金属防腐蚀理论及其控制复习总结

1、1、腐蚀：工程材料和周围环境发生的相互作用而破坏2、耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力.Aw 、.AhV -/ p ,s .ttVp =8.76_ A .icornF3、腐蚀性：指环境介质腐蚀材料的强弱程度4、均匀腐蚀速度的表示方法：失重腐蚀速 度；年腐蚀深度；V-与Vp之间的换算5、 腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池；特点：1.阳极反应 都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏 2.反应最大限度的不可逆 3.阴、阳极短路, 不对外做功6、 腐蚀电池特点；1、阳极反应都是金属的氧化反应，造成金属材料的破坏；2、反应是以最大限度的不可逆方式进行；3、阴，阳极短路，不对外

2、做功。7、 腐蚀电池的工作环节 ：1.阳极反应通式：MetMen+ne可溶性离子，如 Fe-2e= Fe2+8、 ； 2.阴极反应通式：D+me = D.me 2H+2e = H2析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路 金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移9、形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应 力和形变不均匀；“亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异； 温度差异10、电极：金属浸于电解质溶液中所组成的系统。11、电位；金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为。12、平衡电位：当电极反应

3、达到平衡时， 电极系统的电位称为平衡电位，记为Ee意义：当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。|E（r/O）_e。十RT Ln【°*enF Rb13、Nernst 公式11、非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统电位称为非平衡电位12、 标准电位：电极反应的各组分活度（或分压）都为1,温度为时，平衡电位 Ee等 于E0, E0称为标准电位。13、平衡电位的意义：平衡电位总是和电极反应联系在一起的。当电极系统处于平衡电位时电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相之间物质的过程和电荷的

4、迁移都是平衡的。13、 电动序：将各种金属的标准电位 E0的数值从小到大排列起来，就得到 “电动序”。14、腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位15、 电偶序：在某给定环境中，以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低，依次排列的顺序16、 电化学腐蚀倾向的判断：自由焓准则 当厶G<0，则腐蚀反应能自发进行。愈大则 腐蚀倾向愈大。当 G= 0，腐蚀反应达到平衡。当 G> 0,腐蚀反应不能自发进行17、电位比较准则G nF ； = -nF (Eec - Eea)腐蚀反应G 0 ； Eec > Eea判断电化学腐蚀倾向的电位比较准则：如果Eea < Eec,则电化学腐蚀能够发

5、生。差值（Eec - Eea）愈大，腐蚀的倾向愈大18、 用电位一pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径：19、极化：电极上有电流通过时，电极电势偏离其平衡值的现象。20、去极化：在电解质溶液或电极中加入某种去极剂而使电极极化降低的现象21、过电位：描述电位偏离 Ee的程度，即极化的程度。22、 极化值：电极上有电流通过时，电极电势偏离其平衡值的值 E23、 Evans极化图的作法，用 Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素。24、 活化极化:电子转移步骤的阻力所造成的极化叫做活化极化，或电化学极化；浓度极化: 液相传质步骤的阻力所造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化i .i _i .i0 ex

6、p 一25、判断电极反应极化控制类型的条件:26、过电位和电极反应速度的关系：27、动力学方程28、极化曲线：描述电极电势与通过电极的电流密度之间关系的曲线。29、Tafel方程式的数学形式、图形表示、适用条件和应用：30、 交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等, 此时按两个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电 流密度31、极限扩散电流密度的计算：id=nFDCb/ S32、 均匀腐蚀的腐蚀电位：金属在均匀腐蚀体系中的电极电位33、 腐蚀电流密度：当金属腐蚀时，则称之为腐蚀电位或自然腐蚀电位。对应于腐蚀电位的 电流密度称为腐蚀电流密度或自然

7、腐蚀电流密度34、电极反应的耦合，混合电位，电流加和原理的应用：在混合电位E，一个电极反应按阳极反应方向进行，一个电极反应按阴极反应方向进行，其速度相等， 称为电极反应的耦合。Eea < E < Eec,E是这一对电极反应的共同极化电位，称 为混合电位。Ecor介于Eea和Eec之间。电流加和原理(1)自然腐蚀状态；在 腐蚀电位Ecor，阳极反应速度和阴极反应速度相等。即总的氧化反应速度等于总的还原反应速度。这是金属表面无电荷积累这一要求的必然结果。(2)极化 状态：在极化状态，阳极反应速度和阴极反应速度不再相等，其差值等于外加 极化电流密度。即电流加和原理35、均相腐蚀电极极化状

