金属腐蚀与防护复习资料

1、金属腐蚀与防护复习资料第一章 绪论一、金属腐蚀研究的意义和重要性二、金属腐蚀的分类 按反应历程分类：、化学腐蚀；、电化学腐蚀；项目类别化学腐蚀电化学腐蚀介质干燥气体电解质驱动化学位电化学位腐蚀过程规律化学反应动力学电极过程动力学能量转换热能、化学能、机械能化学能、电能电子转换无有反应区分子的碰撞区在阴阳极区独立完成温度较高常温产物碰撞点上阴、阳极区 按腐蚀形态分类：、全面腐蚀；、局部腐蚀； 按腐蚀环境分类：、自然环境中的腐蚀：大气腐蚀；海水腐蚀；土壤腐蚀； 生物腐蚀；、工业环境中的腐蚀：电解质溶液中的腐蚀；工业水中的腐蚀；工业气 体中的腐蚀；熔盐中的腐蚀；三、金属腐蚀学的研究内容 研究并确定金

2、属材料和环境介质发生的物理化学反应的普遍规律 研究在各种条件下防止或控制金属腐蚀的方法与措施 研究金属腐蚀速率的检测技术和方法， 特别是现场快速检测和监控的方法： 研究评定金 属腐蚀的标准。第二章 金属电化学腐蚀热力学根据组成电池的电极大小， 可以把电池分为宏观电池和微观电池两类， 对于电极较大， 即用 肉眼可以观察到的电极组成的腐蚀电池称为宏观电池。 宏观电池常见的几种类型有： 不同 金属与其电解质溶液组成的电池； 不同金属与同一种电解质溶液组成的电池； 浓差电池； 温差电池。 由于金属表面的电化学不均匀性， 会在金属表面形成许多微小的电极， 由这 些微小电极形成的电池称为微观电池。 主要有

3、以下几种类型：金属表面化学成分的不均 匀性引起的微电池； 金属组织结构的不均匀性而构成的微电池； 金属表面物理状态的不 均匀性构成的微电池；金属的表面膜的不完整构成的微电池。第三章 金属电化学腐蚀过程动力学一、电极的极化现象 电极的极化：当有外电流通过电极 / 电解质溶液界面时，电极电位随电流密度改变所发 生的偏离平衡电极电位的现象。 电极极化的原因及类型 极化曲线及其测量二、电化学极化与浓度极化三、共轭体系与腐蚀电位 混合电位： 阴阳极化曲线相交于一点， 具有共同的电位， 相交点的电位是整个金属电极 的非平衡的稳定电位， 称之为混合电位； 当金属腐蚀时， 则称之为腐蚀电位或自然腐蚀电位。 对

4、应于腐蚀电位的电流密度称为腐蚀电流密度或自然腐蚀电流密度。 混合电位理论的两项简单的观点、任何电化学反应都能分成两个或更多的局部氧化反应和局部还原反应； 、在电化学反应过程中不可能有净电荷积累。 共轭体系： 在一个孤立的电极上同时以相同的速度进行着一个阳极反应和一个阴极反应 的现象叫做电极反应的耦合。 这两个耦合的反应又称为共轭反应， 相应的体系称为共轭体系。 如果进行的共轭反应是金属的溶解及氧化剂的还原， 其混合电位称为腐蚀电位。 在所接触的 腐蚀介质中发生腐蚀的金属或合金称为腐蚀金属电极。四、活化极化控制的腐蚀体系的极化行为 活化极化控制的腐蚀体系的极化行为：指腐蚀由电化学步骤控制的体系。

5、 阴极过程由浓度极化控制时腐蚀金属电极的极化 理想极化曲线与实测极化曲线、由单一反应的平衡电位做起始电位， 并忽略极化过程中其他次要因素的影响， 这样所得 到的电位 -电流曲线称为理想极化曲线。、通过外加电流实验测定的这种实际电极体系中的阳极极化曲线和阴极极化曲线， 称为实 测极化曲线。 表观极化曲线与真实极化曲线 、腐蚀金属电极的外侧电流密度与电极电位的关系曲线称为表观极化曲线。 、金属溶解反应的 -i 曲线称为真实极化曲线。、二者的区别：前者容易直接测得而后者往往不易直接测得。、二者的联系： 如果可以直接通过适当的实验手段测得两条真实极化曲线之一， 那么只要 再测定一下表观极化曲线，就可以

