不同金属材料酸碱介质腐蚀研究开题报告

1、吉林化工学院 材料科学与工程学院 毕业论文开题报告吉林化工学院 材料科学与工程学院毕业论文开题报告不同金属材料酸碱介质腐蚀研究Different metal materials under the acid and alkali medium corrosion research学生学号： 10150111 学生姓名： 宋 扬 专业班级： 材料化学1001 指导教师： 张福胜 职 称： 教 授 起止日期： 2014.2.242014.3.15 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology1课题来源及选题的目的和意义课题来源：教师科研课题名称

2、：不同金属材料酸碱介质腐蚀研究选题的目的及意义：材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。从日常生活到交通运输、机械、化工、冶金，从尖端科学技术到国防工业，凡是使用到材料的地方，都不同程度地存在着腐蚀问题。腐蚀给社会带来巨大的经济损失，造成了灾难性事故，耗竭了宝贵的资源与能源，污染了环境，阻碍了高科技的正常发展。而金属材料是人类历史上应用最为广泛，作用最为明显的材料之一，对推动社会进步与文明发展做出了巨大的贡献。进入工业化社会的今天，金属材料在酸碱介质中的腐蚀与防护则是工业生产是否安全、国民经济是否能稳健发展的不可回避的关键性问题。本论文即在于研究不同金属材料在酸碱介质下的腐蚀与防护，探讨如何减少金

3、属浪费。我们为什么要注重金属的腐蚀与防护？材料腐蚀给国民经济带来的巨大损失表1 世界上一些国家的金属材料腐蚀导致经济损失的统计数据国家时间年腐蚀经济损失占国民经济总产值/%美国1949年55亿美元4.91975年820亿美元4.211995年3000亿美元1998年2757亿美元英国1957年5亿英镑1969年13.65亿英镑3.5日本1975年25509.3亿日元1997年39376.9亿日元苏联20世纪70年代中期130140亿卢布1985年400亿卢布联邦德国19681969年190亿马克3.01982年150亿马克瑞典1986年350亿瑞典法郎印度19601961年15亿卢布19841

4、985年400亿卢布澳大利亚1973年4.7亿澳元1982年20亿美元捷克1986年150亿捷克法郎以金属材料为例，据一些工业发达国家统计，每年由于腐蚀而造成的经济损失约占国民经济生产总值的2%4%。美国1975年因腐蚀造成的经济损失约为700亿美元，约占国民生产总值的4.2%，而1982年高达1 260亿美元；英国1969年腐蚀损失为13.65亿英镑，占国民生产总值的3.5%；日本1976年腐蚀损失为92亿美元，占国民生产总值的1.8%；前苏联1967年腐蚀损失为67亿美元，占国民生产总值的2%；前联邦德国1974年腐蚀损失为60亿美元，约占国民生产总值的3%。据我国1995年统计，腐蚀损失

5、高达1 500亿元人民币，约占国民生产总值的4%。目前，全世界每年因腐蚀造成的经济损失已高达7 000亿美元。腐蚀事故危机人身安全腐蚀引起的灾难性事故屡见不鲜，损失极为严重。例如2013年11月22日凌晨3点，位于青岛市黄岛区秦皇岛路与斋堂岛路交汇处，中石化输油储运公司潍坊分公司输油管线破裂，当日上午10点30分许，黄岛区沿海河路和斋堂岛路交汇处发生爆燃，同时在入海口被油污染海面上发生爆燃。事故共造成62人遇难，136人受伤，直接经济损失7.5亿元。而且，由于意外事故而引起的停工、停产所造成的的间接经济损失，可能超过直接经济损失的若干倍。腐蚀耗竭了宝贵的资源据统计，全世界每年由于腐蚀而报废的金

6、属设备和材料相当于金属年产量的10%40%，其中2/3可再生，而1/3的金属材料被腐蚀后无法回收。我国目前年产钢量以1亿吨计，则每年因腐蚀消耗掉的钢材近一千万吨。可见，腐蚀对自然资源是极大的浪费，同时还浪费了大量的人力和资源。腐蚀引起的环境污染也是相当严重的由于腐蚀增加了工业废水、废渣的排放量和处理难度，增多了直接进入大气、土壤、江河及海洋中的有害物质，因此造成了自然环境的污染，破坏了生态平衡，危害了人民健康，妨碍了国民经济的可持续发展。而环境的污染则对材料的腐蚀起到反作用。如80年代，外国学者估算因酸雨带来的直接经济损失大约每人12美元，在中国，1987年对碳钢材料及表面镀锌与涂漆由于酸雨腐

