金属腐蚀学结课小论文

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海水热交换器的腐蚀原因及防护

海水热交换器会发生电化学腐蚀,当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分,形成一层水膜,因而使空气中二氧化碳,二氧化硫,二氧化氮等溶解在这层水膜中,形成电解质溶液,而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的,如工业用的钢铁,实际上是合金,即除铁之外,还含有石墨、渗碳体以及其它金属和杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。

海水热交换器的腐蚀,除了由于电化学反应引起的均匀腐蚀外,主要是由于海水中的悬浮物、泥沙、菌藻、粘泥的沉积而粘附在管道内壁, 引起了氧的浓差和电位差, 产生了点蚀和坑蚀。此类腐蚀主要有以下几种:

(1)当在铜管上有外来物质—焦碳块或其它含碳物质的沉积时, 这些物质作为腐蚀电池中的阴极, 而电位较负的铜作为阳极, 产生了电偶腐蚀;

(2当沉积物质为不导电的小石子、贝壳的碎片、木块、海草、捉沙等物质时, 由于在沉积处会产生缺氧环境, 引起了氧浓差产生的点蚀与坑蚀, 而且一

旦腐蚀产生后, 即使将这沉积物冲走, 由于其腐蚀产物的形成本身成为氧的屏障, 所以腐蚀仍会继续进行;

(3)当水源座落在港口或江河入海口时, 由于水的污染,可能引起铜管晶间腐蚀。

对于海水热交换器的保护主要使用牺牲阳极的阴极保护法,将还原性较强的金属作为保护极,与被保护金属相连构成原电池,还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗,被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。因这种方法牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极(原电池的正极),因而叫做牺牲阳极(原电池的负极)保护法。

其管板面上会有水母、木片、乙烯树脂片等杂物积聚和繁殖。附着这些杂物后,会使冷却水量减少、冷却性能降低。若进入冷却管内, 会产生沉积物的腐蚀等问题。可以使用加氯处理法防止贝壳繁殖。再利用特殊装置处理此等各种海洋杂物,从而避免产生腐蚀。

金属腐蚀与防护的实验报告中南大学粉冶院

实验一恒电位法测定阳极极化曲线 一、目的 1.了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。 2.熟悉恒电位测定极化曲线的方法。 3.通过阳极极化曲线的测定,学会选取阳极保护的技术参数。 二、实验基本原理 测量腐蚀体系的极化曲线,实际就是测量在外加电流作用下,金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度(以下简称电密)之间的关系。 测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法,以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。 一般情况下,若电极电位是电密的单值函数时,恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。但是如果某种金属在阳极极化过程中,电极表面壮态发生变化,具有活化/钝化变化,那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来,这时若采用恒电流法,则阳极过程某些部分将被掩盖,而得不到完整的阳极极化曲线。 在许多情况下,一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。例如,对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。由阳极极化曲线可知,在一定的电位范围内,金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区,还可知金属的自腐蚀电位(稳定电位)、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。 用恒电流法测量时,由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密,当达到致钝电密点时金属开始钝化,由于人为控制电密恒定,故电极电位突然增加到很正的数值(到达过钝化区),跳过钝化区,当再增加电密时,所测得的曲线在过钝化区。因此,用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况,而是从活化区跃入过钝化区。 图1 恒电位极化曲线测量装置

三、实验仪器及药品 电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、 电炉、水砂纸、U型管 蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花 四、实验步骤 1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备 烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水,使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。然后加入30克KCl充分搅拌,KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好的玻璃管中,静置待琼脂凝结后便可使用。 2.溶液的配制 (a) H2SO4溶液(0.5 M)的配制:烧杯内放入475 mL去离子水,加入 浓硫酸25 mL,搅拌均匀待用; (b) NH4HCO3-NH4OH溶液的配制:烧杯中放入700 mL去离子水,加 入160 g NH4HCO3,65 mL浓氨水,搅拌均匀。 (c) 饱和氯化钠溶液的配制。 3.操作步骤 (1)用水砂纸打磨工作电极表面,并用无水乙醇棉擦试干净待用。 (2)将辅助电极和研究电极放入极化池中,甘汞电极浸入饱和KCl溶液 中,用盐桥连接二者,盐桥鲁金毛细管尖端距离研究电极1~2mm左右。 按图1连接好线路并进行测量。 (3)测碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中的开路电压,稳定 5min。 (4)在-0.9 V和1.2 V (相对饱和甘汞电极:SCE),以0.05,0.01和0.005 Vs-1的扫描速度测定碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极 化曲线。 (5)存储数据,转化为TXT文本,用ORIGIN软件做图。 五、实验结果及数据处理 1.绘制碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极化曲线;