6、利用极化曲线分解的办法求得另一条真实的极化曲线。五、伊文思极化图及应用、腐蚀极化图又称为伊文思极化图，是一种电位-电流图，它把表征腐蚀电池特征的阴、阳极极化曲线画在同一张图上， 忽略电位随电流密度变化的细节， 将极化曲线画成直线的形 式。、伊文思腐蚀极化图主要由直线代替理想极化曲线， 用电流强度代替电流密度， 具有更大 的广泛性、 实用性和易用性， 在研究腐蚀问题及解释电化学腐蚀现象时， 使用和分析十分方 便。、伊文思极化图的应用：阴极过程控制的腐蚀过程； 阳极过程控制的腐蚀过程； 欧 姆电阻控制的腐蚀过程。混合控制的腐蚀过程。六、电化学腐蚀的阴极过程 概述、由阴极极化本质可知， 凡能在阴极上

7、进行得电子阴极还原反应的物质都能起到去极化剂 的作用。、几个重要的阴极过程：析氢腐蚀；吸氧腐蚀；溶液中阴离子还原反应；溶液中 某些阳离子的还原反应； 不溶性产物的还原反应； 溶液中的某些有机化合物可能的阴极 还原反应。 析氢腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的腐蚀。 吸氧腐蚀：以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀。第四章 均匀腐蚀和金属钝化项目类别均匀腐蚀局部腐蚀区域不分阴阳极阴阳极分开电位相等ca电池类型微观电池宏观电池影响破坏性大危害大一、均匀腐蚀的概念 均匀腐蚀与局部腐蚀 按照腐蚀的形态可将金属腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。 全面腐蚀可以是均匀腐 蚀，也可以是不均匀腐蚀。 均匀腐蚀的特征是腐

8、蚀破坏均匀地发生在整个表面上， 金属由于 腐蚀而普遍地减薄。二、均匀腐蚀速度的表示 平均腐蚀速度、重量法：失重=W0 W1 ， 增重=W2 W0；W0为试样原始重量；失重 St 增重 St 0W1 为试样清除腐蚀产、厚度法：失重 8.76d= 失重； d 表示采用平均厚度变化指标表示的金属的平均腐蚀速度，物后的质量； W2 表示未清除腐蚀产物时试样质量；表示试样的表面积；t 表示腐蚀时间。mm/年； 表示金属材料的密度， g / cm3 ； iA、容量法： 容量 = 0 ， 失重 = ；表示金属的相对原子质量， 容量 St 失重 nF移电子的物质的量； i 为腐蚀电流密度。 均匀腐蚀速度计算g

9、/mol ；n 表示反应中转因此，由上式可以看出icorr 的大小受阴阳极反应的交换电流密度、阴阳极反应的平衡电位和塔费尔斜率的影响。具体讨论如下：两个电极反应的平衡电位的差值 e,2 e,1 的差值越大， icorr 越大；因塔费尔斜率主要通过指数项来施加影响的，因此塔费尔斜率的数值越大， icorr 越小；阴阳极反应的交换电流密度增大都将使icorr 增大。、阴极由扩散控制条件下腐蚀速度计算： 腐蚀电流密度决定于去极化剂的极限扩散电流密 度。 金属的钝化、金属钝化现象金属钝化现象： 某些金属在特定介质中， 表面会发生耐腐蚀性能的突然转变， 如某些性质 的金属变得较不活泼；经过钝化现象的研究

10、， 归纳出钝化的金属腐蚀过程有如下几个特点： 金属处在钝化状态 时，腐蚀速度非常低； 金属发生钝化都伴随着电位的较大范围的正移； 金属发生钝化的 钝化现象只是金属表面性质的改变，是金属的界面现象。、阳极钝化采用外加阳极电流的方法，使金属由活性状态变为钝态的方法称为阳极钝化或电化学钝 化。金属表面状态的突变使金属溶解速度急剧下降的过程称为金属的钝化， 金属钝化后所获 得的高耐蚀性质，被称为钝性，金属表面钝化后所处的非活化状态，被称为钝态。金属在钝化现象出现之前，主要存在阳极的电化学极化和浓差极化。 阳极极化曲线被四个特征电位值即金属自腐蚀电位 corr 、致钝电位 pp 、维钝电位 p 及 过钝