7、蚀而造成的西南两省（四川和贵州）直接经济损失估算为3.71亿元，占两省生产总值（当时为1648.35亿元）的0.23%。2本课题所涉及的内容国内外研究现状综述腐蚀的定义有：因材料与环境反应而引起的材料的破坏和变质;除了单纯机械破坏以外的材料的一切破坏;冶金的逆过程。定义是将腐蚀的定义扩大到整个材料领域。20世纪50年代以来，随着非金属材料的迅速发展和使用，其破坏现象日益增多和严重。因此，将金属腐蚀与非金属腐蚀统一在一个定义之内。该定义可用于塑料、混凝土、橡胶、木材和油漆等的老化和损坏。 定义旨在区别于单纯机械破坏，如机械断裂与应力腐蚀破裂、磨损和磨蚀。 定义是指在自然界金属通常以矿石形式存在,

8、如多数铁矿石含有铁的氧化物。冶金过程则是将矿石中氧化物还原为金属并将金属精炼或合金化成为金属材料。当钢铁腐蚀时，生成铁锈，其主要成分是水合氧化铁。可见,钢铁的腐蚀过程就是将金属氧化为矿石或化合物，是冶炼的逆过程，即回到它的自然存在状态。随着非金属材料在工业中大量的应用，非金属材料的腐蚀失效现象也日益严重，譬如油漆、塑料、橡胶和合成材料的老化和早期损伤等。实际上，金属和非金属腐蚀环境和条件以及腐蚀原理上具有很大的差异。 通常把金属腐蚀定义为:金属与周围环境介质之间发生化学和电化学作用而引起的变质和破坏。碳钢在大气中生锈，钢质船壳在海水中的锈蚀,地下输油钢质管线在土壤中的穿孔，热力发电站中锅炉的损

9、坏以及轧锅过程中氧化铁皮的生成，金属机械和装置与强腐蚀性介质(酸、碱和盐)接触而导致损坏等等都是最常见的腐蚀现象。显而易见，金属要发生腐蚀需要外部环境，在金属表面或界面上发生化学或电化学多相反应,使金属转化为氧化（离子） 状态。因此,金属在环境中构成的腐蚀体系中发生的化学和电化学反应就是金属腐蚀学的主要研究内容。断裂（fracture）是指金属材料与构件受力超过其弹性、塑性极限而发生的损坏。譬如， 机械断裂、脆性断裂、延性断裂等，它使构件丧失原有的机械功能而失效。磨损 (wear)是指金属材料与其他物体相互作用，因机械摩擦而引起的磨耗。例如,发动机活塞的磨损，车轮与轨道之间的磨掼。由于金属腐蚀

10、的现象与机理比较复杂，因此金属腐蚀的分类方法也是多种多样的，至今尚未统一。以下只介绍常用的分类方法。按照腐蚀环境分类，可分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀和土壤腐蚀等等。这种分类方法是不够严格的，因为土壤和大气中也都含有各种化学物质。不过这种分类方法可帮助我们大体上按照金属材料所处的周围环境去认识腐蚀的规律。根据腐蚀过程的特点，金属的腐蚀也可以按照化学、电化学和物理腐蚀三种机理分类。具体的金属材料是按照哪一种机理腐蚀，主要取决于金属表面所接触的介质种类（是电解质、非电解质还是液态金属？）。金属的电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏。任何一种按电化学机理进行的腐蚀

11、反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。阳极反应是金属离子从金属转移到介质中和放出电子的过程，即阳极氧化过程。相对应的阴极反应便是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子的还原过程。例如碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区铁被氧化成Fe2+离子，所放出的电子自阳极（Fe）流自钢中的阴极（Fe3C）上被H+离子吸收而还原成氢气，即： 阳极反应：FeFe2+2e 阴极反应：2H+2eH2 总反应： Fe+2H+Fe2+H2由此可见，与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于它的腐蚀历程可分为两个相对独立并且可同时进行的过程。由于在被腐蚀的金属表面上一般具有隔离的阳极