知识点总结3 金属的腐蚀与防护

知识点总结三·金属的腐蚀与防护 知识点1·金属的腐蚀 1. 金属腐蚀的概念 (1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀的实质:金属原子失去电子被氧化的过程,M -ne - === M n+(M 表示金属) (3)金属腐蚀的类型:化学腐蚀和电化学腐蚀 表1 化学腐蚀与电化学腐蚀 2. 钢铁的腐蚀 (1)化学腐蚀:4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O (2)电化学腐蚀:吸氧腐蚀和析氢腐蚀 ① 吸氧腐蚀 通常情况下,在潮湿的空气中,钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜,这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。当周围环境呈若酸性或中性时,发生“吸氧腐蚀”。 负极: ; 正极: 。 总反应: 。 上述电化学腐蚀中吸收氧气,故称为吸氧腐蚀。 ② 析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时,正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极: ; 正极: 。 总反应: 。 上述电化学腐蚀会生成氢气,故称为析氢腐蚀。 (3)铁锈的生成 铁锈的主要成分:Fe 2O 3·nH 2O 钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后,生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化,生成氢氧化铁,氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O (铁锈的主要成分)。 主要的化学方程式: 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O 知识点2·金属的防护 1. 金属防护的原理 金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。防止金属被腐蚀,就是阻断金属发生氧化反应的途径。 2. 金属防护的常用方法: (1)改变金属组成或结构 如:将铬、镍加入普通钢里制成不锈钢。 (2)在金属表面覆盖保护层 原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。这样的表面保护常用的方法主要有金属表面涂层保护和镀层保护。 如:在钢铁表面涂上油漆或油脂、覆盖塑料、镀锌等。 (3)电化学防护法 金属的电化学防护是利用电化学原理来保护金属,防止金属腐蚀。 知识点3·金属腐蚀快慢的规律 1. 对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀(或者:电解池的阳极 > 原电池负极 > 化学腐蚀 > 原电池正极 > 电解池阴极) 2. 对同一金属来说,在同一溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中 > 若电解质溶液中 > 非电解质溶液中 3. 活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀越快。 4. 对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快。 5. 纯度越高的金属,腐蚀的速率越慢。 6. 不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 防腐措施由好到坏的顺序: 外接电源的阴极保护法 > 牺牲阳极的阴极保护法 > 有一般防腐条件的保护法 > 无防腐条件 补充你的知识点或写出你的疑惑: 化学能与电能的转化·练习题

金属腐蚀研究报告方法

金属腐蚀研究方法 院(系):材料科学与工程学院专业班级:金材1101班 学生姓名:卢阳 学号:9 完成日期:2014年11月16日

金属腐蚀研究方法 ——缝隙腐蚀的研究 缝隙腐蚀是在电解质溶液(特别是含有卤族离子的介质)中,在金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙内,溶液的移动受到阻滞,当缝隙内溶液中的氧耗竭后,氯离子从缝隙外向缝隙内迁移,金属氯化物的水解酸化过程发生,导致钝化膜的破裂而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。缝隙腐蚀现象非常普遍,对一些耐蚀金属材料的危害尤其明显[1]。 1、缝隙腐蚀的机理[2] 缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段,发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应: 阳极:M→M++e 阴极:O2+2H2O+4e→4OH- 阳极阴极此时金属和溶液之间电荷是守恒的,金属溶解产生的电子立即被氧还原消耗掉。在经过一段时间后,缝内的氧消耗完后,氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧,缝外富氧,形成了氧浓差电池,金属M在缝内继续溶解,缝内溶液中M+过剩,为了保持电荷平衡,缝隙外部迁移性大的阴离子(如氯离子)迁移到缝内,同时阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解: M+CI+H2O→MOH↓+H+CI- 结果使缝内pH值下降,可达2至3,这就促使缝内金属溶解速度增加,相应缝外邻近表面的阴极过程,即氧的还原速度也增加,使外部表面得到阴极保护,而加速了缝内金属的腐蚀。 而Myer等人认为,至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于缝隙腐蚀过程中,Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据,提出了闭塞腐蚀电池(occluded corrosion cell)的概念。另外,Fontana和Rosefeld等人,指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。 缝内外溶液的对流和扩散受阻,导致闭塞区贫氧,缝隙外仍然富氧,造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位,pH值的降低以及H+和Cl-的作用(HCl)使金属处于活化状态,促进闭塞区内金属的溶解,形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口,造成正电荷过剩,Cl-迁入。而氯化物在水中发生水解,使缝隙内介质(H+离浓度增加)酸化,pH值下降,因此,加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解,又引起更多的Cl-离子迁入,氯化物浓度又增加,氯化物的水解又使介质进一步酸化,如此反复循环,形成了一个闭塞电池内的自催化效应。 2、缝隙腐蚀试验方法 在相对闭塞的狭小缝隙中存留的溶液容量甚微,因此必须设计一些特殊的研究方法