11、化电位 pt 分成四个区域。、弗拉德电位与金属钝态的稳定性、腐蚀金属的自钝化腐蚀过程中， 在没有任何外加极化的情况下， 由于腐蚀介质中氧化性的去极化剂的还原而 促使金属发生钝化，称为金属的自钝化。为了产生并实现金属的自钝化现象， 介质中的氧化剂必须满足以下两个条件： 氧化剂的 氧化还原平衡电位要高于该金属的阳极致钝电位，即 0 pp ；氧化剂的还原反应的相 应的阴极电流密度或阴极极限扩散电流密度必须大于金属的致钝电流密度，即 i(iL ) ipp 。 金属在腐蚀介质中的钝化行为曲线， 随着介质的氧化性和浓度的不同可有如下情况： 氧 化剂的氧化性很弱；氧化剂的氧化性较弱或浓度不高，阴极、阳极极化

12、曲线有三个交点； 中等浓度的氧化剂；强氧化剂。氧对金属的腐蚀具有双重作用：氧一方面可做去极化剂，使金属溶解；另一方面，氧在一 定浓度下又可与溶解产物结合生成相应的钝化膜， 阻止金属进一步溶解而发生表面钝化， 起 到钝化剂的作用。、金属钝化理论成相膜理论： 金属的钝态是由于金属和介质作用时在金属表面上生成一种非常薄且致密的 覆盖性良好的保护膜， 这种表面膜是作为一个独立的相存在的， 它能够把金属与腐蚀介质机 械地隔离，从而使金属的溶解速度得以降低，使金属表面由活化状态变为钝化状态。吸附理论： 金属钝化并不需要在金属表面生成成相膜， 而只需在金属表面或部分表面生成 氧或含氧的粒子吸附层就可以使金属

13、表面进入钝态。 这些粒子吸附在金属表面上， 能够改变 金属 /溶液界面的结构，并使阳极的活化能显著提高而发生钝化。吸附理论认为，金属呈现 钝化现象是由于金属表面本身反应能力的降低，而不是由于膜的机械隔离作用。、影响金属钝化的因素金属及合金成分的影响；钝化剂的性质、浓度影响；活性离子对钝化膜的破坏作用； 介质温度对金属的钝化有很大影响。第五章 局部腐蚀一、电偶腐蚀 概述、当两种金属或合金在腐蚀介质中相互接触时， 电位较负的金属或合金比它单独处于腐蚀 介质中时腐蚀速度增大， 而电位较正的金属或合金的腐蚀速度反而减小， 得到一定程度的保 护，这种腐蚀现象称为电偶腐蚀，又称为接触腐蚀或异金属腐蚀。、在

14、电偶腐蚀现象中，电位较负的阳极性金属腐蚀速度加大的效应，称为电偶腐蚀效应； 而电位较正的阴极性金属腐蚀速度减小的效应，称为阴极保护效应。、需要注意的是：电偶腐蚀不单单指两种金属的接触造成的腐蚀，某些金属（如碳钢）与 某些非金属的电子导体（如石墨材料）相互接触时，也会产生电偶腐蚀。 电偶腐蚀的原理： 两种或两种以上的金属、 金属与非金属的电子导体、 同一金属的不同 部位， 在腐蚀介质中互相接触时由于存在腐蚀电位的不同， 将会构成宏观腐蚀电池， 成为腐 蚀电池的两个电极， 电子可以在两个电极间直接转移， 而这两个电极上进行的电极反应也将 进行必要的调整，以满足电极界面电荷的平衡关系。 宏观腐蚀电池

15、对微观腐蚀电池的影响、定义： 由于宏观腐蚀电池的作用将使微观电池的电流发生改变， 将这种效应称为差异效 应。如果宏观电偶腐蚀电池使内部腐蚀电池电流减少，则此效应为正差异效应；相反， 如果 引起内部腐蚀微电池电流增加，则称为负差异效应。、例证：正差异效应可以通过锌在稀硫酸中和铂接触的实验来验证。 影响电偶腐蚀的因素：、金属材料的电位差值；、极化作用；、阴阳极面积比。 防止电偶腐蚀的措施、组装构件应尽量选择在电偶序表中位置相近的金属； 、对于不同金属构成的结构部件应该尽量避免形成大阴极小阳极的接触结构； 、采用绝缘材料或保护性阻挡涂层分隔电偶腐蚀的接触部位；、采用电化学保护。二、点腐蚀 概述、定义

