金属材料在醋酸中的腐蚀行为研究
金属材料的腐蚀行为分析
金属材料的腐蚀行为分析在生活和工业生产中，我们经常使用到金属材料，如铁、铝、锌等。
然而，这些金属材料会受到腐蚀的影响，从而降低其使用寿命和性能。
腐蚀是指金属与周围环境中的化学反应，导致金属的表面逐渐失去原有的性质和外观。
因此，分析金属材料的腐蚀行为对于延长其使用寿命具有重要意义。
腐蚀行为受到多个因素的影响，包括环境条件、金属的物理和化学性质以及腐蚀介质的特性等。
首先，环境条件是腐蚀行为的重要因素之一。
例如，在酸性环境中，金属会发生酸性腐蚀；而在碱性环境中，金属则容易受到碱性腐蚀。
此外，湿度、温度和氧气浓度等因素也会对金属的腐蚀速率产生影响。
其次，金属的物理和化学性质对腐蚀行为起着至关重要的影响。
不同金属具有不同的晶体结构和晶格缺陷，在腐蚀过程中，这些缺陷可能成为腐蚀的起始点。
此外，金属的电位和电子亲和能等物理性质也会影响腐蚀行为。
化学性质方面，金属的化学反应活性和与腐蚀介质之间的亲和力也会决定腐蚀的程度。
最后，腐蚀介质的特性也对金属的腐蚀行为起着重要作用。
不同腐蚀介质具有不同的化学成分和性质，如酸性、碱性或盐性等。
这些介质中存在的氧化剂、离子和溶液酸度都会加剧金属腐蚀速度。
同时，介质的流动性和温度等因素也会改变腐蚀行为。
腐蚀行为的分析可以采用多种方法，如电化学测试、重量损失分析和表面分析等。
电化学测试是一种常用的方法，通过测量金属与电解质之间的电流和电位关系，可以得到腐蚀速率和腐蚀机制的信息。
重量损失分析则是通过测量金属在腐蚀介质中的重量变化来评估腐蚀程度。
表面分析技术如SEM和XPS可以揭示金属表面的形貌和组成，深入了解腐蚀行为的细节。
除了分析金属的腐蚀行为，我们还可以采取一系列防腐措施来延长金属材料的使用寿命。
首先，选择合适的金属材料和涂层是防腐措施的重要一环。
例如，在高温环境中使用具有耐氧化性的高温合金，可以减缓金属的腐蚀速度。
其次，采用防腐涂层也是常用的方法之一，如喷涂阻隔层或电镀保护层等。
醋酸工业中几种典型耐蚀材料的特性及应用探讨
瑞典SIS
法国NF 1Cr18Ni9Ti 321321S2012X18H9T SUS321X10CrNi Ti1892337Z10CN T181110Cr18Ni9304304S1504X18H10
SUS304X5CrNi1892333Z6CN1811000Cr17Ni14Mo2
316L 316S12SUS316L X2CrNiMo18102353Z2CND17112
强度介于锆702和锆705
锆706
成份相似, ,但抗拉性能则略低一些。,
备,如板式换热器。
锆材物理机械性能见表6。
表6室温下锆材的机械性能(T为测试样板厚度
牌号(
ZIR702
(
ZIR704
(
ZIR705
(
ZIR706 (
抗拉强度, MPa 379413552510屈服强度, MPa 207241379345延伸率012%偏差,
钛材的耐蚀性能次之目前国内应用比较广泛是醋酸工业中比较理想的耐蚀材料得注意的是这种材料对醋酸介质中某些有机根离子的耐蚀性比如i316st等188奥氏体不锈钢消耗相对最低价格也较便宜但其耐蚀性能范围较窄对醋酸等有机酸的耐蚀性能相对较差醋酸工业中往往使用在工况简单常温下的成品管线及阀双相不锈钢耐蚀性能较好强度更高但是双相不锈钢国内生产的牌号有限产量也有大部分材料还是依赖进口相信国内很多优秀的不锈钢生产企业也会逐渐开发生产更多的双相不锈钢产品其前景将非常的广阔
表3锆材牌号表
牌号标准性质
Z ir 702ASTM R60702非合金Zr
Z ir704ASTM R60704Zr 2Sn 2Fe 2Cr
Z ir705ASTM R60705Zr 2Nb
Z ir706ASTM R60706Zr 2Nb
钛合金在酸性介质中的腐蚀行为及其动力学分析
钛合金在酸性介质中的腐蚀行为及其动力学分析钛合金是一种具有优异耐腐蚀性能的金属材料，在工业生产和科学研究中得到广泛应用。
然而，在酸性介质中，钛合金仍然存在一定程度的腐蚀问题。
本文将对钛合金在酸性介质中的腐蚀行为进行分析，并探讨其动力学特性。
一、钛合金的腐蚀行为钛合金在酸性介质中的腐蚀行为主要表现为钝化腐蚀和局部腐蚀两种形式。
1. 钝化腐蚀钝化腐蚀是指钛合金在酸性介质中形成一层致密的氧化膜，阻止进一步腐蚀的过程。
这种氧化膜主要由TiO2组成，具有很强的稳定性和耐蚀性。
钛合金的耐蚀性可以归因于钛与氧发生反应生成氧化膜，从而降低了钛表面的电化学反应速率。
2. 局部腐蚀局部腐蚀主要发生在钛合金表面存在缺陷或杂质的区域，如晶界、孔洞和夹杂物等。
酸性介质中的金属离子可以在这些区域聚集，导致局部腐蚀的发生。
局部腐蚀可以表现为点蚀、溶蚀和应力腐蚀等形式。
二、钛合金腐蚀动力学分析钛合金在酸性介质中的腐蚀过程是一个复杂的动力学过程，其速率和腐蚀条件密切相关。
1. 动力学参数钛合金腐蚀的速率可以用动力学参数来描述，常见的参数包括腐蚀电流密度、腐蚀速率和腐蚀电位等。
这些参数可以通过电化学测试方法来测定，如极化曲线和交流阻抗谱等。
2. 影响因素钛合金在酸性介质中的腐蚀速率受多种因素的影响，包括酸性介质的浓度和温度、钛合金表面状态、氧化膜的厚度和结构等。
这些因素可以通过实验研究来确定其对腐蚀行为的影响程度。
3. 动力学模型为了更好地描述钛合金在酸性介质中的腐蚀动力学行为，研究人员提出了一些动力学模型，如Tafel方程、Butler-Volmer方程和Boukamp 模型等。
这些模型基于电化学原理，可以预测钛合金在不同腐蚀条件下的腐蚀速率和机理。
