金属腐蚀 英文PPT

1、LOGOMMaterialaterial D DegradationegradationCatalog1. Corrosion Mechanism 1.1 thermodynamics 1.2 kinetics 2.Corrosion morphology 2.1 general corrosion 2.2 local corrosionMechanism Material Degradation：Chemical reaction or electrochemical reaction reacted in metals，result in changing from simple subs

2、tance to compoundThe reaction happen or not corrosion thermodynamicsThe speed of reaction corrosion kineticsthermodynamicsFree energyFree energyG：it can be used to estimate whether the reaction can occur or not We can see，Pt and Au which G0 no corrosion The orthers G 0 corrosion thermodynamicsExampl

3、e the G is more largeThe reaction tendency increasesThe reaction rate increasesAl在大气中腐蚀倾向性比Fe大, 但Al的腐蚀速度却比Fe慢得多, 这是因为Al表面生成一层保护膜, 铁锈无保护作用, 或者说Al腐蚀反应的活化能比Fe 大得多Eg.Al conduitFe conduitthermodynamicsElectric series because G= nEF E=正正 负负so, whether the reaction occur or not can also be estimated by ele

4、tric series low potential + high potentialprimary batteryThe electric series can also be used to estimate whether the metal can be corroded in H or OEg. CuthermodynamicsE-pH diagramSo, as for reactions with H, potential associated with pH图中斜线表示有H+参与的反应,水平线表示没有H+参与。由图可知, 电位低至一定值,铁进入免蚀区而不被腐蚀, 这是阴极保护的理

5、论依据pH=913时, 升高电位铁进入钝化区, 这是阳极保护理论依据强碱性时, 铁易生成HFeO3- 而被腐蚀thermodynamicsE-pH diagramuse value：1.To estimate whether the metal can be corroded in some specified conditions2.To estimate the product composition of the corrosion3.To estimate the conditions of slowing corrosionshortcoming： 1.Can not estimat

6、e the reaction rate2.Can not estimate the concrete condition of the production3.E-pH diagram may engender deviationthermodynamicsCorrosion cellThermodynamics: to asssessment reaction possibilitieskineticskinetics: to estimate reaction ratesDifferent metalsSame metal different partsInhomogeneous feat

7、urepotential differenceprimary battery电位较低部分构成阳极, 其反应为金属的离子化:M=Mn ne.溶液中经常存在几种吸收电子的作用: 如溶有氧, 含H+或其他氧化剂（Fe3+,Ag+）,当阴极电子被吸收后, 电子就源源不断地从阳极流往阴极, 结果阳极金属不断被腐蚀Corrosion cellObviously, the corrosion rate is related to electron flow velocitykinetics阴阴：Cathode effective potential阳阳：Anodic effective potentialR

8、：total resistance上两式说明, 金属的腐蚀速度决定于有效电位与电阻。“ 有效电位” 比较复杂, 它的大小不仅与金属性质, 电解质浓度, 温度等有关。而且受到极化和钝化的影响, 此外实际情况下多为复合电极的电位, 加之金属表面外的不均匀性; 因此, 计算预测有效电位的大小变得困难, 实践中常需通过实验测定有效电位和腐蚀速度Polarization Polarization：when the current through the electrode, electrode potential happen from the phenomenon of balance potenti

9、alkinetics anodic polarizationcathodic polarizationconcentration polarization（c）：）：进入到溶液中的金属离子向远离阳极表面的溶液扩散得缓慢时，会使阳极附近的金属离子浓度增加，阻碍金属继续溶解，必然使阳极电位往正方向移动resistance polarization（r）：）：在金属表面形成了保护膜，膜的电阻远高于基底金属，阳极电流通过此膜时，将产生电压，使电位显著变正，由此引起的阳极极化，成为电阻极化 reason:Inactivationkineticsinactivation：有一些金属在大气中腐蚀倾向很大(G

10、负值大), 在溶液中本来电位很低, 但由干在腐蚀最初阶段, 表面生成一层坚牢的薄膜, 使其后的腐蚀几乎停止, 这时若测它的有效电位, 己升高到与铂、金等贵金属的电位差不多, 这种现象叫钝化许多重要的金属和合金( 如铝、铁、不锈钢) 都是由于这种原因而具有良好的耐蚀性能。钝化使腐蚀速度大为减小的根本原因是因为钝化使阳极有效电位(阳)大大升高, 从而使腐蚀电池的电动势(阴 阳)大大降低morphology Corrosion morphologymorphologystress corrosiongeneral corrosiongalvanic corrosionpittingintergran

11、ular corrosioncrevice corrosionmorphology Corrosion morphologygeneral corrosion: Corrosion occurred on the whole surface of the metalCharacteristic:local corrosion: Corrosion occurred on the local region of the metalgeneral corrosionlocal corrosionCorrosion distribution uniformLife predictabilityLar

12、ge amount of corrosionConcentrated in a local areaArea can be smallgalvanic corrosion, intergranular corrosion an so onmorphologyComparison比较项目全 面 腐 蚀局 部 腐 蚀腐蚀形貌腐蚀分布在整个金属表面腐蚀破坏主要集中在一定区域腐蚀电池阴阳极在表面上变化，阴阳极无法辨别阴阳极在微观上可以分析电极面积阴极 = 阳极阳极 阴极电 位阴极 = 阳极 = 腐蚀(混合)阴极 阳极腐蚀产物可能对金属具有保护作用Ec= Ea= Ecorr无法保护作用 Ec Eamor

13、phologyGalvanic corrosiongeneral corrosion:由于腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触处的局部腐蚀，就是电偶腐蚀,亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。该两种金属构成宏电池，产生电偶电流，使电位较低的金属（阳极）溶解速度增加，电位较高的金属（阴极）溶解速度减小。所以，阴极是受到阳极保护的。阴阳极面积比增大，介质电导率减小，都使阳极腐蚀加重选择在工作环境下电极电位尽量接近（最好不超过50毫伏）的金属作为相接触的电偶对；减小较正电极电位金属的面积，尽量使电极电位较负的金属表面积增大；尽量使相接触的金属电绝缘,并使介质电阻增大；充分利用防护层,或设法外加保护电位。选择防护方法时应考虑面积律的影响，以及腐蚀产物的影响等 Preventive methods:morphologyPitting金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的现象，称为小孔腐蚀或点蚀点蚀是一种破坏性和隐患大的腐蚀形态之一，它使失重很小的情况下，设备就会发生穿孔破坏，造成介质流失，设备报废The control of pitt