知识点总结3 金属的腐蚀与防护

知识点总结三·金属的腐蚀与防护 知识点1·金属的腐蚀 1. 金属腐蚀的概念 (1)金属的腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)金属腐蚀的实质:金属原子失去电子被氧化的过程,M -ne - === M n+(M 表示金属) (3)金属腐蚀的类型:化学腐蚀和电化学腐蚀 表1 化学腐蚀与电化学腐蚀 2. (1)化学腐蚀:4Fe + 3O 2 + 2nH 2O === 2Fe 2O 3·nH 2O (2)电化学腐蚀:吸氧腐蚀和析氢腐蚀 ① 吸氧腐蚀 通常情况下,在潮湿的空气中,钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜,这层水膜、铁和铁中存在少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁表面。当周围环境呈若酸性或中性时,发生“吸氧腐蚀”。 负极: ; 正极: 。 总反应: 。 上述电化学腐蚀中吸收氧气,故称为吸氧腐蚀。 ② 析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时,正极析出氢气发生“析氢腐蚀” 负极: ; 正极: 。 总反应: 。 上述电化学腐蚀会生成氢气,故称为析氢腐蚀。 (3)铁锈的生成 铁锈的主要成分:Fe 2O 3·nH 2O 钢铁在中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀后,生成的氢氧化亚铁会进一步被O 2氧化,生成氢氧化铁,氢氧化铁部分脱水生成Fe 2O 3·nH 2O (铁锈的主要成分)。 主要的化学方程式: 4Fe(OH)2+ 2H 2O+O 2==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3== Fe 2O 3 · nH 2O+(3-n)H 2O 知识点2·金属的防护 1. 金属防护的原理 金属腐蚀的实质是金属原子失去电子被氧化的过程。防止金属被腐蚀,就是阻断金属发生氧化反应的途径。 2. 金属防护的常用方法: (1)改变金属组成或结构 如:将铬、镍加入普通钢里制成不锈钢。 (2)在金属表面覆盖保护层 原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。这样的表面保护常用的方法主要有金属表面涂层保护和镀层保护。 如:在钢铁表面涂上油漆或油脂、覆盖塑料、镀锌等。 (3)电化学防护法 金属的电化学防护是利用电化学原理来保护金属,防止金属腐蚀。 知识点3·金属腐蚀快慢的规律 1. 对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀(或者:电解池的阳极 > 原电池负极 > 化学腐蚀 > 原电池正极 > 电解池阴极) 2. 对同一金属来说,在同一溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中 > 若电解质溶液中 > 非电解质溶液中 3. 活动性不同的两种金属,活动性差别越大,腐蚀越快。 4. 对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,金属腐蚀越快。 5. 纯度越高的金属,腐蚀的速率越慢。 6. 不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 防腐措施由好到坏的顺序: 外接电源的阴极保护法 > 牺牲阳极的阴极保护法 > 有一般防腐条件的保护法 > 无防腐条件 补充你的知识点或写出你的疑惑:

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铝金属腐蚀报告

研究报告 教学院:化工与材料工程学院 班级: 姓名: 学号:

铝合金研究报告 摘要 铝合金的现今生活中有很大的用途,给我们带来了很多方便,此文通过对铝合金的基本性质(化学性质和物理性质)、铝合金的分类、铝合金的用途以及铝合金的防护等方面知识的介绍,系统的概括了铝合金的在我国工业产业中的重要地位。 关键字:铝合金、铝合金分类、铝合金用途、铝合金防护

铝合金定义 铝合金艺术栏杆 以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰,次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。 铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。铝

金属的腐蚀与防护知识点总结

第三单元金属的腐蚀与防护 知能定位 1.了解金属腐蚀的原因,能辨别金属发生腐蚀的类型。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。 情景切入 铁生锈的现象随处可见,为什么铁在潮湿的环境中容易生锈?采取什么措施可以防止铁生锈呢? 自主研习 一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀 (1)定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 (2)实质 金属失去电子被氧化。 (3)类型 ①化学腐蚀:指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀:指不纯的金属或合金发生原电池反应,使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2.电化学腐蚀 (1)吸氧腐蚀:钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时,氧气参加电极反应,发生吸氧腐蚀。 负极: 2Fe==4e-+2Fe2+; 正极: 2H2O+O2+4e-==4OH-; 总反应: 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。 最终生成铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O),反应如下: 4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3; 2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。 (2)析氢腐蚀:金属表面的电解质溶液酸性较强,腐蚀过程中不断有H2放出。 负极: Fe==Fe2++2e-; 正极: 2H++2e-==H2↑; 总反应:Fe+2H+==Fe2++H2↑。 二、金属的电化学防护 1.金属的防护 (1)本质:阻止金属发生氧化反应。 (2)方法 ①改变金属内部结构,如制成合金等。 ②加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 ③电化学防护 2.电化学防护