三、减缓钛合金腐蚀的方法为了减缓钛合金在酸性介质中的腐蚀速率，可以采取以下方法：1. 表面处理：通过阳极氧化、酸洗、喷砂等方法改善钛合金表面的状态，增加氧化膜的稳定性和厚度，从而提高其耐蚀性。
不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响实验报告
不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响实验报告一、实验目的本实验旨在研究不同浓度的酸对金属腐蚀速度的影响，并分析不同因素对腐蚀速度的影响。
二、实验原理金属在酸性环境中容易发生腐蚀反应。
酸与金属表面发生反应，产生氢气和金属离子，导致金属的腐蚀。
腐蚀速度受到酸的浓度、金属种类和环境条件等因素的影响。
三、实验步骤1.准备材料：乙酸、浓盐酸、磷酸、铜牌、铁链、镍牌、锡牌、溶液容器、烧杯、天平等。
2.将铜牌、铁链、镍牌和锡牌分别置于不同浓度的酸中，观察其腐蚀情况，并记录时间。
3.测量腐蚀产生的氢气体积，记录下相应数据。
4.根据实验数据计算不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响。
四、实验结果和数据处理实验结果如下表所示：金属种类酸浓度（mol/L）腐蚀时间（小时）产氢气体积（mL）-------------------------------------------------铜牌 0.1 5 12铁链 0.5 8 30镍牌 1.0 12 40锡牌 2.0 15 50通过上述实验结果可知，随着酸浓度的增加，金属的腐蚀速度也相应增加，并伴随着氢气体积的增加。
这表明酸浓度对金属的腐蚀速度有明显的影响。
五、实验讨论根据实验结果，可以进一步分析不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响机制：1.酸浓度的增加导致金属表面与酸发生反应的速率增加，进而加快了金属的腐蚀速度。
2.由于金属腐蚀产生的氢气会形成气泡，泡沫会阻碍酸与金属之间的接触，从而影响金属腐蚀速度。
因此，随着金属腐蚀的进行，氢气产量的不断增加也会减缓腐蚀速度。
同时，还需考虑其他因素对金属腐蚀速度的影响：1.金属种类：不同金属具有不同的抗腐蚀性能，因此在相同条件下，不同金属的腐蚀速度也会有所差异。
在本实验中，铁链由于其较强的易腐蚀性，在各个浓度的酸中均表现出较高的腐蚀速度。
2.温度和环境条件：温度的升高会加快金属腐蚀过程，而环境中的杂质和氧气等对腐蚀速度也会有一定的影响。
六、实验结论根据以上实验结果及讨论，可以得出以下结论：1.不同浓度的酸对金属的腐蚀速度有明显的影响，酸浓度越高，金属腐蚀速度越快。
金属腐蚀耐酸性研究
吉林化工学院材料科学与工程学院毕业论文金属填料耐酸性介质腐蚀研究Acid-base filler corrosive media research学生学号：10150305学生姓名：王刚专业班级：材料化学1003指导教师：张福胜职称：教授起止日期：2014.2.24～2014.6.18吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology吉林化工学院毕业论文摘要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。
因此,了解金属腐蚀与防护具有重要的社会和经济意义。
本文主要介绍了金属腐蚀的机理和几种常见金属腐蚀防护方法及其在金属腐蚀防护中的应用。
关键词：腐蚀机理防护方法形貌分析- I -金属填料耐酸性介质腐蚀研究AbstractCorrosion in the national economy departments, bring huge economic losses to national economy. In the 1950 s before corrosion confined to the definition of metal corrosion. Corrosion from the 50 s, many authoritative scholars and research institutions tend to define the corrosion of the expanded to all the materials. But generally refers to the damage of the metal. Because the metals and their alloys is still the most important structural materials, so the metal corrosion is one of the most notable problems. Corrosion alloy material directly caused by the huge losses. According to corrosion scrap metal around the world each year about one hundred million tons, accounting for 20% ~ 40% of annual output. And as the process of industrialization, the corrosion problem is increasingly serious, the corrosion of 1949 consumption, material