8、态下的电位、电流关系，活化极化腐蚀体系的动力学方程式和极化图，阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制体系的动力学方程和极化图36、 实测极化曲线与真实极化曲线：真实极化曲线 表示腐蚀电极各个电极反应的的速度与 电位之间的关系； 实测极化曲线 表示外加极化电流密度与电位之间的关系37、 强极化意义：在强极化时，过电位与电流密度(即电极反应速度)的对数成线性关系；微极化意义：平衡电位Ee附近的极化曲线可以看做直线，用直线斜率来确定Rf38、 用极化电阻Rp和法拉第电阻 Rf求icor和i0方法：Rf=(d?/di)Ee=RT/nfiO ; Rp=(d?/di)Ecor= 3 a ( C/

9、a+ ) .1/icor39、 复相电极的电位和电流关系：电位关系：两种不同金属相互接触，将彼此极化，电位 都发生变化。腐蚀电位高的受到阴极极化，电位下降，极化值小于零；低的反之。极化 以后的混合电位用 Eg表示。电流关系：复相电极上总的阳极电流等于总的阴极电流， 因而不会造成电荷的积累。40、 用活化极化腐蚀体系的理论说明析氢腐蚀的特点：阴极极化控制。其特点是腐蚀电位Ecor与阳极反应平衡电位 Eea靠近。对这种类型的腐蚀体系，在阴极区析氢反应交换 电流密度的大小将对腐蚀速度产生很大影响；当 iaO << ic0，才会出现 阳极极化控制。 只有当金属在酸溶液中能部分钝化，造成阳极

10、反应阻力大大增加，才能形成这种控制类型。有利于阳极钝化的因素使腐蚀速度减小；阴阳极极化程度差不多，称为混合控制。其特点是：腐蚀电位离阳极反应和阴极反应平衡电位都足够远，即Eea << Ecor << Eec。对于混合控制的腐蚀体系，减小阴极极化或减小阳极极化都会使腐蚀电流密度增大41、用阳极反应受活化极化控制，阴极反应受浓度极化控制腐蚀体系的理论说明吸氧腐蚀特点：在一定范围内金属本身的性质和热处理情况对腐蚀速度影响很小；腐蚀速度与溶液pH值无关；在微电池腐蚀情况下，微阴极区数目的增加对金属腐蚀速度影响很小。42、析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较比较项目析氢腐蚀吸氧腐蚀去极化剂的

11、 性质氢离子以对流、扩散和电迁移 方式传质，扩散系数大氧分子以对流和扩散传质，扩散系数小去极化剂的 浓度浓度大在中性水溶液中的饱和浓度为10-4moi/L阴极反应产 物氢气，析出时对溶液附加搅拌水分子或氢氧根离子，主要以扩散的形式 离开金属表面，无搅拌作用腐蚀的控制 类型阴极的活化极化控制氧浓差控制合金元素或杂质的影响影响显著影响较小腐蚀速率的 大小单纯的析氢腐蚀速率大单纯的吸氧腐蚀速率小43、金属钝态的特征：（1）腐蚀速度大幅度下降 （2）电位强烈正移（3）钝化膜的稳定性（4） 钝化只是金属表面性质的改变 。44、 阳极钝化体系的阳极极化曲线，单位区间及钝化参数：阳极钝化的阳极极化曲线（1）

12、AB段，称为活性溶解区阳极反应式 女口Fe> Fe2+ + 2e（2）BC段，称为钝化过渡区阳极反应式 女口 3Fe + 4H2O >Fe3O4 + 8H+ + 8e（3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化区阳极反应式如2Fe + 3H2O > Fe2O3 + 6H+ + 6e（4）DE段，称为过钝化区阳极反应4OH->E 02 + 2H2O + 4e钝化参数 致钝电流密度，i致i致表示腐蚀体系钝化的难易程度。致钝化电位，Ep阳极极化的极化电位超过 Ep才能使金属钝化。（3）维钝电流密度，i维i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。（4）钝化区电位范围钝化区电位范围愈宽，表明金属

13、钝态愈稳定。45、几种钝化体系的极化图46、 Flade电位：在金属由钝态转变为活态的电位衰减曲线上，"平台”对应的电位称为Flade电位，记为Ef。Flade电位表征金属由钝态转变为活态的活化电位。Ef愈低，表示金属钝态愈稳定；意义：如果金属钝化是由于表面生成氧化物膜，钝态向活态转变是氧化物47、4&49、50、51、52、53、54、55、56、57、5859、还原所造成。那么 Flade电位和钝化电位，以及氧化物生成平衡电位应当相同高温氧化倾向的判断，氧化物的分解压和电动势的应用应向逆自由焓准则2Me + O2 = 2MeO （高温 ）G < 0,金属发生氧化。=