电化学课程读书报告金属腐蚀与防护

电化学课程读书报告 题目:金属腐蚀与防护 班级:031121班 姓名:张佳 学号:20121003634 指导老师:杨丽霞

金属腐蚀与防护 一、简述 腐蚀是金属材料失效的三种主要原因之一。由于金属材料总是在一定的介质中使用的,而金属的腐蚀过程在热力学上是一个自发的过程,所以金属材料的腐蚀破坏是涉及许多生产领域的普遍性的问题。但随着条件不同,腐蚀过程的动力学行为与腐蚀破坏的形式和特征有很大差别,因而有多种多样的腐蚀破坏。有的腐蚀破坏是在孕育期间没有明显症状情况下突发地发生的,金属材料迅速地降低强度或破裂,从而引起灾害性的后果。腐蚀过程是在金属表面上发生的过程。由于一般的固体金属表面是不均匀的,又由于介质条件的多样性和金属材料的力学状态与腐蚀过程之间的交互效应,因而许多腐蚀破坏过程是极为复杂的过程。按照介质条件和金属力学状态,腐蚀过程大致可以分成三个领域:(1)金属在离子导体介质中的腐蚀 包括在水溶液中的腐蚀、薄层水膜下的腐蚀和熔盐中的腐蚀。这类腐蚀过程按电化学反应的途径进行,称为电化学腐蚀。大多数腐蚀过程是电化学腐蚀过程。其中在薄层熔盐下的腐蚀又称热腐蚀。 (2)高温气体腐蚀 一般认为这类腐蚀过程通过高温气体与金属之间的化学反应进行。但由于生成的腐蚀产物复盖在金属表面上,形成分隔气体介质与金属表面的膜层,反应粒子必须通过这一膜层才能继续不断地进行反应,这就涉及固相中的传质问题和腐蚀产物膜层因内应力的积累而破裂的问题。如果按温度条件来划分,也可以将熔盐腐蚀和热腐蚀与高温气体腐蚀合并为高温腐蚀领域。 (3)金属材料在力学因素作用条件下的腐蚀破坏 这类腐蚀破坏的种类也很多, 其中危险性最大、造成事故最多的是所谓“环境敏感断裂”。即金属材料在静应力或交变应力与腐蚀反应的协同作用下的开裂和脆断问题。这类腐蚀破坏过程的机理一般都比较复杂。

第四节金属的电化学腐蚀与防护(知识点总结及典例解析)

第四节金属的电化学腐蚀与防护 1.钢铁在酸性环境中主要发生析氢腐蚀,放出氢气。 2.钢铁在中性或弱酸性环境中主要发生吸氧腐蚀,最终生成铁锈的主要成分是Fe2O3·n H2O。 3.钢铁吸氧腐蚀的正极发生的电极反应是: 2H2O+O2+4e-===4OH-。 4.金属电化学防护的方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法。 1.金属的腐蚀 (1)概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 (2)本质:金属原子失去电子变为阳离子,金属发生氧化反应。 (3)分类: ①化学腐蚀: 金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀: 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失电子而被氧化。 2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀

(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生,只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大。 (2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性,实际情况中以吸氧腐蚀为主。 (3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时,负极均是Fe 失电子生成Fe 2+ ,而非Fe 3+ 。 (4)一般情况下,只有在金属活动性顺序中排在氢之前的金属才有可能发生析氢腐蚀。 1.请以吸氧腐蚀为例,用化学方程式解释铁锈(Fe 2O 3·x H 2O)的形成过程: (1)负极: ___________________________________________________________; (2)正极:___________________________________________________________; (3)总反应:____________________________________________________; (4)_____________________________________________________________; (5)______________________________________________________________。 答案:(1)Fe -2e - ===Fe 2+ (2)O 2+4e -+2H 2O===4OH - (3)2Fe +O 2+2H 2O===2Fe(OH)2 (4)4Fe(OH)2+O 2+2H 2O===4Fe(OH)3 (5)2Fe(OH)3===Fe 2O 3·x H 2O +(3-x )H 2O