consumption and corrosion) of $5 billion, $70 billion in 1975, up to $168 billion by 1985, compared with 1949 increased by more than 80 times. Estimates that every year all over the world due to corrosion of scrap steel equipment is equivalent to 30% of annual output. Obviously, the destruction of metal component, its value far greater than the value of the metal material; Developed countries each year the economic loss caused by corrosion accounted for about 2-4% of the gross national product (GNP); The United States each year due to corrosion will use 3.4% more energy; Every year in our country the economic loss caused by corrosion at least twenty billion. Corrosion of the huge harm is not only reflected from the economic loss, it also leads to heavy casualties, environmental pollution, resource waste, hinders the development of new technology, and promote the depletion of natural resources. Therefore, understanding of metal corrosion and protection has important social and economic significance. This paper mainly introduces the mechanism of metal corrosion and several common metal corrosion protection method and its application in metal corrosion protection.Key Words：Corrosion mechanism Protection methods Morphology analysis- II -吉林化工学院毕业论文目录摘要 (I)Abstract ..............................................................................................................................................I I 第1章绪论. (1)1.1 金属材料腐蚀的基本概念 (1)1.2 腐蚀的危害与控制的重要性 (2)1.2.1 腐蚀的危害 (2)1.2.2 控制腐蚀的重要性 (2)1.2.3 腐蚀科学与防护技术研究和发展 (2)1.3 目录 (10)1.4论文正文 ·························································································错误！未定义书签。
不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响实验报告
不同浓度酸对金属腐蚀速度的影响实验报告一、实验目的本实验旨在探究不同浓度的酸对金属腐蚀速度的影响，通过对实验数据的分析和观察，了解酸浓度与金属腐蚀程度之间的关系，为金属防护和材料科学提供有价值的参考依据。
二、实验原理金属在酸溶液中发生腐蚀是一个电化学过程。
酸中的氢离子（H⁺）能够与金属表面发生反应，使其失去电子而被氧化。
一般来说，酸的浓度越高，提供的氢离子数量越多，反应的速率也就越快，金属的腐蚀速度也就相应增加。
但具体的腐蚀速度还会受到金属种类、酸的种类、温度、溶液中的杂质等多种因素的影响。
三、实验材料与设备1、实验材料相同规格和材质的铁片若干（例如，尺寸为 5cm×5cm）不同浓度的盐酸溶液（例如，1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L）蒸馏水2、实验设备电子天平（精度为 001g）计时器量筒玻璃棒烧杯若干镊子四、实验步骤1、准备工作用蒸馏水将铁片表面清洗干净，并用滤纸吸干水分，然后用电子天平称取每片铁片的初始质量，记录下来。
分别配制不同浓度的盐酸溶液，将所需的盐酸量用量筒量取，倒入烧杯中，再用蒸馏水稀释至指定浓度，并用玻璃棒搅拌均匀。
2、实验操作将相同数量的铁片分别放入不同浓度的盐酸溶液中，确保铁片完全浸没在溶液中。
同时启动计时器，观察并记录铁片在溶液中开始出现腐蚀现象的时间。
每隔一定时间（例如，5 分钟），用镊子将铁片取出，用蒸馏水冲洗干净，并用滤纸吸干水分，然后再次用电子天平称取铁片的质量，记录下质量的变化。
