金属腐蚀与防护——海水腐蚀

1、材料科学与工程系材料科学与工程系 青岛栈桥海水腐蚀泰坦尼克号腐蚀金属在一定的介质中经过反应恢复到它的化合物状态腐蚀过程，体系自由能减少，是一个自发过程海水腐蚀的分类（机理）金属表面与非电解质直接发生钝化作用而引起的破坏，无电流产生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，有电流产生单纯的物理溶解作用而产生的破坏 海水腐蚀海水腐蚀指金属与海水发生电化学反应而损耗和变质。为什么？为什么？海水中主要盐类盐含量成分成分100g 海水中主要含量海水中主要含量/g占总盐量占总盐量/%NaClMgCl2MgSO4CaSO2K2SO4CaCl2MgBr2合计2.7123 0.3807 0.1658

2、 0.1260 0.0863 0.0123 0.00763.577.8 10.9 4.7 3.6 2.5 0.3 0.2100海水中很好解离的盐类总量很高海水中很好解离的盐类总量很高导电性很强！导电性很强！氯化物最多，其次是硫酸盐！氯化物最多，其次是硫酸盐！海水中含氯量氯离子使海水对大多数金属结构具有较氯离子使海水对大多数金属结构具有较高腐蚀活性！高腐蚀活性！海水中含氧量 海水是电中性，PH 值为7.28.6，且有大量氧存在，故大多数金属在海水中为氧去极化腐蚀氧去极化腐蚀。温度温度盐浓度盐浓度%01.02.03.03.54.0010203010.308.026.575.579.657.566.

3、225.279.007.095.884.958.366.635.524.658.046.415.354.507.726.185.174.43二、海水腐蚀的电化学过程二、海水腐蚀的电化学过程腐蚀原电池的工作历程腐蚀原电池的工作历程阳极过程阳极过程 Mn+ ne Mn+ + ne阴极过程阴极过程D + ne D ne 电流电流流动流动特征特征1、对于大多数金属（如铁、钢、铸铁、铬等）在海水中、对于大多数金属（如铁、钢、铸铁、铬等）在海水中腐蚀时，阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。腐蚀时，阳极过程阻滞很小，因而腐蚀速度相当大。2、多数金属，阴极过程是、多数金属，阴极过程是氧的去极化氧的去极化作用

4、，只有电负性作用，只有电负性很强的金属如镁及其合金腐蚀时才能发生很强的金属如镁及其合金腐蚀时才能发生氢的去极化氢的去极化作用。作用。3、海水的电导很大，电阻性阻滞很小，所以，对于海水、海水的电导很大，电阻性阻滞很小，所以，对于海水的腐蚀来说，不只是的腐蚀来说，不只是微观电池微观电池的活性较大，的活性较大，宏观电池宏观电池的活的活性也较大。性也较大。4、腐蚀的最大破坏处是在结构上、腐蚀的最大破坏处是在结构上充气较大的区域充气较大的区域。极化就是指由于电极上通过电流而使电极电位发生变化的现象。阳极通过电流电位向正的方向变化叫阳极极化。阴极通过电流电位向负的方向变化叫阴极变化。无论阳极极化或阴极极化

5、都能使腐蚀原电池的极间电位差减小，导致腐蚀电流减小，阻碍腐蚀过程顺利进行。阴极反应为2H+2eH2阴极反应为O2+4H+4e2H2OO2+2H2O+4e4OH-异金属接触，浓差电异金属接触，浓差电池（盐浓差电池、氧池（盐浓差电池、氧浓差电池、温差电池）浓差电池、温差电池）化学成分，组织化学成分，组织结构，物理状态，结构，物理状态，表面膜不均一表面膜不均一三、金属在海水中的电位三、金属在海水中的电位在充气运动的海水中金属的电位在充气运动的海水中金属的电位三、金属在海水中的电位三、金属在海水中的电位 金属在海水中的电位不是一个常数，随氧含量、水速、温度和金属表面金属在海水中的电位不是一个常数，随氧

6、含量、水速、温度和金属表面条件冶金因素而改变。条件冶金因素而改变。 So电化学保护电化学保护阴极保护阴极保护所需保护电流有直流电源提供所需保护电流由牺牲阳极的溶解提供阳极保护：阳极保护：将处于腐蚀区的金属进行阳极极化，使其电将处于腐蚀区的金属进行阳极极化，使其电位向正移向钝化区，则金属可由腐蚀状态（活化状态）位向正移向钝化区，则金属可由腐蚀状态（活化状态）进入钝化状态，是金属腐蚀大大减慢而得到保护。进入钝化状态，是金属腐蚀大大减慢而得到保护。阳极保护的实现必须具备两个条件：阳极保护的实现必须具备两个条件：1、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。、腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区。2、阳极极化

7、时金属的电位要正移到钝化区内，否则金属、阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则金属的腐蚀速度反而会增大。的腐蚀速度反而会增大。电化学保护电化学保护阳极保护阳极保护阳极保护的腐蚀体系的阳极保护的腐蚀体系的阳极极化曲线阳极极化曲线阳极保护阳极保护钝化区钝化区对金属通以致钝电流使其对金属通以致钝电流使其表面生成一种钝化膜，电表面生成一种钝化膜，电位进入钝化区，再用维持位进入钝化区，再用维持电流将其电位维持在这个电流将其电位维持在这个区域，保持其表面钝化膜区域，保持其表面钝化膜不消失，则金属的腐蚀速不消失，则金属的腐蚀速度会大大降低。度会大大降低。控住环境方法控住环境方法加加缓蚀剂缓蚀剂在腐蚀环境中以适当在腐蚀环境中以适当浓度和形式（一般是浓度和形式（一般是很少的量）添加某种很少的量）添加某种物质，能使金属的腐物质，能使金属的腐蚀速度大大降低蚀速