14、0,反应达到平衡。，金属不可能发生氧化；反方向进行，氧化物分解。.：GP MeORTIn二 exp(P MeORT氧化物分解压准则PO2PMeOG<0, 金属能够发生氧化。PO2_R/leOG = 0,反应达到平衡。P°2 < P/eO，G>0，金属不可能发生氧化，而是氧化物分解。氧化物的分解压和电动势的计算，它们与温度和氧压的关系：对一种金属氧化物来说,分解压随温度升高而增大，因此，在氧压不变时，高温氧化倾向随温度升高而减小。氧化膜具有保护性的条件，p B的含义：体积条件（P-B比）氧化物体积VMeO与消耗的金属体积VMe之比常称为P-B比。因此P-B比大于1是氧

15、化物具有保护性的必要条 件。其他条件：（1）膜有良好的化学稳定性。致密、缺陷少，蒸汽压低（2）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固（3）膜与基体金属的热膨胀系数差异小。两类氧化膜的缺陷，缺陷浓度对氧化速度的影响：氧化膜的缺陷为间隙锌离子和自由电子；影响：阳离子空位减少、电子空位增多，使膜的导电性提高，氧化速度下降；阳 离子空位增多、电子空位减少，使膜的导电性降低，氧化速度增大局部腐蚀：局部腐蚀是指金属表面局部区域的腐蚀破坏比其余表面大得多，从而形成坑洼、沟槽、分层、穿孔、破裂等破坏形态。电偶腐蚀：异金属组合构成电偶腐蚀电池，阳极性金属（腐蚀电位较低的金属）的腐蚀 速度增大，发生加速腐蚀破坏，叫

16、电偶腐蚀，或异金属接触腐蚀。晶间腐蚀：晶间腐蚀指腐蚀主要发生在金属材料的晶粒间界区，沿着晶界发展，即晶界区溶解速度远大于晶粒溶解速度选择性腐蚀：选择性腐蚀包括成分选择性腐蚀和组织选择性腐蚀；前者指单相合金中的各组分不是按合金成分比例溶解， 而是某一种组分发生优先溶解；后者指多相合金中某 一种组织发生优先腐蚀。孔蚀：孔蚀即小孔腐蚀，亦称点蚀。腐蚀破坏形态是金属表面局部位置形成蚀孔或蚀坑， 一般孔深大于孔径缝隙腐蚀：缝隙腐蚀是指腐蚀破坏发生在金属表面上的缝隙部位，在缝隙内区域，腐蚀 破坏形态可以是蚀孔，蚀坑，也可能是全面腐蚀应力腐蚀：应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造成的金属破坏磨损腐蚀：高速流

17、动的腐蚀介质（气体或液体）对金属材料造成的腐蚀破坏叫做磨损腐蚀， 简称磨蚀，也叫做冲刷腐蚀电偶腐蚀的影响因素：腐蚀电位差、极化性能、阴、阳极表面面积比S1/S2、溶液导电性60、电偶腐蚀集氧面积原理：偶接后阳极相 M2的腐蚀速度与阴极相 M1的面积成正比;r=S1/S261、 孔蚀和缝隙腐蚀的影响因素：孔蚀：金属材料、环境、缓蚀性阴离子、PH值、温度、流动状态；缝隙腐蚀：金属材料、环境62、 孔蚀和缝隙腐蚀的比较：相同之处：首先，耐蚀性依赖于钝态的金属材料在含氯化物的溶液中容易发生，造成典型的局部腐蚀。其次，孔蚀和缝隙腐蚀成长阶段的机理都可 以用闭塞电池自催化效应说明；不同之处：第一，孔蚀的闭

18、塞区是在腐蚀过程中形成的，闭塞程度较大；而缝隙腐蚀的闭塞区在开始就存在，闭塞程度较小。第二，孔蚀发生需 要活性离子（如Cl-），缝隙腐蚀则不需要。第三，孔蚀的临界电位Eb较缝隙腐蚀临界电位Eb高，Eb与Erp之间的差值较缝隙腐蚀小（在相同试验条件下测量），而且在Eb 与Erp之间的电位范围内不形成新的孔蚀，只是原有的蚀孔继续成长，但在这个电位范围内，缝隙腐蚀既可以发生也可以成长。63、 用特征电位表示孔蚀和缝隙腐蚀倾向 ：Eb称为击穿电位，Erp称为孔蚀保护电位。Eb， Erp正值越大，Eb和Erp相差越小，则金属材料发生孔蚀倾向越小，耐孔蚀性能越好。64用闭塞腐蚀电池理论说明发生局部腐蚀环境