3、实验结束当铁片的腐蚀程度较为明显或者达到预定的实验时间（例如，30 分钟）时，停止实验。
整理实验设备，清洗并归位所用的仪器和材料。
五、实验数据记录与处理1、数据记录建立一个表格，记录不同浓度盐酸溶液中铁片的初始质量、每次称重的质量、质量变化、腐蚀开始时间等数据。
｜盐酸浓度（mol/L）｜初始质量（g）｜5 分钟后质量（g）｜10 分钟后质量（g）｜15 分钟后质量（g）｜20 分钟后质量（g）｜25 分钟后质量（g）｜30 分钟后质量（g）｜质量变化（g）｜腐蚀开始时间（s）｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜1|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜2|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜3|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜4|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|｜5|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|＿____|2、数据处理根据记录的数据，计算出每个时间段内铁片的质量损失，即质量变化。
AISI316不锈钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能
AISI 316不锈钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能olo—l10l6-藏,私试砼AISI316不锈钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能巴kB,l育永场I.SEKINE,A.MASUKO,K.SENOO王7I摘要AISI316不锈钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能的研究,是通过测量腐蚀失重,极化曲线,钢/溶液界面的阻抗及自然腐蚀电位(NEP)随时间的变化而进行的AISI316钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀速度显着依植于酸的浓度与温度.AISI316钢在甲酸和乙酸水溶液中的腐蚀速度大于其在无水溶液中的腐蚀速度.AISI316钢在无水溶液中的腐蚀特性与其在水溶液中的腐蚀特性完全不同.据认为Cr,Mo有助于提高AISI316钢在水溶液中的耐蚀性,而Ni的作用很小.在无水甲酸溶液中Cr的主要作用是提高耐蚀性能,而Mo,Fe的作用很小;在无水乙酸溶液中Cr有助于提高耐蚀性,而Mo的作用很小.为1j解AISI316钢在甲酸中所形成的钝化膜的情况,可采用俄歇电子能谱.(AES)分析其成分.成分分析结果显示钢表面的Mo含量比浸入甲酸以前的含量太,而F含量比浸入甲酸以前的含量少.同时还发现在甲酸水溶液中的钢表面Cu 含量与无水甲酸溶液中钢的表面Ni含量都大于浸入以前的含量.对于乙酸而言,浸入后钢的表面分析是由离子探针分析仪(IMA)进行的在浓度为5O和100的乙酸中,钢表面的cr含量有所增加.在9O的乙酸中由于浸入后试样表面主要成分的分布状况没有发生变化,所以认为试样没有发生选择性腐蚀.1引言AISI316不锈钢具有很强的抗腐蚀能力,可广泛地应用于各种腐蚀环境中.然而它在有机酸中的腐蚀性能还不十分清楚,以前发表的论文曾对AISI304钢和ss41钢(c一0.08,si一微量,Mn—O.35,P—O.014,s—O.018,其余为铁,与低碳钢相似)在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能作了详尽的研究.本文旨在阐明AISI316钢在甲酸和乙酸溶液中的腐蚀性能,通过测量腐蚀失重,极化曲线,钢/有机酸界面的阻抗及自然腐蚀电位(NEP)随时间的变化情况,对腐蚀特性作出细致的研究.在失重试验中,测量工作是在室温与沸点温度下进行的.由于沸点温度下,钢与有机酸组成的系统不稳定,所以不能采用电化学测量方法只能对钢进行表面分析时,才能了解沸点对AISI316钢的腐蚀状况.100?2试验2.1材料AISI316钢和纯Mo的电极是截面积为3.14mm的钢丝,其化学成分见表1.将AISI316钢在真空中于1050℃退火40分种,然后水淬.每个试验电极都有一个截面由Teflon所密封.试验前将所有的试验电极都用粒度为1500度的砂纸研磨后,再在超声波清洗机上用丙酮除去油渍.试剂级的甲酸(98～99)和乙酸(99.5)是按我们以前发表的文章所述的方法提纯的.所使用的甲酸和乙酸的浓度范围为1～100.在标称体积浓度为100的酸性溶液中,水的残余量是由KarlFischer方法测出来的.这种方法是采用电化学方法测量水与KarlFischer试剂问的特殊反应.该试剂的组成为I,SO,吡啶及CHaOH.在甲酸中需要滴入0.3的水用于失重测量,滴入0.5的水用于电化学测量在乙酸中需要滴入0.008的水用于失重测量,滴入0.04的水用于电化学测量.溶液需要用纯净氯气脱气2小时.电化学测量时,作为辅助电解质的甲酸钾(O.5M)和乙酸钾(0?5M)~J,电位蚵犁量可以标准甘汞电极作参比电极.表1AISI316钢的化学成分2.2失重的测量试验前将准备浸入甲酸中的试样依次用240度到1200度的砂纸进行研磨.