12、区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。这种因电化学腐蚀而产生的电流与反应物质的转移可通过法拉第定律定量的联系起来。由上所述，电化学腐蚀的机理，实际上是一个短路了的伽伐尼（Galvani）原电池的电极反应的结果，这种原电池又称为腐蚀原电池。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在各种电解质水溶液中，在大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀皆属此类。 电化学作用既可单独造成金属腐蚀，也可和机械作用、生物作用共同导致金属的腐蚀。当金属同时受到电化学作用和固定拉应力作用时，将发生应力腐蚀破裂。应力腐蚀破裂的例子很多，例如碱液蒸发器的腐蚀，奥氏体不锈钢在含氯

13、物水溶液的高温环境中非常容易发生应力腐蚀破裂。在高温减水溶液、常温的硫化氢、含连多硫酸的水溶液、高温高压水、高温的硫化物纸浆制造业等介质中，奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂已成为工业上的问题。金属在交变应力和电化学的共同作用下，将产生腐蚀疲劳（例如螺旋桨轴、泵轴的腐蚀）。金属的疲劳极限因此大为降低，固可过早的破裂。金属若同时受到电化学和机械磨损作用、则可发生磨损腐蚀。例如管道弯头处和热交换器管束进口段因受液体湍流的作用而发生冲击腐蚀；又如告诉旋转的螺旋桨和泵的叶轮由于在高速流体的作用下产生了所谓空穴。空穴会周期性的产生和消失，当它消失时，因周期高压形成很大压力差。在靠近空穴的金属表面发生“水锤”作用

14、，破坏了金属表面的保护膜，加快了金属的腐蚀，故称为“空穴”或“空化”腐蚀。3本课题有待解决的主要关键技术问题(1)金属氧化膜的处理： 例如：在稀硫酸中由于铅表面生成了层致密井结合牢固的硫酸铅保护膜，因而具有特别髙的耐蚀性能。但是在温度较高的稀硫酸中则不存在此类问题。而一些金属在常温下即可与稀硫酸发生腐蚀反应。所以既要保证实验条件的同一性，又要处理金属的氧化膜成为实验的技术问题之一。(2)氧气对实验的影响： 有些金属如钢在水和氧同时存在的情况下易发生电化学腐蚀，本实验采用蒸馏水作为空白介质，隔离氧气（空气）成为本实验所需处理的问题。(3)微生物对实验的影响： 有些微生物形成的生物膜会对钢铁等金属

15、的腐蚀起到一定的干扰作用，在实验之前，可对样品进行高温杀菌处理。4课题研究的内容和实施方案主要研究内容201不锈钢在酸介质下的耐腐蚀程度拟采用的研究方法、技术路线在碱性中的腐蚀在水溶液中生成OH-离子的化合物统称为碱。根据它们离解出OH-的能力有强碱和弱碱之分。碱溶液一般比酸对金属的腐蚀性小，因为在碱溶中金属表面生成难溶的氢氧化物或氧化物而起保护作用；在碱溶液中的电极电位比酸溶液中的电极电位负，与金属间的电位差小，腐蚀动力小。例：碱溶液比酸对金属的腐蚀要小得多，如在酸中无耐腐蚀性的铁和钢在碱溶液中却十分稳定，如图，为铁的腐蚀速度随pH值变化的曲线。在pH=49时，腐蚀速度与pH无关，这是因为腐

16、蚀过程受氧的扩散过程所控制，而氧的溶解度和扩散速度基本上与pH无关，当pH=914时，因致钝电流随pH增大而减小故，于是铁处于钝态，表面形成Fe(OH)3膜，腐蚀速度随之下降，氧还原扩散电流大于致钝电流。当pH>14，氢氧化铁膜转变为Na2FeO2腐蚀速度增加。所以硅钢在87以下，浓度为50%的NaOH是耐腐蚀的，但碱液中含有氧化物时，钢就不易钝化，易形成局部腐蚀。镍和镍基合金、奥氏体不锈钢耐腐蚀性是好的，此外，铝、锌、锡、铅也具有显著的耐腐蚀性。在水溶液中生成氢氧离子OH化合物统称为碱。根据它们在水溶液中离解出OH的离解度大小而分为强碱和弱碱。碱溶液一般比酸对金属的腐蚀性要小，其原因主