金属腐蚀研究总结

金属的电化学腐蚀是由于介质中存在着电极电位高于金属的电极电位的氧化性物质(接受金属腐蚀形成的电子)存在。电位较低的溶液腐蚀,金属越活泼,能量高,不稳定,电位越低。电流从电位高的阴极流向电位低的阳极(电子方向相反)。如果降级阴极电位,增加阳极电位,则阴阳腐蚀驱动力将减小,金属的腐蚀将减小。 能够得到电子的氧化性物质在阴极发生还原反应,在腐蚀学上通常称之为去极化剂(depolariser),如果没有去极化剂,阴极区将由于电子的累积而发生阴极极化阻碍腐蚀的进行。自然界最常见的阴极去极化剂是溶液中的氧气和氢离子。氧还原反应为: O2+4H++4e——2H2O(在酸性溶液中) O2+2H2O+4e——4OH-(在碱性或中性溶液中) 金属的腐蚀破坏集中在阳极区,在阴极区不发生可察觉的金属损失,它只起了传递电子的作用。其它电子导体,如石墨、过渡元素的碳化物和氮化物,某些硫化物(如PbS、CuS、FeS),都可在腐蚀电池中成为阴极。特别是碳钢中的碳化物和渗碳体,钢中的硫化物等。 钢铁在中性水中腐蚀,形成难溶铁锈,如果阴阳极交界,金属腐蚀形成的次生铁锈将在金属表面形成较紧密的、具有一定保护性的保护膜,从而对腐蚀有一定的阻滞作用,但是此保护性比氧在金属表面直接发生化学作用形成的初生膜要差得多。 浓差电池——氧浓差电池(oxygen concentration cell)和盐浓差电池(salt concentration cell)。由能斯特公式可知,电极电位与浓度有关,若金属与含不同浓度的该金属离子的溶液接触时,浓度稀处,金属的电位较负;浓度高处,金属的电位较正,从而形成盐浓差腐蚀电池。例如,在凝汽器铜管的冷却水侧如有沉积物,则沉积物下面水的流动受到限制,铜二离子浓度较高,电位较正成为阴极区,在沉积物边缘,水的流动条件良好,铜二离子浓度较低,电位较负形成阳极区,致使阳极区铜管腐蚀加剧。故要消除边边角角,避免盐浓差电池的出现。 氧浓差电池是普遍存在危害严重的腐蚀电池。这种电池是由于金属与含氧量不同的介质接触形成的,氧含量低处金属的电位比氧含量高处的电位低,因而为阳极遭到腐蚀。例如:钢管从粘土(氧气难以进入)中出来在插入砂土(氧气容易进入)中,则粘土中钢管遭受腐蚀。温差电池:浸入电解质溶液中的金属各部分,由于温度不同而形成温差腐蚀电池。常发生在热交换器、锅炉等设备中。例如:碳钢制的热交换器由于高温端碳钢的电极电位比低温端的低,成为腐蚀电池的阳极而使腐蚀加剧。但是,铜、铝等金属在有关溶液中不同温度下的电极行为与碳钢相反,高温端为阴极,低温端为阳极,低温端腐蚀严重。 微观腐蚀电池 肉眼难以分辨出电极的极性,但是确实存在着氧化和还原反应过程的腐蚀电池。由于金属表面的电化学不均匀性,导致金属表面出现许多微小的电极,从而构成各种各样的微观电池。 1、金属表面化学成分不均匀性形成的微观电池,如:碳钢中的渗碳体Fe3C,铸铁中的石墨,在电解质溶液中,它们的电极电位比铁要高,成为微电池的阴极,与作为阳极的铁构成短路微电池,可加速基体铁的腐蚀。这也是为什么渗碳体碳钢和铸铁不耐腐蚀的原因之一。 2、金属组织的不均匀性形成的微观电池, 多数金属材料为多晶体材料,金属和合金的晶粒与晶界的电位不完全相同,往往以晶粒为阴极,晶界能量高、不稳定、成为阳极,构成微观电池发生沿境界的腐蚀。多相合金中不同相之间的电位是不同的,这是形成腐蚀微电池的重要原因。如:奥氏体不锈钢在回火过程中,由于富铬相Cr23C6沿晶界析出,使晶界贫铬而成为微电池的阳极,在电解质溶液存在下可导致不锈钢晶间腐蚀。 金属内的短路微电池是引起晶间腐蚀、点蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀破裂、剥蚀和石墨化腐蚀(Graphitic corrosion)的重要原因。铁基合金、镍基合金的IGA、SCC用到这个。

西安工业大学金属的腐蚀与防护知识点总结

腐蚀的定义(条件的三个关键词): 金属腐蚀是金属在周围介质(通常是液体或者气体)的作用下,由于他们之间所产生的化学、电化学反应、或者物理溶解作用而引起的破坏或者变质。(材料、环境、界面反应)*金属发生腐蚀必须有外部介质的作用,单纯机械作用引起的金属磨损显然不属于腐蚀的范畴,同理熔化、蒸发、断裂等也不属于腐蚀。 金属腐蚀的特点:自发性、普遍性 材料腐蚀(包括非金属材料):材料收环境介质的化学、电化学和物理溶解作用而产生 的破坏或者变质的现象 腐蚀的分类: 1.根据腐蚀过程的历程分类 a)化学腐蚀 i.定义:金属在干燥气体(或高温气体)的作用下的腐蚀和金属在非电解质 溶液中的腐蚀 ii.历程特点:金属表面的原子与氧化剂直接发生氧化还原反应而形成腐蚀产物,电子在金属和氧化剂之间直接传递,无腐蚀电流的产生 iii.特点:发生在不导电、不电离的环境中、且在同一部发生 b)电化学腐蚀 i.定义:金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏; ii.特点:该腐蚀反应过程中至少有一个阳极反应和一个阴极反应,在反应过程中发生电荷转移,伴有电流产生。 iii.本质:是一个短路的原电池,只能导致金属材料破坏而不能对外界做功的短路原电池 c)物理溶解腐蚀 i.定义:金属因单纯的物理溶解作用而引起的破坏 ii.举例:用来盛放熔融钠的不锈钢容器可以被液态钠溶解而发生破坏2.根据腐蚀破坏形式分类 a)全面腐蚀 i.定义:指腐蚀发生在整个金属表面上,可以使均匀性的,也可以是不均 匀性的。 ii.特点:发生全面腐蚀时金属在表面上各个部分的腐蚀速率基本相同。 iii.举例:碳钢在强酸、强碱中发生的腐蚀;钢材在大气中的锈蚀 b)局部腐蚀 i.定义:是相对于全面腐蚀而言,腐蚀主要集中在或局限在金属的某一特定 部位,而其它部位几乎未被腐蚀(这也是特点) ii.常见局部腐蚀:点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳及氢脆。(常见八大局部腐蚀)3.根据腐蚀环境分类 a)干腐蚀 i.定义:金属在干燥环境中的腐蚀 ii.举例:金属在干燥气体中的腐蚀(氧化) b)湿腐蚀 i.定义:金属在湿的环境中发生的腐蚀 4.根据腐蚀的温度分类 a)常温腐蚀:在常温条件下,金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏

金属腐蚀调查报告

调查报告 教学院:xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级:xxxxx 姓名:xxxxxx 学号:xxxxxxx

金属腐蚀调查报告 摘要:本文将从调查目的出发,查询课本和网上资料,论述了腐蚀的产机理,从而探讨了防腐蚀的办法。 调查目的:了解有关金属锈蚀的原因和防止金属锈蚀的方法。 调查方式:查询课本和网上资料。 调查内容: 金属现状 我们每年要向自然界索取大量的金属矿物资源,以提取数以亿吨计的金属。据有关资料报道,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。这是多么惊人的数字呀!防止金属腐蚀已成为科学研究和技术领域中的重大问题。 腐蚀遍及国民经济各部门,给国民经济带来巨大的经济损失。20世纪50年代前腐蚀的定义只局限于金属腐蚀。从50年代以后,许多权威的腐蚀学者或研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有的材料。但通常还是指金属的损坏。因为金属及其合金至今仍然是最重要的结构材料,所以金属腐蚀还是最引人注意的问题之一。腐蚀给合金材料造成的直接损失巨大。有人统计每年全世界腐蚀报废的金属约一亿吨,占年产量的20%~40%。而且随着工业化的进程,腐蚀问题日趋严重化,美国1949年腐蚀消耗(材料消耗和腐蚀)为50亿美元,1975年达700亿美元,到1985年高达1680亿美元,与1949 年相比增加了80余倍。估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备相当于年产量的30%。显然,金属构件的毁坏,其价值远比金属材料的价值大的多;发达国家每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2-4%;美国每年因腐蚀要多消耗3.4%的能源;我国每年因腐蚀造成的经济损失至少达二百亿。腐蚀的巨大危害不仅体现在经济损失上,它还会带来惨重的人员伤亡、环境污染、资源浪费、阻碍新技术的发展、促进自然资源的损耗。

腐蚀总结

1.腐蚀的定义,因素 材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和破坏的现象。 三个基本要素:腐蚀的对象,腐蚀的性质,腐蚀的后果。腐蚀过程的本质,△G﹤0,自发过程,不可逆过程腐蚀、磨损和断裂,决定了材料的寿命; 2.腐蚀控制的基本方法:1)合理的结构设计2)正确选材和发展新型耐,蚀材料3)采用合理的表面工程技术4)改善环境和合理使用缓蚀剂5)电化学保护 3. 按腐蚀环境分类:(较直观和使用)有:干燥气体腐蚀、潮湿环境腐蚀、非电解液的腐蚀。按腐蚀形态分类:(有利于辨别和诊断腐蚀失效)分为全面腐蚀、局部腐蚀两大类。局部腐蚀的类型:(1)小孔腐蚀(2)缝隙腐蚀(3)电偶腐蚀(4)晶间腐蚀(5)应力腐蚀破裂(6)氢脆(7)腐蚀疲劳(8)选择性腐蚀 4.材料腐蚀程度的表示方法1.重量指标:材料因腐蚀而发生的重量变化,换算成相当于单位材料表面积于单位时间内重量变化的数值, 常用单位:mg/cm2h 2. 深度指标:材料的厚度因腐蚀而减少的量,以长度单位表示,并换算成单位时间的数值,常用单位:mm/a 3. 电流指标:用腐蚀金属的阳极电流密度的大小,衡量金属腐蚀速度的快慢,常用单位:mA/cm2 5.腐蚀电池三个基本过程:阳极过程:金属溶解并以离子形式进入溶液,同时把等当量的电子留在金属中。阴极过程:从阳极移迁过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的物质D所接受。电荷的传递:金属中依靠电子从阳极到阴极;在溶液中依靠离子的迁移 6. 根据热力学原理,可用吉布斯(Gibbs)自由能判据来判断化学反应发生的方向和限度。动力学:腐蚀反应中电极电位 7.金属-溶液界面上建立了双电层,使得金属与溶液间产生电位差, 这种电位差称为电极电位。电极电位影响因素:1. 构成电极的物质自身性质 2. 物质表面状态 3. 溶液中离子的浓度 4. 气态物质的分压、温度电极电位的测量。 测定其它电极的标准电极电位时,可将标准态的待测电极与标准氢电极组成原电池,测定原电池的电动势, 8. α氧化/ α还原-为氧化物质和还原物质的活度比,E0 -标准电极电位,n -金属离子价数,F -法拉第常数,R -理想气体常数,T -热力学温度 9.腐蚀电化学判据: ,ε=Ec –Ea:阴极电位和阳极电位之差,阳极溶解和阴极还原反应构成的腐蚀电池体系中: Ea < Ec:电位为Ea的金属发生腐蚀,Ea = Ec:平衡状态,Ea > Ec:电位为Ea的金属不发生腐蚀 10. 电位-PH图:以电位(平衡电极电位)为纵坐标,以pH为横坐标的电化学平衡图,又称布拜图. 物理意义:给出反应的平衡电极电位与pH关系 应用:可以直接判断在给定条件下反应进行的可能性。图中明确地示出在某一电位和pH条件下,体系的稳定物态或平衡物态。可从热力学上很方便地判定在一定的电位和pH条件下,金属材料发生腐蚀的可能性。 1. 非腐蚀区:电位和pH的变化