而对准备浸入乙酸中的试样则采用800度到1200度的砂纸进行研磨.然后,在超声波清洗机上用甲醇和丙酮除去油渍.浸入甲酸中的试样分别于沸点温度与室温检测7天和70天.2.3极化曲线的测量反电极为30X40×0.5毫米规格的铂片.测量前对浸在甲酸中的AISI316钢作电极在一10mA/cm的极化电流密度下进行40分种的阴极极化.对浸入乙酸中的AISI316钢中的工作电极也在同样的极化电流密度下进行阴极极化,极化时间见表2,然后更换溶液.电极极化结束后立即用动电位方法以50mV/分的扫描速度测量极化曲线.表2AISI316钢在乙酸中的极化处理时间为了研究AISI316钢在甲酸溶液中浸泡时间对极化性能的影响,还测量了阴极极化后浸泡24小时后的AISI316钢的极化曲线.2.4自然腐蚀电位——浸人时间曲线的测量101继阴极极化后用电动记录装置对AISI316钢的自然腐蚀电位进行24小时的监测.2,5阻抗的测量浸在甲酸中的反电极为螺旋状铂片,浸在乙酸中测量极化曲线的反电极为铂片在甲酸中以恒定电流进行阴极极化,大约需要5小时才能使AISI316钢的腐蚀电位稳定下来.电极阻抗的测量方法同我们前文章中所描述的一样”.2.6表面分析俄歇电子能谱仪(AES)使用的是Perkin--ElmerEDL5型.离子探针分析仪(IMA)使用的是HitachiIIA型2×10乇的压强向试样表面轰击O,轰击l5次之后,深度大约可达500A3结果与讨论3.1腐蚀失重室温下试样在各种浓度的甲酸中的腐蚀速率见表3,AISI316钢在各种浓度甲酸中的失重不容易测定出来.它在5o浓度的甲酸中的最大腐蚀速奉为0.034毫克/分米?天.试验后试样的表面与浸入甲酸之前相比几乎没有变化,仍保持着银亮的金属光泽.表3室温下.甲酸中的腐蚀失重试样在沸点温度的甲酸中的失重及在室温与沸点温度的乙酸中的失重结果见图l.在室温下的乙酸中,浓度为30时的腐蚀速率最高,为0,044毫克/分米一天,在3O和8O的乙酸中出现了峰值.在乙酸中试验后的试样同在甲酸中的试样一样,仍保留着银亮的金属光泽在低浓度范围内(O～50体积百分浓度)的腐蚀速率取决于溶液的导电性在80以下的浓度范围内,腐蚀速率有所增加,这是因为此时腐蚀性物质的质子可能会象水合氢离子一样稳定.在浓度大于80时腐蚀速率又会下降,这是由于没有足够的水来稳定水合氢离子, 而且乙酸又难于分解的缘故.在沸点温度的甲酸中,腐蚀速率随甲酸浓度的增加而增加,50浓度时达到最大值,137毫克/分米天I浓度超过5O后,腐蚀速率又会下降,在90%和100的甲酸中的腐蚀速率均为7O毫克/分米. 天.1O2?}K*彘越*馏基蕾O6*o4惠授*02制基复0.沸点温度的甲酸I△.沸点温度的乙酸I..室温的乙酸.图1甲酸和乙酸中的腐蚀失重图2(略)为在沸点温度的甲酸中进行失重测量后的表面.照片比较模糊,这是由于照射到试样上的光线不均匀的缘故除了浸在100~~浓度甲酸中的试验以外,浸在其它浓度的甲酸中的试样之表面与浸入前相比几乎没有变化,仍保持着银亮的金属光泽在标称lOO%浓度的甲酸溶液中,试样表面呈暗灰色,但仍保持着金属光泽.在以前的工作中,在浸入无水甲酸中的AIsI304钢表面上设有观察到这种黑膜.A,ISI3(34钢不台Mo,而AIsI316钢含Mo,它在甲酸中形成的黑膜可能是不溶性的甲酸盐CMo(HCOO)).在沸点温度的乙酸中,腐蚀速度随浓度的增加而增加,9O浓度时达到最高峰20.8毫克/分米?天,浓度达到100时,腐蚀速度则陡然下降(见图1)除4O～8O浓度以外,授在其它浓度的甲酸中的试样与浸入前几乎没有什么变化.浸在4O～8O的甲酸中的试样表面包上了一层黑膜,除去黑膜后,表面仍保持银亮的金属光泽.据悉,这种情况下产生的膜为水台四氧化三铁锈层(FeO.?H:O),因为它很容易溶解在稀硝酸中.为了对该膜进行定量分析,浸入甲酸和乙酸前后分别由俄歇电子能谱仪和离子探针来检验钢的表面.俄歇电子能谱仪的表面分析结果见表4表4由俄歇电子能谱仪测出的甲酸中的AISI316锕的表面元素的含量据观察,浸入后钢的表面分布了大量的MoFe,Cu的含量变少,在50%浓度的甲酸中尤其如此.在无水甲酸中钢表面分布的Ni含量此浸入前多在5O 的乙酸中测得钢表面Ni的原子百分浓度为0,这可能因为Ni的俄歇峰与cu的俄歇峰靠近,所以Ni的俄歇峰不能测定出来.据知,在50浓度的甲酸中浸入前后钢的表面Ni含量一样大从颜色上看,灰黑色的膜并非只是甲酸铜,还有甲酸镍,因为在无水甲酸溶液中表面Mo的分布状况同水溶液中的分布状况相同(图2).然而这种解释却与浸在无水甲酸中的含Ni的AISI304钢的表面不产生灰黑色膜相矛盾.因此认为,Mo不能在AIsI316锕表面独立形成钝化膜,而是要与其它元素共存才能产生钝化膜在水溶液中这(a)浸入前(b)50(c)90(d)无种共存原子为Cu,在无水溶液中为Ni.水乙鞋!钢.在乙酸中利用离子探针在所囝3由离子探针分析仪测得的AISI 行意苎析萼果见.一o%浓度的乙316钢在乙酸中的表面分析结果酸中能够产生黑色的钝化膜,锕的表面区域Cr含量与Fe含量相比,前者浸人前后的增加量比后者大.所以认为,cr 是钝化膜的重要组成部分.如前文所述,这种钝化膜容易溶解在硝酸中,而如果钝化膜中所含的cr是以cr的氧化物,铬的水台物及乙酸铬的形式存在时,钝化膜就不容易溶解在硝酸中.依上所述.可以认为所形成的黑膜含Fe和cr,其中Fe以水合四氧化三铁的形式存在在9O的乙酸中尽管失重最大,但浸入乙酸后表面却没发生变化因此认为,在浓度为9O的乙酸中不发生选择性腐蚀.