16、： 金属材料在腐蚀介质中经过一定的时间后， 在整个暴露于腐蚀介质中的表面上个 别的点或微小区域内出现腐蚀小孔， 而其他大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微， 且随着时 间的推移， 蚀孔不断向纵深方向发展，形成小孔状腐蚀坑，这种腐蚀形态称为点腐蚀， 简称 点蚀，也叫做小孔腐蚀或孔蚀。、主要特征： 通常发生在易钝化金属或金属表面上， 同时往往在腐蚀介质中存在侵蚀性 阴离子及氧化剂； 点蚀是一种外观隐蔽而破坏性极大的一种局部腐蚀形式； 蚀孔的阳极 溶解速度相当大且具有自动加速的特点；点蚀还能加剧其他类局部腐蚀。 点蚀发生的机理、点蚀的萌生： 金属表面在化学性质或物理性质上是不均匀的， 总是存在各种各样的

17、不 完整性；在溶液中存在有侵蚀性阴离子 （如氯离子）以及溶解氧或氧化剂存在， 氧化剂的 作用主要是使金属的腐蚀电位升高， 达到或超过某一临界电位。 这两个条件具备时就在钝化 膜上生成了活性的溶解点， 称为点蚀核。 除了氧化剂外， 使用外加的阳极极化方式也可以使 电位上升， 超过临界电位， 导致点蚀的发生。 这个临界电位被称为击穿电位或点蚀电位 b 。 、点蚀的生长：如果电位足够正， 以导致充分的酸化或侵蚀性阴离子的集聚，克服再钝化 的影响，促使点蚀孔的继续生长。 影响点蚀的因素、环境因素： 卤素离子及其他阴离子； 溶液中的阳离子和气体物质； 溶液的 pH 值； 温度的影响；介质流速。、材料因素

18、：金属本性；合金元素的影响；冷加工与热处理；显微组织；表面 状态。点蚀的控制：、选用点蚀缓蚀剂；、合理选择耐腐蚀材料；、电化学保护。三、缝隙腐蚀 概述、缝隙腐蚀是因金属与金属、 金属与非金属的表面间存在狭小缝隙， 并有腐蚀介质存在时 而发生的局部腐蚀形态。、特征： 不论金属或合金的电极电位是正还是负，都能够发生缝隙腐蚀，但是特别容易 发生在依靠钝化而具有耐蚀性的金属及合金上，越容易钝化的金属，对缝隙腐蚀就越敏感； 腐蚀介质可以是任何的侵蚀性溶液， 可以是酸性、 中性或碱性， 但是含有侵蚀性阴离子的 溶液更加容易引起缝隙腐蚀；与点蚀相比， 对同一种合金而言， 缝隙腐蚀更易发生， 即缝 隙腐蚀的临

19、界电位要比点蚀电位低。、机理： 若金属构成一定的缝隙结构， 缝内与缝外构成氧浓度差异宏观电池，又由于闭塞 电池的自催化作用使缝隙腐蚀加速，造成更加严重的破坏。、点蚀与缝隙腐蚀的区别： 点蚀可在周围腐蚀介质能自由到达的金属表面上的各种薄弱 点处萌生， 而缝隙腐蚀仅集中于体系的几何形状使介质的到达受到限制的这部分表面上， 即 发生在侵蚀性介质可以透入的间隙中； 缝隙腐蚀多数发生在氯化物溶液中， 也可发生在其 他腐蚀性液体中， 而点蚀通常局限在含有活性阴离子的介质中。几乎所有的金属或合金都会发生缝隙腐蚀， 而点蚀多数发生在容易钝化的金属和合金表面。点蚀可在静止的和运动的溶液中发生， 并可在金属表面上

20、的非均质处萌生， 例如非金属夹杂处、 晶界、位错露头处等。 而缝隙腐蚀容易在间隙中溶液静止的条件下发生， 也可由于金属镀覆层或涂层的微观缺陷而 萌生； 由于缝隙中溶液的不动性， 缝内溶液与外部本体溶液则交换困难， 因此， 在狭窄缝 隙中很快形成闭塞电池， 比未被腐蚀产物覆盖的缝隙中的电解液的成分变化得多， 缝隙腐蚀 的萌生电位也因而通常比点蚀更负。 在多数情况下， 缝隙腐蚀的萌生比点蚀更快。 在环形极 化曲线上的 p b 区间，对点蚀而言，原有点蚀可以发展，但不产生新的孔蚀，而缝隙腐 蚀在该电位区内，既能产生新的蚀坑，原有蚀坑也能发展。、影响缝隙腐蚀的因素：缝隙的几何因素；溶液中氧的浓度；温度