19、条件的典型例子：（1）缝隙内氧的贫乏（2）金属离子水解、溶液酸化 3）缝隙内溶液pH值下降，达到某个临界值，不锈钢表面钝 化膜破坏，转变为活态，缝隙内金属溶解速度大大增加。（4）上述过程反复进行，互相促进，整个腐蚀过程具有自催化特性。65、 说明发生局部腐蚀材料条件的典型例子：66、不锈钢敏化处理和贫铬理论：不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理以后发生的，使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处理叫做敏化热处理。贫铬理论：不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀，可以用贫铬理论解释67、SCC的特征，最常见的合金环境组合， 临界电位和临界应力。主要是合金发生 SCC, 纯金属极少发生。（2）对环境的选

20、择性形成了所谓“SCC的材料一环境组合” 。（3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。（4）裂缝方向宏观上和拉引力垂直，其形态 有晶间型，穿晶型，混合型。（5） SCC有孕育期，因此 SCC的破断时间tf可分为孕育期，发展期和快断期三部分。（6）发生SCC的合金表面往往存在钝化膜或其他保护膜，在大多数情况下合金发生SCC时均匀腐蚀速度很小，因此金属失重甚微。最常见的合金-环境组合：奥氏体不锈钢在氯化物溶液中，铜合金在含氨环境中，碳钢在高温浓碱溶液中；临界电位：材料开始发生破裂时的电位。临界应力：b低于某个临界值 b th时，材料不发生破裂，b th称为SCC临界应力68

21、、磨损腐蚀的影响因素，临界流速，发生湍流腐蚀和空泡腐蚀的原因：影响：（1）耐磨损腐蚀性能与它的耐蚀性和耐磨性都有关系。（2）表面膜的保护性能和损坏后的修复能力，对材料耐磨损腐蚀性能有决定性的作用。（3）流速对金属材料腐蚀的影响是复杂的。只有当流速和流动状态影响到金属表面膜的形成、破坏和修复时，才会发生磨损腐蚀。（4）液体中含有悬浮固体颗粒（如泥浆、料浆）或气泡，气体中含有微液滴，都使磨损腐蚀破 坏加重。临界流速：在溶液速度超过某个定值时，腐蚀速度迅速增大，这个定值所在的速度就是这种材料在这种溶液中的临界流速。湍流腐蚀：高速流体或流动截面突然变化形成了湍流或冲击，对金属材料表面施加切应力，使表面

22、膜破坏。湍流形成的切应力使 表面膜破坏，不规则的表面使流动方向更为紊乱，产生更强的切应力， 在磨损和腐蚀的协同作用下形成腐蚀坑。空泡腐蚀：空泡腐蚀又叫气蚀、穴蚀。当高速流体流经形状复杂的金属部件表面在某些区域流体静压可降低到液体蒸气压之下，因而形成气泡，在高压区气泡受压力而破灭。气泡的反复生成和破灭产生很大的机械力使表面膜局部毁坏，裸露出的金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面可再鈍化， 气泡破灭再使表面膜破坏69、不锈钢敏化处理：使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处理。70、发生局部腐蚀的条件：1、金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均一性，因而形成了可以明确区分的阳极区和阴极区，它们遵循不同的电化学反

23、应规律。2、阴极区和阳极区的电化学条件差异在腐蚀过程中一直保持下去。71、腐蚀控制：调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属设备结构或零部件保持其强度和功能，不致发生腐蚀而劣化甚至损坏，以实现长期安全运行。72、腐蚀控制的目标：使金属设备、结构或零部件的腐蚀速度保持在一个比较合理的，可以 接受的水平。73、腐蚀控制的途径1、热力学控制（电化学腐蚀历程）2、阴极控制3、阳极控制4、欧姆电阻控制降低体系的腐蚀倾向增大阴极反应阻力增大阳极反应阻力增大电流回路的欧姆电阻74、全面腐蚀控制1、腐蚀控制包括设计,制造，贮运安装，操作运行，维护五个方面；2、腐蚀控制应当从教育入手，普及腐蚀与防护科技知识；以

24、科研为先导，提供先进的防腐技术; 以科学管理为保证，简历必要的组织和规章制度；做好经济评价，求得最佳经济效益。75、典型金属材料的耐蚀性能:碱溶液一一镍和镍合金硝酸一一不锈钢浓硫酸一一碳钢氢氟酸蒙乃尔合金稀硫酸一一铅盐酸一一哈氏合金汞污染一一铅 还原性和非污染溶液一一铜氧化性溶液含铬的合金强氧化性溶液钛76、阴极保护（原理）：金属一电解质溶解腐蚀体系阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化 反应过电位减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。77、 阳极保护（原理）：对具有活态 一钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度就会大大降低，这种防护方法称为阳极保护。78、直流电源可选用 蓄电池，整流器，直流发电机。7