试论金属在各种环境中的腐蚀ppt课件.ppt

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1、钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?4.1金属在大气中的腐蚀4.金属在各种环境中的腐蚀4.金属在各种环境中的腐蚀4.1金属在大气中的腐蚀大气腐蚀：金属材料在大气条件下发生化学或电化学反应引起材料的破损称为大气腐蚀。大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是非常必要的。1.大气腐蚀的分类大气的主要成分不变，

2、只有水分含量随地域、季节、时间等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三类：(1)干大气腐蚀：干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层时的腐蚀。特点：在金属表面形成不可见的保护性氧化膜(1~10nm)。如铜在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。4.金属在各种环境中的腐蚀4.1金属在大气中的腐蚀1.大气腐蚀的分类(2)潮大气腐蚀：潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于100％的大气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层(10nm~1um)发生的腐蚀。例如，铁即使没受雨淋也会生锈。(3)湿大气腐蚀：湿大气腐蚀指金属在相对湿度大于10

3、0％的大气中，表面存在肉眼可见的水膜(1um~1mm)发生的腐蚀。如：水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上。2.大气腐蚀机理大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合电化学腐蚀的一般规律。（1）大气腐蚀的电化学过程当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要是氧去极化。在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。当液膜增厚，相当于湿的大气腐蚀时，氧到达金属表面有一个扩散过程，因此腐蚀过程受氧扩散过程控制。因此潮的大气腐蚀主要受阳极过程

4、控制，而湿大气腐蚀主要受阴极过程控制。阴极过程：阳极过程：（2）锈蚀机理在锈层内阳极反应发生在金属/Fe3O4界面上：阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上：可见锈层参与了阴极过程，图4-1为Evans锈层模型图。由图可见锈层内发生→的还原反应，锈层参与了阴极过程。碳钢锈层结构一般分内外两层。内层紧靠钢和锈的界面上，附着性好，结构较致密，主要由致密的带少许Fe304晶粒和非晶FeOOH构成；外层由疏松的结晶α-FeOOH和γ-FeOOH构成。.图4-1Evans锈层模型示意图3.工业大气中金属腐蚀特点工业大气中的SO2、N

5、O2、H2S、NH3等都增加大气的腐蚀作用，加快金属的腐蚀速度。图4-2示出了抛光钢片在纯净空气中，含SO2的空气及含有固体杂质的空气中腐蚀随相对湿度增加的试验结果。图4-2抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿度的关系A-纯净空气B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2E-烟粒+0.01﹪SO21)空气非常纯时，腐蚀速度相当小，随着湿度增加仅有轻微增加。3.工业大气中金属腐蚀特点工业大气中的SO2、NO2、H2S、NH3等都增加大气的腐蚀作用，加快金属的腐蚀速

6、度。图4-2示出了抛光钢片在纯净空气中，含SO2的空气及含有固体杂质的空气中腐蚀随相对湿度增加的试验结果。图4-2抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿度的关系A-纯净空气B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2E-烟粒+0.01﹪SO22)在污染的空气中，空气的相对湿度低于70％时，即使是长期暴露，腐蚀速度也是很慢的。但有SO2存在时，当相对湿度略高于70％时，腐蚀速度急剧增加。图4-2抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿度的关系A-纯净空气B-有（NH4）SO

7、4颗粒，无SO2C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2E-烟粒+0.01﹪SO23)被硫酸铵和煤烟粒子污染的空气加速金属腐蚀。可见：在污染大气中，低于临界湿度时，金属表面无水膜，化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很小；高于临界湿度时，由于水膜的形成，发生了电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增加。大气中SO2对不耐H2SO4腐蚀的金属，如Fe、Zn、Cd、Ni的影响十分明显，如图，碳钢的腐蚀速度随大气中SO2含量呈直线关系上升。SO2促进金属大气腐蚀的机制，主要有两种方式：①认为部分SO2在空气中能直接氧化成S

8、O3，SO3溶于水后形成H2SO4。②认为有一部分SO2吸附在金属表面上，与Fe作用生成易溶的硫酸亚铁，FeSO4进一步氧化，并由于强烈的水解作用生成了H2SO4，H2SO4再与铁作用，按这种循环方式加速腐蚀。图4-3大气中SO2含量对碳钢腐蚀的影响4.影响大气腐蚀的因素及防