21、的影响； pH 值；溶液中氯离子浓度；腐蚀液流速；材料因素。、防止缝隙腐蚀的措施：合理设计与施工；阴极保护；合理选择耐蚀材料；应用 缓蚀剂。四、丝状腐蚀五、晶间腐蚀 概述：沿着金属的晶粒边界发生的局部选择性腐蚀称为晶间腐蚀，它是由于晶界和晶粒 之间的电化学的不均一性而造成的。 机理1、贫化理论：由于在晶界析出新相，造成在晶界的合金成分中某一种成分贫乏，进而使晶 粒和晶界之间出现电化学性质上不均匀，晶界因而遭受严重腐蚀。2、晶界区杂质或第二相选择溶解理论：由于在敏化温度（出现晶间腐蚀敏感性的温度称为 敏化温度）下晶界析出了 -相的缘故。 影响因素： 1、加热温度与时间的影响； 2 、合金成分的影

22、响； 3、防止晶间腐蚀的措施。六、应力作用下的局部腐蚀 应力腐蚀开裂1、概述：定义：是指受固定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的腐蚀介质中，由于腐 蚀介质与应力的协同作用而发生的脆性断裂现象，英文简称 SCC。产生条件：敏感材 料；特定环境；拉伸应力。 共同特征： 每种合金的应力腐蚀开裂只是对某些特定的 介质敏感， 而其他的介质中可能就不会发生应力腐蚀开裂的现象； 发生应力腐蚀开裂必须 要有应力存在，特别是拉伸应力；应力腐蚀开裂是一种典型的滞后破坏。2、应力腐蚀机理：阳极快速溶解理论：在发生应力腐蚀的环境里，金属通常是被钝化膜覆 盖，不与腐蚀介质直接接触，只有钝化膜遭受局部破坏后，裂纹才能形核

23、， 并在应力作用下 裂纹尖端沿某一择优路径定向活化溶解， 导致裂纹扩展， 最终发生断裂。因此，应力腐蚀经 历了膜破裂、溶解、断裂这三个阶段。3、防止应力腐蚀开裂的措施：控制环境；控制应力；改善材质；电化学保护。第六章 自然环境中金属的腐蚀一、金属在自然水中的腐蚀 海水腐蚀1、海水的性质：含盐量；电导率； 含氧量； pH 值； 温度； 流速； 海洋生物。2、海水腐蚀的电化学特征：与一般介质不同，海水电导率高，金属在其中既存在活性很 大的微观腐蚀原电池， 也存在活性很大的微观原电池； 除镁以外绝大多数金属的腐蚀是氧 去极化腐蚀，腐蚀速度受限于氧的扩散速度； 由于海水中氯离子含量很高，因此，大部分

24、的金属，如钢、铸铁在海水中不能建立钝态；海洋环境复杂，不同的海洋区域，金属的腐 蚀行为有较大不同。3、防止海水腐蚀的措施：根据腐蚀性能和结构使用性能要求合理选材；阴极保护； 表面覆盖层保护。二、土壤腐蚀1、金属的土壤腐蚀过程：阳极过程；阴极过程。2、土壤腐蚀的形式：腐蚀微观电池和腐蚀宏观电池：土壤中的腐蚀宏观电池主要有氧浓 差电池、盐浓差电池、酸浓差电池、温差电池、应力腐蚀电池等几种；由于杂散电流引起 的腐蚀；土壤中的微生物腐蚀。3、土壤腐蚀的影响因素：土壤电阻率；土壤含气（氧）量；土壤盐分；土壤pH值和温度。4、土壤腐蚀的防护措施：涂层保护；阴极保护：牺牲阳极阴极保护法；外加电流 阴极保护法

25、。三、大气腐蚀 大气腐蚀的分类： 1 、干的大气腐蚀； 2 、潮的大气腐蚀； 3、湿的大气腐蚀。 大气腐蚀的过程、机理和特征1、过程：水汽膜的形成：毛细凝聚的条件；吸附凝聚的条件；化学凝聚的条件； 湿膜的形成。2、机理：金属表面液膜厚度的大小，决定了干的、潮的、湿的三种类型大气腐蚀的机理。3、特征：一般电解液中腐蚀电池都是短路的，介质欧姆电阻很小，可以忽略不计。而在 极薄的电解液膜下， 欧姆电阻很大， 不可忽视；随着表面液膜厚度的变化，大气腐蚀的阴 阳极过程及影响因素也会发生变化； 由于液膜的氧和金属离子含量都很高， 金属离子水化 过程速度较慢， 使得阳极极化增大， 易钝金属可出现阳极钝化的特