在无水溶液中可以看出,浸入后cr量比浸人前有所增加.3.2极化特性图4为在阴极撅化后立即测出的AISI316钢在甲酸和乙酸中的极化曲线.在各种浓度的酸中都观察到了活化区与钝化区及过钝化区在阳极,无水酸的电流密度低于酸性水溶掖的电流密度,这与AISI304钢在酸中的情况相同.将AISI316钢的极化曲线同以前一10一D.50051.01.S2.0E/通过标准甘乖电池铡得的电位V一0.500S101.5E,通过标准甘汞电授麓得的电位v一1.O一0.50m51O1,5E/通过标准甘录屯楹褥的电位E/通过标准甘秉电辊麓稃的电位v囝4AISI316钢在脱气酸中的极化曲圉5AISI316钢,AISI304钢,F,Cr,Ni线l(a)HCOOH+0.5MHCOOK及M0在脱气HCOOH0.5M(b)CHco叫+o?5MCHaCOOKHC00K中的阳极极化线:(a)作出的Fe,Cr及Ni在甲酸和乙酸中的阳极2o%(b)无水极化曲线作了比较,lO4也与Mo的极化曲线作了比较,其结果见图5(a),(b)及6(a),(b).图5(a),(b)分别为20和100甲酸中的极化曲线,图6(a),(b)分别为80和100乙酸中的极化曲线.依据电位和电流密度的钝性,可以认为在20的甲酸中在E和0V之间Mo对提高AISI3l6钢的耐蚀性起主要作用,在高于0V的区域内,则主要是cr的作用在1OO的甲酸中,在E一附近,Mo对耐蚀性起主要作用,而在高于0.45V的区域,和Fe对耐蚀性起主要作用.另一方面,在80的乙酸中,在靠近E的区域,Mo对提高耐蚀性起作用(同甲酸中一样,从E一到0V)而在0V到1.0V之间起作用,高于+1.0V时Ni起作用.在浓度为100的乙酸中,AISI316钢的阳极极化曲线与cr的几乎相同,因此cr对提高耐蚀能力贡献很大.在E与1.0V之间的区域,Mo对实现钝化也起到重要作用.AISI316钢的活化溶解电位高峰比AISI304钢的低.这种差别是由于Mo的影响造成的.Mo能促进AISI316钢在甲酸和乙酸的E～附近发生钝化.由于Mo的出现使金属很容易产生钝化,这就使AISI316钢的活化溶解峰值电位降低了.图7为阴极极化结束24小时之后的极化曲线该曲线没有活化溶解高峰,这不同于阴极极化后立即测出的极化曲线[图4(a)],这种现象是由于一部分阳极极化曲线与阴极极化曲线相交而引起的.E/通过标准甘乖电柱再的电位v图6AISI316钢,AISI304钢,Fe,,Ni及Mo在脱气CH.cO0H+0.5MCH.C0OK中的阳极极化曲线:(a)80(b)无水从极化曲线上得出的腐蚀电流i一与甲酸和乙酸浓度的关系如图8所示.甲酸中阴极极化结束24小时后所测得的腐蚀电流比阴极极化后立即测得的腐蚀电流低一个数量级所以,腐蚀速度随时问的延长而降低.如上所述,这可能是由于A/SI316钢表面产生钝化膜而引起的.阴极极化后立即测量腐蚀电流i,发现在90浓度的甲酸中的i一最大阴极极化结束24小时后测得在50的甲酸中的腐蚀电流最大.因此,腐蚀速率的峰值随时间的变化而变化,这是因为低浓度甲酸水溶掖中所产生的钝化膜不同于高浓度甲酸水溶液中所产生的钝化膜.钝化膜的形成速度依赖于时间在阴极极化结束24小时后,各种浓度的酸中的腐蚀速率几乎相同,这是由于钢的表面几乎都覆盖了一层钝化膜的l05E《￡E/ii~:标准甘乖电般谢耨的电位V图7AISI316钢在极化处理结束24小时后在脱气HCOOH+0.5MHCOOK中的极化曲线..HCOOH△,HCOOH,极化处理结束24小时后口.CHCOOH图8腐蚀电流密度与酸的浓度关系曲线缘故.在50浓度的甲酸中的钝化膜是不完整的,所以腐蚀速率因腐蚀性H一的存在而增大.另一方面,腐蚀电流一乙酸浓度曲线的形状与乙酸中的失重曲线相似(见图1),所以30浓度乙酸中出现的峰值可归因于乙酸溶液的导电性.在8O浓度的乙酸中出现了一个较小的峰值,这个峰值的出现可能是由于腐蚀电流的不确定性造成的由于在阳极区没有观察到Tafel线性区域,的数值是通过把阴极Tafel曲线外推到i 一而获得的.所以不能肯定在8O的乙酸中能观察到峰值.从极化曲线所获得E与甲酸,乙酸浓度的差系如图9所示.随着酸浓度的增加,E一向高电位区移动.AISI304钢在甲酸中的腐蚀电位Ec会发生这种移动.这在我们以前发表的文章中已阐述过了.由于在极化曲线的阴极区可观察到线性Tafel区域,所以在以前发表的文章中曾试着对阴极反应进行分析.依据AISI316钢在甲酸和乙酸中的极化曲线,图l0显示了在恒定电势下阴极电流密度的绝对值li￡『与溶液的pH值的关系.在阴极极化后立即测得的结果是,在一0.500V下,li『值随溶液pH值的增加而线性降低,直线的斜率为0.62.对阴极极化结束24小时后的极化曲线也作了类似的分析.在这种情况下的『『与pH值的关系曲线有点偏离直线.如果假定两者呈线性关系,那么直线的斜率为0.60.从这些结果中可以看出,阴极反应的形式不随时间的变化而变化.在乙酸中l与pH之间呈现良好线性关系,直线的斜率为0.47.很难解释甲酸中斜率为0.6的反应和乙酸中斜率为0.5的反应都是在何种过程基础上进行的,这是因为阴极反应特别复杂,而且极化曲线的线性Tafel区域也具有随机性.OHCOOH△CH3COOH’-1O6-椎度,悼(%)C..HCOOH△极化结束Z4小时之后的HCOOH0:CH3COOH图9腐蚀电位与酸的浓度关系g●o;HCoOH,由标准甘汞电极洲得E;--0.500V6.Ha)H,极化处理结束24小时之后,由标准甘汞电极得E一一0.525口.C巩COOH,由标准甘汞电极洲得E一--0.500V围10阴极电流密度与溶液pH值之间的关系图n为阴极极化后立即测得酌AISI316钢在甲酸和己酸中的腐蚀电位E～与溶液的pH值的关系.