17、要有两方面：一是在碱溶液中，金属表面容易钝化或生成难溶性的氢氧化物或氧化物；二是在碱溶液中，氧电极电位与氢电极电位比在酸介质中的电位更负，因此腐蚀电池的“推动力”比酸介质中小（引阴极与阳极之间电位差小）。在常温下，碱溶液中常用的材料是碳钢和铸铁。图1.1示出铁的腐蚀速度与溶液pH值的关系。从图中可见，当pH值在49之间时，腐蚀速度几乎不变，pH值在914时，铁的腐蚀速度大大降低。当碱的浓度继续增高，腐蚀速度再次增加。主要是由氢氧化铁膜转变为可溶性的铁酸钠(Na2FeO2)所致。在室温下，这种腐蚀速度并不大，但在较高的温度和浓度下，腐蚀加剧。图1.1 铁的腐蚀速度与溶液pH值的关系在热碱溶液中，

18、如果存在较大应力，还会发生一种危险的应力腐蚀破裂现象，称为碱脆。碳钢、低合金钢、不锈钢可能发生碱脆。图1.2及图1.3分别示出碳钢及奥氏体不锈钢的脆性和碱液的浓度及温度的关系。图1.2 钢在碱液中的应力腐蚀区 图1.3不锈钢的碱脆与碱浓度与温度的关系碱腐蚀性还和碱金属的种类有关，通常认为碱金属的原子量越大，腐蚀性越强。即腐蚀性按LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH的顺序渐次增强。碱溶液中共存离子的种类对碱腐蚀有很大影响。如溶有氯酸盐时，会阻碍金属钝化，而NaNO。可促使金属钝化。镍及其镍合金对于高温、高浓度的碱耐蚀性很好，通常用于最苛刻的碱介质条件。由于镍在碱中具有极低的腐蚀率及抗应

19、力腐蚀的特性，使镍成为处理强碱用途广泛的材料。但在高浓度(NaOH75%98%)、高温（300)的苛性钠或苛性钾介质中，最好使用低碳镍，否则会发生晶间腐蚀和应力腐蚀。奥氏体不锈钢在碱液中耐蚀性很好，随镍含量的增加，耐蚀性提高，但钼可使耐蚀性下降。锌、锡、铝、铅等两性金属在碱中腐蚀性显著。钛、银、锆、钽等特殊金属在碱液中耐蚀性并不好，尤其是钽的腐蚀性很差，尤其在热浓的碱中。铸铁在较宽范围的浓度与温度的NaOH中是耐蚀的。近年来发展的高纯高铬铁素体不锈钢具有优良的耐蚀性能，有取代传统镍材的趋向。在酸性中的腐蚀酸是一类能在水溶中电离,形成H3O+离子化合物的总称.一般用H+代表H3O+。氧化性酸与非

20、氧化性对金属的腐蚀情况大不相同，在腐蚀过程中，非氧化性酸的特点是腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。氢化性酸的特点是阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀（如硝酸根还原成亚硝酸根）。因此酸溶液的腐蚀性一方面与酸的强弱，即氢离子的浓度有关，同时也与酸的阴离子的氧化能力有关。例：（以硫酸为例） 纯净的硫酸是无色、无味；粘滞状的液体。市售硫酸通常浓度为98。高浓度的硫酸是一种强氧化剂，它能使不少具有钝化能力的金属进入钝态，因而这些金属在浓硫酸中腐蚀速度很低。低浓度的硫酸则没有氧化能力，仅有强酸性的作用，其腐蚀性很大。硫酸的腐蚀性取决于许多因

21、素，最主要的是温度与浓度，然而其它的一些因素如氧化还原剂的存在、流速、悬浮固体物等；也能影响硫酸对各种材料的耐蚀性。铁在硫酸中的腐蚀速度与浓度的关系见图1.8。在稀硫酸中，腐蚀速度随硫酸浓度的增大而增加，当H2SO4达到50%时，由于钝化作用，腐蚀速度迅速下降，最后达到最低值。但酸浓度超过100以后，随过剩SO3含量的增加，腐蚀速度又开始增大，在一定浓度时出现第二个最大值，SO3含量继续增加，腐蚀速度又下降。图1.4 铁在硫酸中的腐蚀速度与浓度的关系作为耐硫酸用的材料，广泛被采用的金属是铅和铅合金以及碳钢。它们的耐蚀性范围刚好可以相互补充。分别使用这两种材料就可以适应硫酸的广泛的浓度和温度范围

