腐蚀与防护-7讲ppt课件

1、腐蚀与防护，第1章，螺纹，理论，第2章，第3章，第4章，第5章，第6章，第7章，第8章，第9章，腐蚀电化学的理论基础，综合腐蚀和局部腐蚀应力下的腐蚀，高温自然环境中的腐蚀，工业环境中的腐蚀，金属材料的耐腐蚀性，金属腐蚀防护，目录，大气腐蚀，6.2淡水和海水腐蚀，6.3土壤腐蚀，6.4微生物腐蚀，第六章自然环境中的腐蚀，大气腐蚀)，-水和氧在自然环境中的化学和电化学作用引起的金属材料的腐蚀最常见的大气腐蚀现象是生锈。世界上60%以上的钢材用于大气环境，大气腐蚀损失占总腐蚀损失的50%。用于一些功能材料(微电子电路)、文物、装饰品、材料等。不允许轻微的大气腐蚀。大气腐蚀主要是均匀腐蚀，包括点蚀、缝

2、隙腐蚀、电偶腐蚀等应力腐蚀和腐蚀疲劳等。大气腐蚀属于液膜下电化学腐蚀，不同于电解液浸泡腐蚀。大气腐蚀环境，不同的大气环境，不同的腐蚀严重程度，-它与地区、季节和时间的条件有关。-地球表面附近大气的主要成分几乎没有变化。-大气中的水蒸气含量随地区、季节和时间而变化。大气中的水蒸气是决定大气腐蚀速度和过程的主要因素。大气腐蚀环境主要参与大气腐蚀过程：氧气(参与电化学过程):水(水膜是电解质层)；其次，二氧化碳、二氧化硫、盐类等钢材在海岸的腐蚀比在沙漠中大400500倍；含水蒸气和氯化物的工业区大气腐蚀比在沙漠中大50100倍SO2和水蒸气共同作用加速腐蚀。大气腐蚀环境全球空气污染日益严重-二氧化硫

3、、硫化氢、氯-硫化物、氯化物、烟尘、灰尘和其他杂质极大地加速了大气腐蚀环境分类-农村大气：清洁-城市大气：污染-工业大气：SO2污染，-海洋大气：含氯化物。大气腐蚀环境，0.710-40.410-40.0410-4体积，氦，氙，氙，氢，H2，0.70.041210-4310-4体积，水蒸气，CO2，氖，氪，氪，100，75，23，1.26体积，空气，氮，N2，氧，O2，氩，氧化物和粉煤。含碳化合物：一氧化碳和二氧化碳；含氮化合物：一氧化氮、二氧化氮、氨气、硝酸氧化锌金属粉末；固体粉尘氯化钠和碳酸钙；气体含硫化合物：SO2、SO3、H2S氯和含氯化合物：Cl2、HCl、大气腐蚀环境、腐蚀速率、大

4、气腐蚀分类：干大气腐蚀、湿大气腐蚀、水膜厚度、一、二、三、四、干大气腐蚀、定义：在非常干燥的空气条件下，金属表面不存在液膜层腐蚀，特征：金属表面吸附水膜厚度不超过10纳米不形成连续电解质膜(一区)腐蚀速率非常高。化学氧化起着很大的作用在金属表面形成一层保护性氧化膜。案例：-铜和银等金属在被硫化物污染的空气中会失去光泽。潮汐大气腐蚀定义：大气中的相对湿度足够高(但低于100%)，当金属表面有肉眼看不到的薄液膜时，就会出现腐蚀特征：水膜有几十到几百个水分子厚。约10纳米-1米形成连续的电解质膜(区域二)-膜薄，氧容易扩散到界面电化学腐蚀，腐蚀速率急剧增加；无雨雪的铁生锈、腐蚀速率、水膜厚度，一、二

5、、三、四、潮湿大气腐蚀定义：空气湿度接近100%，或当水在下雨时，下雨。特点：水膜厚，约1米 1毫米，水膜增厚，氧气不易扩散，腐蚀速度快；腐蚀速度降低(第三区)，水膜厚度为1毫米，相当于金属完全浸入电解液，腐蚀速度基本不变(第四区)、第一区、第二区、第三区水膜厚度、第四区、以及大气腐蚀条件下电化学腐蚀的特殊形式在潮湿的大气中，金属表面会吸附一层薄水膜。当水膜达到2030分子层厚度时，电解质膜和液膜来源水(雨和雪)直接沉降；大气湿度或温度变化引起的冷凝。液膜特性，-纯水膜：导电性差，不足以腐蚀，-实际水膜：水溶性盐、腐蚀性气体(CO2、O2、SO2)、汗液等。恶劣条件：低温、热潮、盐雾、风和沙、