河工大金属腐蚀与防护重点总结

第一章 腐蚀:金属材料与环境介质发生化学、电化学作用或物理溶解而引起的失效,称为腐蚀 腐蚀分类:按照机理,化学腐蚀和电化学腐蚀;按照腐蚀坑的形态全面腐蚀和局部腐蚀 金属失效形式:变形断裂磨损腐蚀 评定方法:单位时间的尺寸变化速率,例如mm/a(每年毫米);重量变化率。对于局部腐蚀,采用数理统计的方法解决,例如均值方差、最大值等指标描述其腐蚀的速率及其不均匀性腐蚀的自发性:各种金属都有与周围介质发生作用而转变成离子的倾向,也就是说金属受腐蚀是自发趋势,因此腐蚀现象是普遍存在的。即金属腐蚀是一个自发过程。 第二章 金属化学腐蚀:是金属与介质发生纯化学作用(即化学反应)而引起金属材料失效 表面膜:化学腐蚀产物生成于金属与介质之间的界面,如果产物是固体则为表面膜。 表面膜的结构:表面膜是化合物晶体,按照原子之间的结合方式,分为离子型化合物,半导体型化合物,间隙化合物 表面膜形成条件:①在工作温度下,腐蚀产物不挥发、不分解的固体②腐蚀产物膜紧密的、完整③膜具有一定的力学性能,较低的内应力水平,与基体相近的热膨胀系数和较好的附着能力,较低的扩散系数等。 表面膜的生长规律:直线型,抛物线型,对数型 氧化:钢铁在加热过程中,其中的Fe与氧化性介质相互作用,形成铁的氧化物 脱碳:钢铁在加热过程中,介质与钢铁中的Fe3C发生作用转化为气体逸出钢中含碳量下降化学腐蚀:金属与介质之间发生纯化学反应而引起的腐蚀,在作用过程中没有电流 电化学腐蚀:在导电介质当中,由于金属与介质之间发生电化学作用而引起的腐蚀,在腐蚀过程中伴有电流存在。 全面腐蚀:腐蚀作用均匀或非均匀地发生在整个金属表面; 局部腐蚀:腐蚀作用仅局限在一定的区域,仅仅只有局部面积受到腐蚀,大多数表面腐蚀轻微,例如晶界腐蚀、选择性腐蚀、点蚀等。 氢蚀:高温高压下氢或含氢的气体与普通碳钢起强烈的作用使其力学性能大大降低甚至断裂钢铁气体腐蚀:①氧化:钢铁在加热过程中,其中的Fe与氧化性介质相互作用,形成铁的氧化物,称为氧化②脱碳:钢铁在加热过程中,介质与钢铁中的Fe3C发生作用转化为气体逸出,使钢中含碳量下降,称为脱碳③氢蚀:在高温高压下,氢或含氢的气体与普通的碳钢起强烈的作用,使其力学性能大大降低,甚至断裂,称为氢蚀。原因由于氢沿晶界扩散到金属的内部,并发生Fe3C+4H=3Fe+CH4生成的CH4气体会引起晶界破坏,同时当Fe3C转变成3Fe时,其体积要缩小 铸铁长大:铸铁在长期加热过程中发生气体腐蚀时,有时会伴随着工件尺寸增大,的现象 硫化:金属和高温含硫介质,如S,SO2,H2S,作用生成金属硫化物而变质的过程 钢铁高温氧化规律:氧化:在600以下,氧化较慢,800-900氧化速率显著增加。原因:提高温度会显著提高扩散速度和界面的化学反应速度,a低温时,氧化主要有致密的Fe3O4或r~Fe2O3所组成,具有很好的抗氧化性能b高温,主要形成致密性较差,扩散系数较大的FeO晶体中大量存在阳离子空穴进行扩散,进行氧化反应 化学腐蚀的离子电子理论金属氧化物性质,半导体导电性 影响化学腐蚀速度的因素是什么?氧化反应的驱动力,表面膜电阻率,迁移率致密度 研制耐热合金的途径?原子价规律,形成合金组分的氧化物,控制产物类型 气体腐蚀的防护有哪些?使用耐蚀材料,改变介质的成分,应用保护型覆盖层 第三章 电化学腐蚀:在导电介质当中,由于金属与介质之间发生电化学作用而引起的腐蚀

