材料腐蚀与防护第八讲课件.ppt

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1、第六章自然环境中的腐蚀6.1大气腐蚀6.2淡水和海水腐蚀6.3土壤腐蚀6.4微生物腐蚀6.1大气腐蚀世界上60%以上的钢材在大气环境中使用大气腐蚀损失占总腐蚀损失量>50%对于某些功能材料（微电子电路）、文物、装饰材料等，轻微大气腐蚀也不允许大气腐蚀（AtmosphericCorrosion）—金属材料暴露在空气中，由于空气中的水和氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀。最常见的大气腐蚀现象——生锈大气腐蚀属于液膜下的电化学腐蚀—区别于浸于电解质溶液中的腐蚀6.1大气腐蚀大气腐蚀以均匀腐蚀为主—也包括点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、微

2、动腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳等大气腐蚀环境大气环境不同　腐蚀严重性不同—与地域、季节、时间等条件有关—地表附近大气主要成分在全球范围内几乎不变—大气中的水蒸气含量随地域、季节和时间有所变化大气中的水汽是决定大气腐蚀速度和历程的主要因素–氧（参与电化学过程）–水分（水膜是电解液层）–其次是二氧化碳、二氧化硫、氯气等参与大气腐蚀过程的主要是–含水汽和氯化物大气–SO2与水汽共同作用加速腐蚀钢在海岸的腐蚀比在沙漠中大400-500倍工业区比沙漠区大气腐蚀大50-100倍大气腐蚀环境二氧化硫、硫化氢、氯气硫化物、氯化物、煤烟、尘埃等

3、杂质大大加速大气腐蚀乡村大气：清洁城镇大气：污染工业大气：SO2污染海洋大气：含氯化物大气腐蚀环境•大气腐蚀环境分类•全球大气污染日趋严重大气的近似组成(10oC，100KPa)根据Meetham.转引自《Corrosion》上卷P2.4成分克/米３重量％成分毫克/米３重量ppm氮(N2)87975氖(Ne)1412氧(O2)26923氪(Kr)43氩(Ar)151.26氦(He)0.80.7水蒸汽80.70氙(Xe)0.50.4二氧化碳0.50.04氢(H2)0.050.04杂质典型浓度，微克/米３二氧化硫(SO2)工业

4、区：冬天350，夏天100农村地区：冬天100，夏天40二氧化硫(SO3)大约为SO2含量的10％硫化氢(H2S)工业区：1.5~90城市地带：0.5~1.7农村地区：0.15~0.45春季测量数字氨(NH3)工业区：4.8农村地区：2.1氯化物(空气样品)内地工业区：冬天4.8，夏天2.7沿海农村区：年平均5.4氯化物(雨水样品)内地工业区：冬天7.9，夏天5.3沿海农村区：冬天57，夏天18毫克/升尘粒工业区：冬天250，夏天100农村地区：冬天60，夏天15大气的次要成分(杂质)根据Meetham.转引自Shreir

5、ed.《Corrosion》大气腐蚀的类型•干大气腐蚀•潮大气腐蚀•湿大气腐蚀I:干大气腐蚀δ=10~100ÅⅡ:潮大气腐蚀δ=100Å~1μmⅢ:湿大气腐蚀δ=1μm~1mmⅣ:全浸,δ>1mmδ•案例：–金属Cu、Ag等在含有硫化物污染了的空气中失泽干大气腐蚀•定义：在空气非常干燥的条件下，金属表面不存在液膜层的腐蚀•特点：–金属表面的吸附水膜厚度不超过10nm–没有形成连续的电解液膜（I区）–腐蚀速度很低，化学氧化的作用较大–在金属表面形成一层保护性氧化膜–水膜达几十到几百个水分子层厚，约10nm-1μm–形成了连续

6、的电解液薄膜（II区）–膜较薄，氧易于扩散进入界面–电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增大潮大气腐蚀δ•定义：大气中的相对湿度足够高（但低于100%），在金属表面存在着肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀•特点：•案例–铁在没有雨雪淋到时的生锈湿大气腐蚀δ•定义：空气湿度接近于100％，或当水以雨、雪、水沫等形式直接落在金属表面上时，金属表面便存在着肉眼可见的凝结水膜时发生的腐蚀–水膜较厚，约为1μm-1mm–随着水膜加厚，氧扩散困难–腐蚀速度下降（III区）•特点：水膜厚>1mm，相当于金属全浸于电解质溶液，腐蚀速度基本不变（IV区）

7、–纯水膜：导电性差?不足以强烈腐蚀–实际水膜：水溶性盐类、腐蚀性气体（CO2、O2、SO2）、汗液等大气腐蚀条件•电化学腐蚀的特殊形式–金属表面在潮湿的大气中?吸附一层很薄的水膜–当水膜达到20-30分子层厚时?电解液膜•液膜来源–水分（雨雪）直接沉降；–大气湿度或温度变化等原因引起的凝聚作用•液膜特性大气腐蚀条件–当金属表面处于比其温度高的空气中，空气中的水蒸汽将以液体凝结于金属表面上–结露是发生潮大气腐蚀的前提–空气温度在5-50oC范围内，气温剧烈变化达6oC左右时，只要空气相对湿度达到65%-75%就可引起结露现象

8、。–温差越大，引起结露的临界湿度就越低。–昼夜温差达6oC的气候，在我国各地十分常见。•液膜的产生：结露大气腐蚀条件–大气相对湿度>100％?水膜凝结–热带、亚热带及大陆性气候地区，气候变化剧烈?相对湿度<100%?也容易造成水分冷凝•空气中水分的饱和凝结大气腐蚀条件③物理吸附–水分与固体表面之间存在的