22、。图1.4表示了铁的腐蚀速度与硫酸浓度的关系。由图可见，低于70浓度的硫酸对碳钢的腐蚀极严重，而碳钢在室温下对高于70浓度的硫酸却有足够好的耐蚀性，因此钢铁材料可用于制造浓度为70100的浓硫酸的储罐与运输管线。而浓度小于70的硫酸可以用铅制的设备储运。碳钢通常也可以用于浓度超过101的中温发烟硫酸，但应注意两个问题：一是硫酸是一种强吸水剂，暴露于空气中会因吸水而自动稀释，从而进入高腐蚀区；其二是钢铁材料在硫酸中所生成的粘附性良好的硫酸盐保护膜(FeSO4)易受溶液流动冲刷等机械作用而破坏。钢和铅之所以耐硫酸腐蚀，都是因为表面上生成粘结性好的FeSO4或PbSO4保护膜，这些硫酸盐膜在强氧化性

23、环境中被氧化，通常变为钝态的氧化膜。表1.5 硫酸输送管的寿命与硫酸浓度（用质量分数表示）的关系硫酸的质量分数流速/m*s-1寿命/a0.930.1100.980.3150.931.150.931.7580.932.0380.982.01.50.993.61图1.5 铁的腐蚀速度与硫酸浓度的关系流速对腐蚀速度有很大影响，表1.5示出了输送硫酸时流速对钢管寿命的影响。浓硫酸中充气对钢的腐蚀没有影响，因为浓酸本身就具有氧化性。浓酸中带进空气泡时，空气泡沿着管子顶部流动则会产生冲刷破坏作用。铅在低浓度硫酸中，腐蚀速度小于0.1mma，但随温度和浓度增加，腐蚀速度上升。在浓酸中腐蚀很快，这是因为硫酸铅

24、表面膜溶于浓酸。过去一个时期曾认为在硫酸浓度小于85的范围内铅有很好的耐蚀性，故曾得到广泛应用，然而目前由于铅太软，有毒以及焊接困难等原因，已很少使用。 另一个常用于硫酸中的材料是高硅铸铁，含有约145Si的铸铁对于各种浓度的硫酸在沸点以下的各个温度范围内都有极好的耐蚀性。图1.6为高硅铸铁的等腐蚀图，腐蚀速度通常小于0.13mma。但高硅铸铁不宜用于发烟硫酸中(亦即浓度100以上的酸)。高硅铸铁在硫酸中于表面生成了一层耐磨性很好的钝化膜，甚至在磨蚀十分严重的酸性泥浆中也能使用，可用于制造泵；阀、换热器、硫酸浓缩器加热管、槽出口等等。其缺点为硬而脆，不耐剧烈的温度变化。Durimet20合金是

25、为了在硫酸中使用而发展起来的一种铸态合金，它可用于硫酸的全部浓度范围，在发烟硫酸中的耐蚀性也非常好。其成分为：<0.07C，29Cr，20Ni，3.25Cu，2.25Mo。硫酸对不锈钢的腐蚀作用与酸中共存的氧化剂有很大关系。在不含别的氧化剂的硫酸中，能够自钝化的范围仅限于低浓度的稀硫酸和具有氧化性的高浓度的硫酸。在中间浓度的范围内，必须在硫酸中有溶解氧或与其它氧化剂共存的条件下，才能发挥不锈钢的钝态耐蚀性。图1.7表示188不锈钢在5H2SO4，60时的阳极极化曲线和钢表面上的Fe3+离子阴极极化曲线。Fe3+的浓度为0054gL时，不锈钢处于稳定的钝态，耐蚀性良好；Fe3+的浓度为0.