6、昼夜温差大、大气腐蚀条件、液膜生成：结露，当金属表面处于温度比它高的空气中时，空气中的水蒸气会以液体形式凝结在金属表面，结露是潮汐大气腐蚀的前提，空气温度在5 50范围内。温差越大，引起结露的临界湿度越低。昼夜温差达到6摄氏度，这在中国各地都很普遍。大气腐蚀条件下空气中水分的饱和冷凝，大气相对湿度100%，水膜冷凝，热带、亚热带和大陆性气候区，气候剧烈变化，相对湿度100%，公差，容易引起水分冷凝，大气腐蚀条件下，当大气相对湿度低于100%时冷凝的原因：毛细冷凝金属表面沉积物或金属部件之间形成毛细；化学缩合生成附着在金属表面的盐类或生成可溶的腐蚀产物吸水性硫酸铜、氯化锌、氯化钠、NH _ 4N

7、O3使水易于缩合金属上的铵盐(汗液)或钠盐(盐颗粒)尤其促进腐蚀物理吸附；水和固体表面之间的范德华分子吸引力、大气腐蚀机理、形成锈层后大气腐蚀初期的腐蚀机理、锈层结构和防护耐候钢锈层结构的特点、大气腐蚀初期的腐蚀机理遵循电化学腐蚀的一般规律。环境特征：-电解质膜薄经常干湿交替，阴极过程：氧去极化占主导地位，表面液膜薄，氧容易到达阴极，腐蚀机理在大气腐蚀的初始阶段，阴极过程：-在液膜薄的条件下，氧扩散比在全浸没状态下更容易-即使对于具有负电位的金属(镁)，当全浸没状态下的腐蚀变为大气腐蚀时，阴极过程从氢去极化变为氧去极化，阳极过程：-阳极钝化和金属电离过程，O2H2O4M xh2o m n xh

8、2one、腐蚀机理在大气腐蚀的早期阶段液膜厚度的影响液膜变薄，阴极过程的大气腐蚀更容易进行阳极过程变得越来越困难：金属离子水合过程更困难，阳极钝化容易产生腐蚀控制过程潮汐大气腐蚀、阳极过程控制湿大气腐蚀。阴极过程控制，弱于完全浸没腐蚀-应用：-低湿度，阳极控制：合金化能有效改善阳极钝化-高湿度，阴极控制：合金化效果不好，因此应降低湿度，并减少空气和气体中的有害成分。锈层形成后的腐蚀机理，腐蚀产物：影响电极腐蚀过程，埃文斯模型：锈层-强氧化剂，电极反应发生。阳极反应：Fe 3 Fe 2的还原反应发生在金属/Fe3O4界面的锈层中，锈层参与了阴极反应过程，铁 Fe 22e，阴极反应：Fe3O4/F

9、eOOH界面的8 feooh Fe 22e 3 Fe 3 O 4 H 2 O，锈层形成后的腐蚀机理， 大气干湿交替：当锈层加速腐蚀，锈层变干时，-锈层与底部基底金属的局部电池变成开路，-锈层中的Fe 2在大气中的氧气作用下再氧化成Fe 3，当锈层变湿时，-Evans模型，-Fe 3还原成Fe 2，4Fe3O 42H2O12FOoh，锈层形成后的腐蚀机理，长期暴露于大气中的钢材：腐蚀速率逐渐减慢，-锈层的增厚将导致电阻的增加和氧渗透的困难，这将削弱锈层的阴极去极化；附着力好的锈层内层会减少阳极活性面积，增加阳极极化。锈层结构和保护锈层结构内层和外层外层疏松易剥离内层附着力好，结构致密，能起到一定

10、的保护作用碳钢锈层-羟基氧化铁、-羟基氧化铁、Fe3O4不同的环境：不同的晶体结构比例，-羟基氧化铁首先形成并转化为-羟基氧化铁和fe3o 4。这种转化受大气湿度和污染的影响。锈层结构和保护性-羟基氧化铁对耐蚀性起着重要作用。在一般大气中，随着暴露时间的延长，-羟基氧化铁含量增加，而在含有二氧化硫的工业区或含有氯的沿海地区，-羟基氧化铁含量较少。在低污染森林地带的-FeOOH多工业大气中，碳钢的锈层中有许多-FeOOH或Fe3O4，如FeSO47H2O、FeSO 4H2O、Fe2(SO4)3等。这些结晶盐的存在会降低对锈层的保护。耐候钢锈层结构特征在钢中加入一定量的铜、磷、铬、镍、钼等合金元素