26、征； 大气腐蚀形成的腐 蚀产物存留在金属表面，形成具有一定保护作用的腐蚀产物膜。 大气腐蚀的影响因素： 1、金属表面因素； 2 、大气的成分： SO2 ；尘粒；其他杂 质； 3、气候条件：大气的相对湿度；气温；温差；风向；风速。第七章 化工生产中的腐蚀一、化工生产中的腐蚀与防护二、无机化工生产中的腐蚀与防护 概述：无机化工生产包括酸、碱、盐的生产。 无机酸生产中的腐蚀与防护 、硫酸生产中的腐蚀与防护：对于硫酸浓度较大，而温度较低的一般都采用碳钢制塔体， 内衬耐酸砖板防腐。 对于酸浓度较低， 一般采用玻璃纤维增强的塑料制造， 或用硬聚氯乙烯 塑料制造。、硝酸生产中的腐蚀与防护： 硝酸浓度不高，设

27、备材料可采用低碳不锈钢；但是对于浓度超过 68.4% 的浓硝酸，不能使用不锈钢材料，一般使用高硅铁或钛合金材料。 氯碱工业中的腐蚀与防护、食盐水溶液的腐蚀与防护： 食盐水溶液的腐蚀主要是氧去极化腐蚀。 在食盐水溶液中碳 钢设备发生流水线腐蚀，这是由于在液面附近形成了氧浓差电池。、电解腐蚀与防护、氯的腐蚀与防护、碱液和固体碱生产中的腐蚀与防护： 碱液浓缩过程： 以三效顺流自然循环工艺流程为 例，在碱液蒸发过程中， 一效蒸发器可全部采用碳钢制造， 因为一效蒸发过程中碱液浓度较 低；二效蒸发器可采用碳钢壳体，换热管和管板采用不锈钢；三效蒸发器外壳体可用碳钢， 其他部位采用镍材料制造。 固体碱生产过程

28、： 无论碳钢还是不锈钢都不耐碱的腐蚀， 一般 使用镍材料。第八章 电化学保护一、概述、所谓电化学保护，是指通过改变金属的电位，使其极化到金属电位 -pH 图中的免蚀区或 钝化区，从而降低金属腐蚀速度的一种方法。、以常用的结构金属铁的电化学保护为例。在铁的电位 -pH 值简图上，铁的状态可以划分 为腐蚀区、免蚀区、钝化区和超钝化区四个区域，分别对应着热力学稳定态、腐蚀态、钝化 态和超钝化态四种状态。 对铁而言， 电化学保护有阴极保护和阳极保护： 首先可以通过阴极 极化， 使金属电位从腐蚀区或超钝化区负移至免蚀区或钝化区； 其次可以通过阳极极化， 使 处于腐蚀区的金属电位正移至钝化区；使处于腐蚀区

29、或超钝化区的金属免于腐蚀。二、阴极保护、原理： 通过对被保护结构施加阴极电流使其阳极腐蚀溶解速度降至最低。如果由外加电源向金属输送阴极电流， 则称为外加电流阴极保护法； 如果阴极电流由其他一种电位更负的 金属来提供，则称为牺牲阳极阴极保护法。2、对金属结构物实施阴极保护必须具备以下条件：腐蚀介质必须导电，并且有足以建立 完整阴极保护电回路的体积量； 金属材料在所处介质中应易于进行阴极极化， 即阴极极化 率要大，但在阴极极化过程中化学性质应稳定；被保护设备的形状、结构不宜太复杂。3、阴极保护的基本控制参数：最小保护电位；最小保护电流密度；4、外加电流阴极保护法 达到最小保护电位时金属所需的外加电

30、流密度称为最小保护电流密度； 要使金属得到完全的保护，必须将金属阴极极化到其腐蚀微电池阳极的平衡电位； 腐蚀产物的形态和腐蚀介质条件对保护电流密度的大小也有很大影响； 外加阴极极化有时会产生负保护效应，即使金属腐蚀更趋严重； 由于腐蚀介质本身存在或大或小的电阻， 因此在对金属实施阴极保护时， 介质中存在随保 护电流增加而增大的欧姆电压降， 使得实测的金属结构物的电位要比真正的金属结构物对介 质的电位负。5、外加电流阴极保护系统：直流电源；辅助阳极：要求：具有良好的导电性和较小 的表面输出电阻，极化小，排流量（在一定的电压下单位面积的阴极上能通过的电流）大； 阳极溶解速度低，耐蚀性好；可靠性高，