金属的腐蚀与个案说明

金属的腐蚀与个案说明 金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。人类进入21世纪的今天,由于科学技术的进步,金属材料的应用也得到空前的拓宽,特别在继工业革命以后,并随近现代海洋、空间和原子能技术的出现,使金属腐蚀与防护的研究比以往任何时期都倍受重视[1]。 1 金属腐蚀简介 金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的最根本原因是金属的热力学不稳定性造成的,即金属原子的自由能处于较高的状态,在一定条件下,金属单质就会向化合物进行转化,从而发生腐蚀。导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用,有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏(如合金在液态金属中的物理溶解)仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。 2 金属腐蚀的分类 腐蚀的分类方法有很多,包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类[2]。按环境分: 湿蚀:如:大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。 干蚀:如:高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。 微生物腐蚀:如:真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。 3 金属腐蚀的几种案例分析

3.1大气腐蚀[3] 3.1.1大气腐蚀的机理 钢结构在常温下的大气腐蚀,主要是由于在常温大气环境中使用,受空气中的水分和其他污染物的化学、电化学的作用而引起的腐蚀,它是在金属表面极薄的一层水膜下进行的,这些水膜或是由于水分的直接沉降或是由于大气温度的突然变化而产生的凝露。这些水膜又能溶人大气中的气体(如02,CO2、S02等)、盐类、尘土及其他污染物,再加上生产制造、运输及使用过程中人为污染因素,所有这些都会提高水膜的导电性而促进腐蚀过程的加速,当金属表面形成连续的电解液层时,便形成电化学腐蚀过程。 3.1.2响钢结构腐蚀的因素 从腐蚀机理看,参与反应的物质H20、02、CO2广泛存在于我们的周围,特别是工业环境。这些外界因素及金属自身的组成都将影响着钢结构在使用过程中的大气腐蚀进程。 大气相对湿度的影响:在低于临界湿度时金属表面没有水膜,受到的是化学腐蚀,腐蚀速度很小。当高于临界湿度时,由于水膜的形成,化学腐蚀转化成电化学腐蚀,所以腐蚀速度就突然增加。 大气中的有害气体的影响:在工厂附近C02、SO2、H2S、N02、NH3、C12等气体含量会有所增加,特别是S02氧化成SO,后与H20作用形成H2S04,对于不耐稀硫酸的铁锌等构件腐蚀更为严重。 大气中尘埃的影响:空气污染严重的环境,大气中会含有碳、碳化物、硫酸盐及其他盐类微粒,这些微粒一些可以溶与水膜中,提高导电和酸度,一些在金属表面具有毛细管凝聚作用,凝聚水分而造成腐蚀条件,如吸附的SO2,与水气冷凝后形成腐蚀性酸性溶液。 温度的影响:环境温度影响金属表面水蒸气的凝聚及腐蚀气体和盐类的溶解度、水膜的电阻等,在我国夏季高温多雨季节是最易生锈的季节就是这个原因。

不锈钢腐蚀实验报告

不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价 洪宇浩 实验一、钝化曲线法评价不同种不锈钢在同一介质中的腐蚀能力 1. 实验目的掌握金属腐蚀原理和金属钝化原理掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量掌握恒电位仪 软件的操作 2. 实验原理 3. 实验步骤 本实验测试430不锈钢(黑)和304不锈钢(黄)在0.25mol/L H2SO4和含 1.0% NaCl 的0.25mol/L H 2SO4 中钝化曲线. 电位:-0.60 1.20 V ,50 mV/s 4. 注意事项电极的处理灵敏度的选择 5. 实验结果 1、304 钢在0.25mol/L H 2SO4的钝化曲线

2、304 钢在含 1.0% NaCl 的 0.25mol/L H 2SO 4中的钝化曲线 电位 (mV) 电流 (mA) ) A m (流 3、430 钢在 0.25mol/L H 2SO 4中的钝化曲线

4、430 钢在含 1.0% NaCl 的 0.25mol/L H 2SO 4中的钝化曲线 ) A (m 流 电 电流 (mA) 电位 (mV) )Am(流

5. 思考题 1、试讨论不锈钢的钝化曲线给出了哪些电位、电流参数可供评价不锈钢在所在介质中的耐腐蚀能力。 答:有致钝电势、钝化范围、flad 电势、点蚀电势、致钝电流、维钝电流。耐腐蚀性越好,致钝电势越负、flad 电势越负、点蚀电势越正、钝化范围越宽。 2、被测不锈钢哪种在含 1.0% NaCl 的0.25mol/L H 2SO4中耐腐蚀性能好?为什么? 答:304 钢耐腐蚀性能好,其致钝电势较430 负、flad 电势较430负、点蚀电势较430正、钝化范围较430 宽。 实验二、线性极化法分析腐蚀介质对不锈钢腐蚀速度的影响 1. 实验目的 了解线性极化原理 了解介质对不锈钢腐蚀速度的影响 2. 实验原理 线性极化公式: 4. 实验步骤 测量304 不锈钢在0 %, 1%, 3%NaCl 的0.25mol/L H2SO4 介质中的线性极化电阻。电压范围: 开路电位(OCP)10mV 5. 实验结果 溶液0% NaCl1% NaCl3% NaCl -2 斜率V/A ·cm-103-58.62 6. 思考题 1、线性极化法的基本原理是什么? 答:在自腐电位附近电流与电位成线性关系。根据关系式多次简化后发现自腐蚀电流与线性极

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