26、01gL时，不锈钢不能自钝化而处于活化态，因而不耐蚀。因此，不锈钢在硫酸中的耐蚀性取决于不锈钢本身的阳极溶解行为及共存的氧化剂的阴极还原行为的相对关系。在中等浓度的稀硫酸中，对奥氏体不锈钢而言，只有含Mo的奥氏体不锈钢才是可用的，其中性能较好的有OCr23Ni28N03Cu3Ti。 图1.6 在硫酸中高硅铸铁的腐蚀与浓度和温度的关系 图1.7 18-8不锈钢在硫酸中的阳极极化曲线及Fe3+的阴极极化曲线 某些镍基合金，如哈氏合金825(Hastelloy825)可以在一个很宽的浓度范围内应用于硫酸介质中。铜与铜基合金一般不太应用于硫酸，它们对氧化性条件很敏感。铝青铜因有较好的耐磨蚀性，适用于炼

27、油厂处理含碳质泥渣的硫酸的设备。锆可应用于热硫酸介质中，但硫酸浓度不得高于60。由此可见，金属腐蚀的防护对于国家与社会的发展都是十分必要的。而研究不同金属在酸碱介质下的腐蚀既符合我国工业化快速发展的现状，又能提高我们对金属腐蚀机理的理解，从而进一步了解材料的结构与性能。运用全面腐蚀的方式来腐蚀试样，再运用减重法测算试样的腐蚀速率。自然界中大多数金属通常是以矿石形式存在，即以金属化合物的形式存在。例如铁在自然界中多为赤铁矿，其主要成分是Fe2O3，而铁的腐蚀产物铁锈，其主要成分也是Fe2O3。可见，铁的腐蚀过程就是金属铁回复到它的自然存在状态（矿石）的过程。但若要从矿石冶炼金属，则需要提供一定量

28、的能量（如热能或电能）才可完成这种转变。所以金属状态的铁和矿石中的铁存在着能量上的差异，即金属铁比它的化合物具有更高的自由能。所以金属铁具有放出能量而回到热力学上更稳定的自然存在形式氧化物、硫化物、碳酸盐及其他化合物的倾向。由铁矿石转化成金属铁所需能量与腐蚀后形成同样的化合物时所放出的能量是等同的。只不过是吸收和放出能量的速度不同而已。显而易见，能量上的差异是产生腐蚀反应的推动力，而放出能量的过程就是腐蚀过程。伴随着腐蚀过程的进行，将导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个自发过程。从能量的观点看，金属腐蚀的倾向可从矿石中冶炼金属时所消耗能量的大小来判断。凡是冶炼时消耗能量大的金属较易产生腐蚀，消

29、耗能量小的金属则其腐蚀能量就小。例如为获得镁、铝、锌、铁等金属，在冶炼时需要消耗较多的能量，故它们较易产生腐蚀。黄金在自然界中可以单质的形式存在（如砂金），因此它不易腐蚀。金属在一定的介质环境中经过反应回复到它的化合物状态，这个腐蚀的过程可用一个总的反应过程表示：金属材料+腐蚀介质腐蚀产物它至少包括三个基本过程：（1） 通过对流和扩散作用使腐蚀介质向界面迁移。（2） 在相界面上进行反应。（3） 腐蚀产物从相界迁移到介质中去或在金属表面上形成覆盖膜。 另外，腐蚀过程还受到离解、水解、吸附和溶剂化作用等其他过程的影响。讨论腐蚀基本过程的目的在于阐明腐蚀机理。要合理地应用一种腐蚀监测方法或有效地采用

30、一种控制腐蚀的措施，就必须了解有关的腐蚀机理。通常，要找出整个腐蚀过程中决定腐蚀速度的那个反应步骤，然后再确定主要参数（如腐蚀介质的浓度、温度、流速、电极电位和时间等等）间的相互关系。在一个相界上的反应方式对于确定反应机理具有决定性作用。例如锌在硫酸中发生腐蚀时，在相界面上金属点阵中的锌原子因氧化变成锌离子进入溶液，同时溶液中作为氧化剂的氢离子却被还原。显然，这种类型的相界反应属于电化学腐蚀机理。由于腐蚀过程主要在金属与介质之间的界面上进行，故它们具有如下两个特点：（1） 因腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开始，然后伴随着腐蚀过程的进一步发展，腐蚀破坏将扩展到金属材料内部，并使金属性质和组成发生