11、，形成耐大气腐蚀性能优异的低合金钢锈层的稳定化过程含铜、铬的致密连续层，磷等合金元素的非晶产物层最终转化为富含上述元素的-羟基氧化铁层， 致密连续的非晶内氧化层和-羟基氧化铁层有效地隔离了腐蚀介质和钢基体之间的接触，具有极高的阻抗，大大减缓了阳极和阴极区域之间的电子迁移，降低了电化学反应的速度。湿度，大气腐蚀的影响因素水膜的厚度和厚度，大气含水量，临界湿度腐蚀速率开始急剧增加的湿度钢、铜、镍、锌等的临界湿度。大约是50-70%的温度，冷凝与环境温度有关。在一定的湿度下，环境温度越高，在平均温度高的区域越容易冷凝，大气腐蚀速率也越高。昼夜温度的巨大变化也会加速大气腐蚀。大气腐蚀的影响因素大气成分

12、大气中的污染物：硫化物(SO2、SO3、H2S)氮化物(NO、NO2、NH3)碳化物(CO、CO2)固体污染物(盐颗粒、沙子和灰尘等)。)，大气腐蚀最严重的影响因素是SO2由化石燃料燃烧产生SO2促进金属大气腐蚀的自催化反应机理。SO2被吸附在金属表面形成硫酸亚铁，硫酸亚铁被进一步氧化和强烈水解形成硫酸、硫酸亚铁、硫酸亚铁、自催化、二氧化铁O2 硫酸亚铁。4 FeSO 4 O 2 6 H 2 O 4 FeOOH 4 H 2 SO 4，4，2H 2 SO4 2 FeO 22 FeSO 4，大气腐蚀的影响因素，氯化氢气体，溶解在水膜中生成盐酸，加速腐蚀，H2S气体，在干燥的大气中引起铜，黄铜和银的

13、变色，在潮湿的大气中加速铜，镍，黄铜，铁和镁的腐蚀， 氯化物，-沿海地区海风吹起海水形成细雾-盐雾，-盐雾落在金属表面，氯离子溶解在水中生成盐酸，会对金属造成很大腐蚀伤害，如汗液，大气腐蚀的影响因素，固体颗粒的影响1。粒子本身具有腐蚀性。这些颗粒吸附腐蚀性物质。颗粒在金属表面形成间隙并凝结水，形成氧浓度低的局部腐蚀条件。防止大气腐蚀的措施提高材料的耐腐蚀性在碳钢中添加铜、磷、铬、镍、微量钙和硅，用于表面涂层保护油漆、金属涂层或临时保护涂层。改变当地大气环境使用气相缓蚀剂，控制大气湿度，合理设计，保护环境防止缝隙进水，避免掉灰加强环境保护，减少空气污染。6.1大气腐蚀，6.2淡水和海水腐蚀，6.

14、3土壤腐蚀，6.4微生物腐蚀，第六章自然环境中的腐蚀。淡水通常指河水，世界河水溶解物质的平均值，100.0，11.57，2.75，2.12，5.76，3.14，20.39，0.90，5.68，12.14，35.15，总量，二氧化硅，(FeAl) 2O 3，钾，钠，镁淡水中金属的腐蚀机理淡水中金属的腐蚀氧去极化的电化学腐蚀过程通常是由阴极过程控制的，2 e，Fe Fe，2，12 Fe (oh) 3h2o feooh，阳极反应：阴极反应：在溶液中：进一步氧化：氢氧化铁脱水，变成铁锈：淡水腐蚀影响因素，酸碱度影响：酸碱度=4-9:腐蚀速率与酸碱度无关，钢表面有一层氢氧化物膜，所以氧气只有通过膜后才能去极化。 河水和雨水温度：0-35溶解氧；正常情况下，海水表面充满空气；溶解氧随着温度和盐度、酸碱度的增加而略有下降通常为8.1-8.3；植物茂盛，二氧化碳减少，溶解氧增加，酸碱度接近9.