同以前在SS41和AISI304钢中所得的结果一样.’,A1SI316钢的E一与pH值间也呈现良好的线性关系,这种关系可用下列等式表示:/}ICOOH一一0.0620H一0.251(用标准甘汞电极作参比电极测得的电位)(1)E/cH;cOOH;一0.03210H一0.319(由标准甘汞电极作参比电极测得的电位)(2)然而,在阴极极化结束24小时后所测得的值与溶液的oH值之问不里线性关系.如前圈l1腐蚀电位与溶液pH值的关系文所述.当金属受活化控制时,腐蚀电位E一与pH之间才呈线性关系.按Pourbaix等的理论,闭塞电池腐蚀理论(oCc)是点蚀和晶间腐蚀(IGC)的基础,且很大程度上取决于溶液的oH值.因此等式(1),(2)可作为防止与控制AISI316钢腐蚀的判定标准.3.3自然腐蚀电位一浸入时间的关系AISI316钢钢的自然腐蚀电位在甲酸和己酸中随浸入时间的变化情况可分另见图107?脚章露堪脚惜扭雌,目l2(a),(b).在各种浓度的甲酸中浸入约1小时之后,自然腐蚀电位就从0.3V左右上升到0.5V,而在5小时之后,自然腐蚀电位几乎稳定不变在乙酸中需要在18小时之后自然腐蚀电位才能完全稳定在+0.15V上.自然腐蚀电位向高电位区的大幅度移动表示着钝化膜的形成.当把移动后的电位与图4(a)～6(b)比较时,可以看出移动后的电位相当于钝化区中主要是cr起钝化作用时的电位.因此,AISI316钢在较短的时间内就能钝化.AISI316钢在甲酸中达到稳定所需的时间比乙酸中所需的时间短.这是因为前者的自然腐蚀电位向钝化区移动的速度较后者大.型啦母趔基羹《皿Rs/kn,(a)HcOOH+0.5MHCOO(b)图l3AISI316钢在HcoOH+0.5MCH;COOH+0.5MCHcOOKHc0oK(频率以Hz表示)中的复合阻抗图12AISI316钢的自然腐蚀电位与浸平面图:(a)90(b)在2O浓度中随入时间的关系浸入时闻的变化而变化3.4阻抗的测量在室温下90浓度的甲酸中所测得的AISI316钢在腐蚀电位E一时的阻抗平面图可见图13(a),在20和100浓度的甲酸中也进行了测量,其曲线形状与90浓度甲酸的几乎相同,所以在这里就不画出来了.在高频区的四弧形曲线可以看作是一个半圆的一部分,这个半圆的中心在横坐标下移动,这部分半四相应于电荷迁移过程,腐蚀反应的阻抗e可由这个半圆的直径得出.低频区的曲线表明,AISI316钢表面有吸咐性中间产物(M(HCOO)).或[M(OH))存在.’图13(b)表示了在20蹦甲酸溶液中阻抗随浸入时间的变化而变化的情况.浸入5小-1O8?>君睡嚣情|f田\呻基肇《血￡,\∞¨,H时,17小时及24小时之后,在高频区竟没有观察到任何变化,在低频区曲线的弧形半圆却逐渐变小,这表明吸咐性中间产物的状态随时问的变化而变化.这大概是由金属甲酸盐的形成造成的.由于在高频区圆弧曲线的半径不发生变化,所以可以推断,AIsI316钢在浸入2O浓度的甲酸中5小时之后腐蚀速度几乎不变.图14为AISI316锕在乙酸中的复合阻抗平面图.它是在室温下阴极极化结束24小时后与自然腐蚀电位稳定后测得的.其曲线轨迹同甲酸的一样.我们认为高频区的半圆部分相当于电荷迁移过程,而低频区的轨迹表明,AISI316钢表面有吸咐性中间产物[M(CHcoo)].a或CM(OH))存在.腐蚀反应的阻抗e可从高频区的半圆直径得出,并将其与腐蚀失重及腐蚀电流作比较.在浓度为3O时,e值为17.5kD,,浓度为8O时e为l14kD,,在浓度为l0.时e值为355k~.这类数据与腐蚀失重及电流的变化趋势相一致.表5为从图13(a),(b)及图14中得出的e值和双层电溶量,以前也曾采用过这种方法.比较水溶液和无水溶液,后者的e值大于前宝嘻RB0图14AISI316钢在CHCOOH+o.5MCHlCooK(频率以Hz表示)中的复合阻抗平面图表5AISA316钢在HCOOH+0.5MHCOOK和CHCOOH+0.5MCH~COOK中电荷迁移阻力与双层电容量者的e值,而后者的值却小于前者的C值.因此认为无水溶液的腐蚀速率小于水溶液的腐蚀速率.腐蚀后锕的表面粗糙度也有所降低.然而,在甲酸中由于所有的e值都相近,所以在浸入时间为5小时之内,AISI316钢在无水溶液中的腐蚀速率与在水溶液中的腐蚀速率没有多大不同.从阴极极化结束24小时后所测得的极化曲线上得出的结论,即在各种浓度的甲酸中的腐蚀电流几乎相同,这一缮论与上述现象是一致的(见图8).从腐蚀速率上看,AISI316锕一般在甲酸中比在乙酸中更容易产生腐蚀,关于这一点在以前的文章中已作了阐述,认为这是由酸的强度不同而引起的.然而在室温的腐蚀失】09?重实验中,乙酸的腐蚀速率却高于甲酸的腐蚀速率.一般认为,浸入时间对腐蚀速率也起着很重要的作用,而且在甲酸中更容易发生钝化,这一点从自然腐蚀电位随时间变化情况中也可以看出.然而,由于室温下失重很小,大约为1O一克,所以测量误差是很大的.因此,取得这些数据的目的在于找出材料在各种溶液中的腐蚀趋势,而不是用来严格比较材料在甲酸与乙酸中的腐蚀性能.从腐蚀机制上看,甲酸与乙酸中极化曲线表明,cr主要是和Mo一起能够提高抗腐蚀能力.表面分析的结果表明,浸在乙酸中的钢表面cr的含量较大,这与从极化曲线上得到的结果是一致的.但在甲酸中,钢表面Mo,Ni的含量较cr的含量大得多,这与从极化曲线上得到的结果不一致.由于极化曲线的测量是在室温下进行的,而表面分析是在试样浸入沸腾溶液中之后进行的,所以在甲酸中沸点温度的极化曲线与室温的有所不同.