腐蚀与腐蚀控制原理-熊金平.ppt

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1、腐蚀与腐蚀控制原理熊金平北京化工大学材料科学与工程学院一、腐蚀的代价及防腐的意义普遍性：生活工农业生产；尖端科学国防工业；西部开发等，涉及国民经济各个领域。严重性：30%钢铁报废，若2/3可回收，10%永远流失。经济损失：全球7000亿美元/年（GNP)1-5%美国3000亿美元/年4%我国2800亿人民币（1998年）4%以上危害：消耗宝贵的资源和能源污染环境造成灾难性事故，危及人生安全限制新技术新工艺的实现，影响可持续发展腐蚀是一种自发性倾向腐蚀（氧化剂存在）冶金过程（加能量）腐蚀控制途径正确选材：金属、非金属介质处理：除去有害成分（去O2，去湿、改变pH）加缓蚀剂。电化学保护：阴极

2、保护（牺牲阳极，外加电流）阳极保护表面覆盖层：涂、镀、喷、衬、渗（耐蚀材料），氧化、磷化合理防腐设计：设备结构设计（局部、整体）生产工艺合理设计科学管理：专人负责，防腐设计、施工、维护操作规程，记录档案等金属化合物状态（矿物）（不稳定）（稳定）做好防腐工作原则：科学、合理，经济、可行，综合考虑注意：一种防腐措施不是万能的，不能够解决所有腐蚀问题一个腐蚀问题，不限于只用一种方法解决。正确选材、合理设计、精心施工、科学管理腐蚀控制的意义控制腐蚀、节约资源改善环境、保障安全、创造财富二、腐蚀的定义广义说：任何材料与环境作用造成的破坏（失效）。金属腐蚀更为重要金属腐蚀金属/环境变质、破坏腐蚀科学

3、研究目的探求材料腐蚀规律、揭示机理寻找有效的腐蚀控制途径开发各种测试技术、防腐措施适应可持续发展的需要难点多学科交叉领域材料、环境影响因素多自制模拟试验装置化学、电化学作用物理作用三、腐蚀的分类按机理分类电化学腐蚀化学腐蚀材料/电解质破坏材料/非电解质破坏（离子导电）特点特点①至少有2对以上电极过程分区进行①电子在界面同一地点交接②有电流产生②无电流产生③可与机械力、生物协同作用③低温腐蚀小，高温才有意义④一般腐蚀速度大④有少量水时即转化为电化学腐蚀FeFe2++2eH++eH电化学化学eFen+Oe按形貌分类全面腐蚀局部腐蚀●腐蚀分布在整个金属表面上●腐蚀主要集中于金属表面某一可以是均

4、匀、也可非均匀区域，其余部分几乎未被破坏。●危险小，可预测●危险性大，事先无征兆，不可预测。●设计时考虑腐蚀裕度即可●特殊腐蚀，如孔蚀、缝隙腐蚀●如碳钢在强碱、酸中的腐蚀晶间腐蚀、应力腐蚀破裂等。四、腐蚀热力学腐蚀发生的根本原因，材料所处环境中有氧化剂存在。1、腐蚀倾向大小的判断（热力学第二定律）<0自发进行Fe+2H+Fe2++H2=0反应平衡µ：00-84.94KJ0>0不能进行=-84.94KJ<0(自发进行)反应自发进行反应自发进行●●●●2、平衡电位与非平衡电位平衡体系平衡电极电位（稳定、可逆）●电极上仅一对电极过程进行MMn++ne●平衡时：平衡电位（Ee）物质交换平衡电荷交

5、换平衡交换电流密度（i0）●E~服从Nernst方程，E可测●金属浸在含本身离子的溶液中●平衡电位序表—电动序金属溶液MMn+非平衡体系稳定电位（不可逆、腐蚀电位）●电极上至少有二对电极过程进行MMn+D.eDM●稳定时：稳定电位（Ec）腐蚀电流密度（ic）●电极电位只能实测，不符合Nernst方程●金属浸在不含本身离子的溶液中●环境介质一定的条件下，腐蚀电位序表—电偶序D.e物质交换不平衡电荷交换平衡DMn+金属溶液ic3、电位—pH图根据化学热力学原理建立起来的一种电化学平衡图（E、pH、）。用途●了解腐蚀体系中各种平衡●预测金属腐蚀的倾向●指导选择腐蚀控制的途径如B腐蚀状态的控制途

6、径①使电位负移至1处，阴极保护②使电位正移至2处，阳极保护③pH升高至3处，钝化局限性Fe—H2O理论E—pH图●不表示速度问题●不表示钝化膜保护性能大小aB●pHEe稳定区(免蚀)1钝态3b2腐蚀经验电位—pH图五、腐蚀动力学—速度问题1、腐蚀原电池成因：电化学不均匀性（各处电位不等）ZnZnH2SO4H2SO4腐（纯）<腐（杂质Cu）类型：●微电池金属化学成分、组织结构、物理状态不同●宏电池浓度、温度不同，异种金属接触特点：●短路原电池●化学能变电能，只是变成热能散失●只是加速腐蚀如果没有氧化剂，腐蚀电池存在也不腐蚀●Cu●阳极(-)ZnZn2++2e●阴极(＋)2H++2eH22、

7、腐蚀电池的工作历程金属溶液阳极●阳极反应MMn++nene•Mn+Mn+●阴极反应D+ne[D•ne]●电流流动金属侧—电子溶液侧—离子neD[D•ne]阴极三个环节缺一不可，一个步骤停止进行，体系中材料不发生蚀。●阳极（氧化反应）电位较负，电流流出部分●阴极（还原反应）电位较正，电流流入部分腐蚀不可抗拒，但可增大阻力控制腐蚀速度。Ic●3、腐蚀速度与极化作用eIc阴极极化短路前阳ZnCu阴阳极极化短路后3%NaCl短路前短路后t腐