fe-Cr合金，Cr原子3d层缺5个电子，从Fe原子夺取5个电子，使Fe原子转入钝态而耐蚀。(3)表面富集耐蚀相理论表面富集耐蚀相理论 合金中某一组分优先溶解，另一组分则富集在合金

6、表面eg：灰口铸铁和高碳钢在硫酸中腐蚀 富集相是否耐蚀主要取决于其能否生成完整的表面覆盖层和阳极相的钝化能力。分两种情况：合金基体为阳极，面积小的第二相为阴极合金基体为阳极，面积小的第二相为阴极硬铝腐蚀，CuAl2相在表面富集合金基体为阴极，少量的第二相或夹杂为阳极合金基体为阴极，少量的第二相或夹杂为阳极eg:10%(Ta+Nb)的钛合金,基体为阳极相,不耐蚀20%(Ta+Nb)的钛合金,基体为阴极相, 耐蚀 固熔体表面原子级的电化学不均匀性导致阳极选择性溶解，阳极性原子进入溶液，阴极性原子通过表面扩散迁移至晶核处重结晶形成完整致密的结晶层，提高合金的耐蚀性。(4)表面富集耐蚀组分形成完整结晶层理论表面富集耐蚀组分形成完整结晶层理论eg:Cu-Au合金， Cu-Ni合金(5)表面富集阴极性合金元素