金属电化学腐蚀原理.ppt

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1、海洋工程材料主讲人：黄翔中国海洋大学本科生课程第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.1什么是腐蚀（corrosion）？埃文斯：金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化学变化。方坦纳：金属腐蚀是金属冶金的逆过程。尤利格：物质（或材料）的腐蚀是物质（或材料）受环境介质的化学、电化学作用而被破坏的现象。曹楚南：金属腐蚀是金属材料由于受到介质的作用而发生状态的变化，转变成新相，从而遭受破坏（的现象）。第二章金属电化学腐蚀原理2.1.1什么是腐蚀？目前一致认可的定义是：材料腐蚀是材料受其周围环境介质的

2、化学、电化学和物理作用下引起失效破坏的现象。金属腐蚀是金属与周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。非金属腐蚀是非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理作用下，出现老化、龟裂、腐烂和破坏的现象。§2.1腐蚀的基本概念第二章金属电化学腐蚀原理2.1.2金属腐蚀的分类§2.1腐蚀的基本概念1.按腐蚀过程的历程分类：1）化学腐蚀（chemicalcorrosion）金属表面与非电解质发生纯化学反应而引起的损坏。通常在干燥气体及非电解质溶液（如石油、苯、醇等）中进行。特点：在腐蚀过程中，电子的传递在金属与

3、氧化剂之间进行，腐蚀不产生电流。例如，化工厂里的氯气与铁反应生成氯化亚铁。2）物理腐蚀（physicalcorrosion）金属由于单纯的物理溶解作用所引起的损坏。在液态金属中可发生物理腐蚀。例：用来盛放熔融锌的钢容器，由于铁被液态锌所溶解而损坏。第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.2金属腐蚀的分类1.按腐蚀过程的历程分类：3）电化学腐蚀（electrochemicalcorrosion）金属表面与电解质溶液发生电化学反应而产生的破坏，反应过程中有电流产生。电化学腐蚀至少有一个阳极反应和阴极反应，并有

4、流过金属内部的电子流和介质中的离子流构成电流回路。阳极反应：金属的氧化过程，金属失去电子而成为离子，进入溶液；阴极反应：氧化剂的还原过程，电子在阴极被氧化剂（氧气、H+）吸收。电化学与力学作用共同导致破坏：应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.2金属腐蚀的分类2.按腐蚀的形式分类：1）全面腐蚀（generalcorrosion）腐蚀分布在整个金属表面上，可以是均匀的，也可以是不均匀的。例：碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀。2）局部腐蚀（localizedcorrosion）腐蚀作用仅局

5、限在金属表面的某一区域，而表面的其他部分则几乎未被破坏。（1）无应力条件下的腐蚀形态：电偶腐蚀、小孔腐蚀（点蚀、坑蚀）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、剥蚀（层蚀）、丝状腐蚀等。（2）有应力条件下的腐蚀形态：应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、氢损伤等。第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.2金属腐蚀的分类2.按腐蚀的形式分类：2）局部腐蚀（localizedcorrosion）（1）无应力条件下的腐蚀形态：a.电偶腐蚀（galvaniccorrosion）：异种金属相互接触，在电解质介质中发生的电化学腐

6、蚀。例：普通碳钢与铜接触，共处于海水中的腐蚀。b.小孔腐蚀（pittingcorrosion，又称点蚀、坑蚀）：一种腐蚀集中于金属表面很小的范围内并深入到金属内部的腐蚀形态。小孔腐蚀发生于易钝化的金属，如不锈钢、钛、铝合金等。第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.2金属腐蚀的分类2.按腐蚀的形式分类：2）局部腐蚀（localizedcorrosion）（1）无应力条件下的腐蚀形态：c.缝隙腐蚀（crevicecorrosion）：当金属表面上存在异物或结构上存在缝隙时，由于缝内溶液中有关物质迁移困难所引

7、起缝隙内金属腐蚀的现象。例如，金属铆接板、螺栓连接的结合部等情况下金属与金属形成的缝隙，金属同非金属（包括塑料、橡胶、玻璃等）接触形成的缝隙，以及砂粒、灰尘、脏物及附着生物等沉积在金属表面上形成的缝隙等等。含氯溶液最易引起缝隙腐蚀。缝隙腐蚀的机理？第二章金属电化学腐蚀原理§2.1腐蚀的基本概念2.1.2金属腐蚀的分类2.按腐蚀的形式分类：2）局部腐蚀（localizedcorrosion）（1）无应力条件下的腐蚀形态：d.晶间腐蚀（intergranularcorrosion）:在金属晶粒未受到明显侵蚀情况下，在晶粒边

8、界上发生腐蚀，并沿着晶界向纵深发展的现象。晶间腐蚀的原因：晶界处存有杂质或合金偏析，如铝合金的铁偏析、黄铜的锌偏析、高铬不锈钢的碳化铬偏析等。e.选择性腐蚀（selectivecorrosion）:由于合金组分电化学性质的差异或合金组织的不均匀，造成金属中某组分或相优先溶蚀到电解质溶液中的现象。实例：黄铜脱锌、灰口铸铁的“石墨化”