31、有足够的机械强度，耐磨，耐机械振动；成 本低，容易获得，方便加工；参比电极：要求：电极反应可逆；电极电位的温度系数 小，温度变化引起的电极电位变化速度快， 无电位滞后现象； 腐蚀介质与参比电极内溶液 无互相污染；电极坚固耐用，具有一定的机械强度，耐磨、耐冲刷，使用寿命长；电极 制造、维护和使用方便，价格便宜；其他装置还有阳极屏、电缆等。6、牺牲阳极阴极保护法基本原理： 牺牲阳极阴极保护的基本作用过程是： 当一电位较负的金属与被保护金属结构 连接时，两者构成宏观的腐蚀电池；其中电位较正的金属结构物成为宏观腐蚀电池的阴极， 而电位较负的金属成为阳极，结果前者将受到保护，而后者会加速腐蚀。牺牲阳极保

32、护系统由牺牲阳极、导线组成，此外还可能有填包料、绝缘垫、屏蔽层、接线 盒等辅助物件。牺牲阳极：具备的条件：足够负的电位， 在工作时保持足够大的驱动电压；较高的理 论发生电量，较高的电流效率； 较小的阳极极化率，容易活化， 可保证自身电位及输出电 流的稳定； 溶解均匀， 腐蚀产物松软易落， 不黏附于阳极表面形成高阻硬壳； 价格便宜， 来源充足，制作简便，腐蚀产物无公害。 常用的牺牲阳极材料主要有镁基合金、锌基合金 和铝基合金三大类。7、两种阴极保护方法的比较外加电流阴极保护法牺牲阳极阴极保护法需要外加电源无需加电源输出电流电压可调，可输出大的保护电流，阳极有较保护半径大驱动电压低，保护电流小且不

33、可调节，阳极有效保护半径小有可能造成过保护，对邻近金属结构物可能产生干扰一般不会造成过保护，对邻近金属结构物干扰小阳极数量少，保护电流可能分布不均匀，采用难溶或不溶性阳极，可长期保护阳极数量多，电流分布较均匀。阳极材料均易溶，需定期更换在恶劣环境中系统容易损伤或受干扰，系统安装、维护较复杂系统牢固可靠，不易受干扰和损伤，施工技术简单，无需专人管理投资费用高，并需要经常的操作费用单次投资费用低适用于有电源、介质电阻率大、条件变化大、使用寿命长的大系统适用于无电源、介质电阻率低、条件变化不 大、所需保护电流较小的小型系统或大型金 属构件的局部结构三、阳极保护 阳极保护的基本原理1、所谓钝态，是指金

34、属和合金在特殊条件下失去电化学活性，阳极过程首先受到由阻滞而 引起的高耐蚀状态。2、对易钝化金属施以对应的致钝电流，则金属表面生成一层钝化膜，使金属电位进入钝化 区，再用维钝电流将电位维持在这个区段内， 保持金属表面的钝化膜不消失， 则金属的腐蚀 速度会大大降低，即达到了对金属阳极保护的目的，这就是阳极保护的基本原理。3、为了判断某种金属结构是否可以采用阳极保护，首先要用恒电位方法对此种金属进行稳态阳极极化曲线的测量。对于不存在钝态的不能用阳极保护法进行保护。 阳极保护的基本参数： 1、致钝电流密度； 2、维钝电流密度； 3、钝化区电位范围。 阳极保护系统一般由直流电源、 在一定的阴极极化电位

35、下性能稳定， 泛，价格便宜，加工方便。 阳极保护的应用：特别注意书本辅助阴极、 导线和参比电极组成。 对辅助阳极的要求是： 不腐蚀或腐蚀量很小； 具有足够的强度和刚度； 来源广163 页的表 8-11 ：阳极保护的实例。四、阴极保护与阳极保护的比较阳极保护阴极保护有条件无条件电解腐蚀，维钝电流可代表腐蚀速度不产生电解腐蚀，保护电流不代表腐蚀速度可加速腐蚀电位偏离，降低保护效果强氧化介质可用大电流强氧化介质需大电流，无实用价值无氢脆可产生过保护，有氢脆阳极阴极得到保护在强腐蚀介质中受限，因阳极溶解优先采用阴极保护，对易发生氢脆金属则用阳极保护第九章 缓蚀剂一、概述 缓蚀剂研究的发展概况 缓蚀剂的

