《耐蚀性机理分析》PPT课件

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1、耐蚀性机理分析主要内容掌握金属耐蚀合金化的途径、单相合金的n/8定律掌握一些主要合金元素对耐蚀性的影响了解常用结构材料的耐蚀性及选材原则1一、纯金属的耐蚀特性1.金属热力学稳定性纯金属的热力学稳定性，可按标准电位值来判断。第一节金属耐蚀合金化原理22.金属的钝化某些金属在一定条件下，可发生钝化而耐蚀，常见的有：Ti、Nb、Al、Cr、Mo、Mg、Ni、Fe等。钝化环境为：一般为氧化性介质，但不含有卤素离子。这些金属往往是合金添加元素。3.腐蚀产物膜的保护性除钝化外，有些金属还会形成腐蚀产物膜这类机械钝化膜。3二、金属耐

2、蚀合金化的途径若材料耐腐蚀，则其腐蚀速度应降低，从腐蚀电化学角度讲，应降低电池的初始电动势或提高反应阻力（PK+PA+R）。1.提高金属的热力学稳定性向纯金属中加入热力学稳定性高的合金元素，提高合金的电极电位，进而提高合金整体的耐蚀性。通常加入的金属为：Cu、Au、Ni等贵金属。2.减弱合金的阴极活性主要用于阴极控制的腐蚀过程。4减小阴极面积——减少合金中的阴极相，阴极极化加强。加入析氢超电位高的合金元素——降低合金在酸中的腐蚀程度。3.减弱合金的阳极活性这是耐蚀合金化措施中最有效、应用广泛的方法。减小阳极相的面积当合

3、金基体是阴极，而某些成分是阳极时，采用这种方法。这样若能进一步减小微阳极的面积，则可加大阳极极化电流密度，增强阳极极化。实际上，这种合金极少见。5加入易钝化的金属工程上广泛采用的是碳钢及铁基合金，为提高耐蚀性，往往向其中加入易钝化元素，Al、Ni、Cr等提高合金整体钝化性能。如，向铁中加入18%左右的Cr，8%左右的Ni制得不锈钢。加入阴极合金促进阳极钝化对于可钝化材料，加入强阴极性元素，由于阴极反应过程加剧，促使腐蚀电流增大，随着电流不断增大，阳极不断极化，电位变正进入钝化区，阳极出现钝化现象，其腐蚀电流急剧下降，达

4、到防腐目的。这种方法极具前途。64.使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜加一些元素使合金表面生成致密的腐蚀产物膜，增大电阻，阻碍腐蚀过程的进行。如：钢中加入Cu、P，促进生成非晶态羟基氧化铁FeOx·(OH)3-2x。三、单项合金的n/8定律此定律是塔曼在研究单项合金的耐蚀性时，发现其耐蚀能力与固溶体成分之间存在一种特殊关系：n/8定律。7塔曼（GustavTammann，1861～1938）德国化学家、金属物理学家。在无机化学、物理化学和金属学等方面都有成就。首先他提出玻璃为过冷液体的原理。对晶核生成和晶体的生成方面曾发

5、表过系统的论述，并确定晶核数目和晶核生长速度以及与过冷度之间的关系。此外他对合金的相平衡及溶液的蒸气压等方面也作了深入的研究。8n/8定律：在给定介质中一种耐蚀组元和另一种不耐蚀组元组成的固溶体合金，其中耐蚀组元的含量等于12.5%、25%、37.5%、50%.......的原子分数，即1/8、2/8、3/8……n/8时，合金的耐蚀性将出现突然的阶梯式升高，合金的电位也随之升高。其中n称为稳定性台阶。典型例子Cu-Ni合金在氨溶液中的耐蚀性02550750.40.30.20.1Ni%腐蚀速度/（g/m2·h）9注意：n

6、/8定律并非通用定律，不是所有固溶体合金在任何介质中都服从n/8定律。n/8定律也适用于多元系统的固溶体合金。定律是基于大量实验数据提出的，尚无合理的理论解释。10四、一些主要合金元素对耐蚀性的影响1.Cr铬是热力学不稳定、容易钝化的金属。当加入铁基合金后，会在很大程度上表现出铬的耐腐蚀性。当介质具有一定的氧化能力时，铬可钝化，合金的耐蚀性随铬含量提高而增强。在还原性介质及氧化能力弱的介质中，随合金中铬量增高腐蚀速度反而加大。铬的钝化环境是不含卤素的氧化性介质。作为添加元素，它可将这种性质带入合金。如18-8不锈钢。1

7、12.Ni镍也是热力学不够稳定金属，但强于铬和铁。其钝化倾向强于铁但弱于铬。Fe-Ni合金在H2SO4、HCl、HNO3中的腐蚀速率随含量增加而减小。显然，这不是镍的钝化作用，而是镍使合金的热力学稳定性大大增强，由于镍的稳定性强于铁。这样的耐蚀作用，对氧化性和还原性介质都有效。Ni实际上常与Cr配合使用加入Fe中，得到不锈钢，使不锈钢综合了Cr的良好钝化特性和Ni的对还原介质的耐蚀性。12加入Ni获得不锈钢的主要目的是获得奥氏体组织，保证材料具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、低温韧性等。Ni的含量增加，同时也会增

8、大不锈钢的晶间腐蚀倾向，所以应合理控制Ni的含量。3.MoMo能促进Cr不锈钢、Cr-Ni不锈钢、Ti基合金、Ni基合金的钝化。是这些钢中的重要添加元素。Mo使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子引起的孔蚀。Mo抗孔蚀主要是生成氧化物，它较稳定，不易与Cl-作用；或者生成MoO42-离子，它是很有效的孔蚀缓蚀剂。13Mo对不锈钢耐应力