31、改变。在这种情况下金属可全部或部分的溶解（例如锌在盐酸中可较快地溶解），或者所形成的腐蚀产物沉积于金属上（例如在潮湿的大气中，铁腐蚀后铁锈附着在铁表面上）。有时候，腐蚀过程的进行（例如不锈钢和铝合金的晶间腐蚀）还可导致金属和合金的物化性质改变，以至于造成金属结构的崩溃。（2） 金属材料的表面状态对腐蚀过程的进行有显著的影响。一般在金属表面上具有钝化膜或防氧化覆盖层，故金属的腐蚀过程与这一保护层的化学成分、组织结构状态以及孔径、孔率等因素密切相关。实验结果表明，一旦表面保护层受到机械损伤或者化学侵蚀以后，金属的腐蚀过程将大大加快。金属材料在腐蚀体系中的行为，还与其化学成分、金相结构、力学性能等因

32、素有关。金属在介质中的腐蚀行为基本上由它的化学成分所决定。另外，金属材料的金相结构经冶炼后虽已确定，但这种结构还可以通过热处理和机械处理加以改变。而结构反过来又将决定材料的力学性能。就金属被腐蚀的形态来说，对于某一金属将出现的是一种选择性腐蚀还是缝隙腐蚀，这完全取决于材料的金相结构（如铬镍钢中有奥氏体、铁素体和马氏体）和沉淀相（碳化物和氧化物）的分布情况。又由金属的受力状态（如拉应力、多变应力、冲刷应力等）也可引申出应力腐蚀、腐蚀疲劳及磨蚀等特殊的破坏形式。同样，腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程也有重大的影响。关于腐蚀介质的情况是很复杂的。它除了可以分为液相、气象和固相之外，还可进一步分为单相和多

33、相。例如含有固体物质的液体（液固混合相）、含有气泡的液体（液气混合相）和雾气中含有水滴（气液混合相）等三种。多相介质通常是造成金属材料发生空泡腐蚀和磨蚀的原因。介质的化学成分、组分及浓度等对金属腐蚀过程的影响主要表现在速度和破坏形式上。例如碳钢在稀硫酸中发生均匀腐蚀的速度大于在水中的速度，碳钢在30%稀硝酸中的腐蚀速度大于60%硝酸中的浓度；188型不锈钢在含有高氯离子水中的点蚀倾向选大于一般水溶液等。一般地说，提高介质的温度可加快腐蚀过程的进行。至于液体介质流动状态对腐蚀的影响情况也是很复杂的。有一些腐蚀（如小孔腐蚀）主要出现在静止不动的液体介质中，而另一些腐蚀（空泡腐蚀）则主要出现于流动很

34、快的溶液之中。金属遭受腐蚀后，其重量、厚度、机械性能、组织结构及电极过程等都会发生变化。这些物理和力学性能的变化率可用来表示金属腐蚀的程度。在均匀腐蚀情况下通常采用重量指标、深度指标和电流指标，并以平均腐蚀率的形式来表示。金属腐蚀速度的重量指标这种指标就是把金属因腐蚀而发生的重量变化，换算成相当于单位金属表面积于单位时间内的重量变化的数值。所谓重量的变化，在失重时是指腐蚀前的重量与清楚了腐蚀产物后的重量之间的差值；在增重时是指腐蚀后带有腐蚀产物时的重量与腐蚀前的重量之间的差值。可根据腐蚀产物容易除去或完全牢固地附着在试件表面的情况来选取失重或增重表示法。克/米2*小时式中：V- 失重时的腐蚀速

35、度，克/米2*小时； W0 金属的初始重量，克； W1清除了腐蚀产物后金属的重量，克； S 金属的表面积，米2； T 腐蚀进行的时间，小时。又克/米2*小时式中：V+增重时的腐蚀速度，克/米2*小时； W2带有腐蚀产物的金属的重量。实施方案将配制好的硫酸（=26%）放入三个烧杯中，编号为硫酸1、硫酸2和硫酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。硫酸（=13%）放入三个烧杯中，编号为硫酸4、硫酸5和硫酸6，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。盐酸（=5%）放入三个烧杯中，编号为盐酸1、盐酸2和盐酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。醋酸（=12%）放入三个烧杯中，编号为醋酸1、醋酸2和醋酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。将试样1与试样2放入编号为盐酸1的烧杯中；将试样7与试样8放入编号为硫酸1的烧杯中；将试样13与试样14放入编号为硫酸4的烧杯中；将试样19与试样20放入编号为醋酸1的烧杯中。然后将四个烧杯放入设置为20的恒温水浴锅内，再用保鲜膜覆盖水浴锅。将试样3与试样4放入编号为盐酸2的烧杯中；将