36、基本概念： 1 、缓蚀剂的定义：以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。2、缓蚀效率：失重法： 0 100% ；腐蚀速度法： 0 100% ；电化学000ic i c法： c 0 c 100%。其中 0 为未添加缓蚀剂条件下，金属材料的腐蚀速度； 为添加 ic0缓蚀剂条件下，金属材料的质量；0 为未添加缓蚀剂时，金属材料的腐蚀速度；ic0 为未添 加缓蚀剂时，金属的腐蚀电流密度。 缓蚀剂的分类： 1 、按化学组成可分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂；2、按电化学作用机理可分为阴极型缓蚀剂、阳极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂；3、按金属

37、表面层结构可分为氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂和吸附型缓蚀剂。二、缓蚀剂的作用机理 缓蚀剂的电化学机理1、阳极型缓蚀剂的缓蚀机理：阳极抵制型缓蚀剂的缓蚀机理：生成钝化膜；阻滞阳极 过程。 作为缓蚀剂必须具有如下条件：从热力学考虑，氧化还原电位必须足够高；从动力学考虑， 氧化还原反应的速度必须足够快。 沉淀膜型缓蚀剂的缓蚀机理： 由于这些物 质本身没有氧化性， 必须在溶液中有氧存在的条件下才能对金属起缓蚀作用。 它们是能和金 属表面阳极溶解下来的金属离子生成难溶的化合物， 这些难溶物质以沉淀的形成覆盖在阳极 表面，或者形成致密完整的氧化膜，起到修复阳极氧化膜的破损处，2、阴极型缓蚀剂的缓蚀机理：

38、阴极去极化型缓蚀剂作用原理：加入阴极缓蚀剂后，只改变了阴极反应过程， 而阳极过程不发生变化。 沉淀膜型缓蚀剂： 这类缓蚀剂的阳离子向腐 蚀体系的阴极区迁移， 和阴极反应的产物发生反应生成氢氧化物或难溶的沉淀膜， 阻碍氧向 阴极区的扩散， 抑制氧在阴极的还原反应，使阴极反应的过电位提高， 降低腐蚀速度， 达到 缓蚀的目的。提高阴极反应过电位缓蚀剂。除氧剂型缓蚀剂。3、混合型缓蚀剂的缓蚀机理：生成沉淀膜；生成大的胶体物质。 缓蚀剂的吸附机理1、物理吸附（是由静电引力和范德华力引起的） ：金属表面荷电状态； 缓蚀剂的分子结 构；2、化学吸附 （是金属和缓蚀剂之间形成了配位键） ：供电子型缓蚀剂； 供

39、质子型缓蚀剂。三、缓蚀作用的影响因素 金属材料的影响： 1 、金属材料的种类； 2、金属材料的纯度； 3、金属材料的表面结构状 态。 介质的影响： 1、介质的种类； 2 、介质的浓度； 3、介质的流速：在静止状态时，缓蚀 剂扩散缓慢，不能均匀地分散在介质中，影响缓蚀效果；一般情况下，介质流速增加，腐 蚀率下降，甚至加速腐蚀；某些缓蚀剂的浓度不同时，介质流速的影响也不同。 温度的影响： 1、缓蚀效率随温度升高而降低； 2 、温度升高有一定限度； 3、温度升高缓 蚀效率增加。 缓蚀剂浓度的影响： 1 、缓蚀剂浓度增加，缓蚀效率增加； 2 、缓蚀效率与缓蚀剂浓度之 间有一极限值； 3、缓蚀剂浓度不足

40、时，加速腐蚀。四、缓蚀剂的应用 缓蚀剂在酸洗过程中的应用： 1、金属的酸洗和金属腐蚀； 2 、酸稀溶液：无机酸（硫酸、 硝酸、盐酸）和有机酸（柠檬酸、氨基磺酸、草酸）； 3、用于酸洗的缓蚀剂。 水处理缓蚀剂的应用： 1、水处理的必要性； 2 、水处理缓蚀剂：钝化膜型、沉淀膜型、 吸附膜型； 3、水处理缓蚀剂的发展。第十章 防腐蚀表面层技术一、金属镀层防护技术 金属镀层的分类： 1 、电化学沉积镀层； 2 、热浸镀层。 电镀技术 化学镀 热浸镀层 二、金属表面转化层技术 金属的氧化技术1、概述：金属的氧化技术分为化学氧化技术和电化学氧化技术。化学氧化技术是通过化学 氧化反应使金属表面生成氧化层的过程。 电化学氧化技术是在特定的介质与条件下通过对金 属施加外电流，