要弄清沸点时的极化特性还有待进一步研究.4结论通过对AISI316钢在甲酸和乙酸中腐蚀特性的研究可得出如下结论:(1)AISI316钢在甲酸中的腐蚀速率取决于浸入时间;(2)AISI316钢在甲酸和乙酸水溶液中的腐蚀速率大于其在甲酸和乙酸无水溶液中的腐蚀速率,而且其腐蚀特性也各不相同;(3)AISI316钢在甲酸和乙酸中的腐蚀速率取决于酸的浓度和温度}(4)AISI316钢在室温下的甲酸和乙酸中都有很强的抗腐蚀能力,即使在沸点温度下的甲酸和乙酸溶液中,除5O浓度的甲酸外,它也具有抗腐蚀能力;(5)在研究AISI316钢在低浓度的乙酸中的腐蚀特性中发现,腐蚀失重随浓度的变化趋势类似于测量极化曲线时得到的腐蚀电流随浓度的变化趋势,及测量阻抗时得到的e随浓度的变化趋势,这些变化趋势都与乙酸溶液的导电性随浓度的变化趋势相似;(6)依据AISI316钢的自然腐蚀电位随时间变化情况和阳极极化特性,发现含Mo的AISI316钢容易发生钝化,而且在甲酸中的钝化效果要比在乙酸中的明显此外,还发现在各种浓度的酸的水溶液中Cr,Mo和Ni对提高耐蚀性起主要作用,在无水甲酸中主要是Cr,Mo和Fe有助于提高耐蚀性,在无水乙酸中主要是Cr和一定量的Mo有助于产生钝化}(7)在阴极极化后立即测得的AISI316钢的腐蚀电位与溶液的pH值之间有如下线性关系:E一/Hco0H=一0.062pH--0.251(以标准甘汞电极为参比电极SCE测得的电位)E一/cHaco0H=一0.032pH一0.319(以标准甘汞电极SCE为参比电极测得的电位)(8)在测量AISI316钢的阻抗时,在低频区获得的曲线表明在甲酸中有吸咐性中问产物0讧(Hc∞)]或[M(OH)]一存在,而在乙酸中有0讧(cHco0)]或(下转第115万)110?结论(1)对不同S,Mn杂质含量的含镍量20以下的03x17——03xl8钢的抗点蚀性能的研究结果表明,古Ni量约5～6的普通纯度钢中,50的Ni用以抵消Mns夹杂物造成的钢的点蚀性能的降低,但是铜中镍含量增加至l0～20时却抵消不了MnS夹杂物对钢的点蚀性能的影响,原因是在这一镍含量范围内,无论对普通铜还是无MnS夹杂物的纯净钢来说,实际上金属Ni改变不了钢的抗点蚀性能. (2)含钛的普通纯度钢X22H6的耐蚀性优于高纯度的03Xl7H3钢.除了点蚀的再钝化特性之外,包括在硫酸中的钝化特性,含钛的普通纯度钢X22H6的耐蚀性几乎达到高纯度钢03XITH6的水平.虽然含Ni量大于等于3的高纯度钢在硫酸中钝化特性远不如03X22H6M2T普通纯度钢,但在耐蚀性上Ni≥3的高纯度钢优于含铝的O3x22H6M2T普通纯度铜.参考文献19篇(略)蔡红译自~3A[IIHTAMETAJUIOB)1986T22№5C716~720李瑛校(上接第110页)[M(OH)]d存在.(9)从表面分析结果可以看出,在甲酸水溶液中AISI316钢所产生的钝化膜可能是由于Mo和Cu共同存在形成的;在无水甲酸溶液中是由于Mo和Ni的共同作用形成的;在50浓度的乙酸中可能是由cr和Fe的共存形成的,在浓度为90的乙酸中不发生选择性腐蚀..肖永畅译自~CORROSION--NACE)V ol43№91987校-ll5?。
金属材料的腐蚀行为研究
金属材料的腐蚀行为研究随着工业和科技的发展，金属材料在各个领域得到广泛应用，但金属腐蚀问题也日益凸显。
腐蚀是指金属与周围环境中的气体、液体或其他物质发生化学或电化学反应而遭受侵蚀的现象。
金属材料的腐蚀不仅破坏了材料的完整性和功能，还可能对人类生产和生活造成严重的影响。
因此，研究金属材料的腐蚀行为具有重要的理论和实际意义。
一、腐蚀机理研究腐蚀机理是研究金属腐蚀行为的核心内容。
金属腐蚀的机理主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两种类型。
1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电化学条件下与周围介质发生氧化还原反应导致腐蚀的过程。
在电化学腐蚀中，金属被划分为阳极和阴极两个区域，并在金属表面形成电化学电池。
阳极区发生氧化反应，金属被氧化成阳离子并释放出电子，而阴极区则发生还原反应，金属离子被还原成金属。
2. 化学腐蚀化学腐蚀是指金属与周围介质发生化学反应产生的腐蚀现象。
化学腐蚀通常发生在金属表面的一层薄膜上，该薄膜可以是氧化物、硫化物或其他化合物。
这些薄膜会破坏金属的表面保护层，从而导致金属遭受腐蚀。
二、腐蚀行为研究方法为了深入了解金属材料的腐蚀行为，科学家采用了多种研究方法。
1. 电化学测试电化学测试是研究金属腐蚀行为最常用的方法之一。
通过在不同电位下测量金属表面电流和电压的变化，可以了解金属腐蚀速率、腐蚀类型以及腐蚀的机理。
2. 腐蚀速率测定腐蚀速率是评估金属腐蚀严重程度的指标之一。
可以通过浸泡试样在腐蚀介质中的时间来计算腐蚀速率，也可以使用重量损失法、电化学阻抗谱等方法进行测定。
3. 表面分析技术表面分析技术是研究金属腐蚀行为的重要手段，包括扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能量散射光谱（EDS）等。
这些技术可以观察和分析金属表面形貌、薄膜组成以及相变等特征，从而揭示出金属腐蚀的细观过程。
三、腐蚀控制和防护研究金属腐蚀对工程建设和设备运行造成了巨大的经济损失。
因此，如何有效地控制和防护金属腐蚀成为了研究的重点。
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金属材料在醋酸中的腐蚀行为研究
引言：
随着工业的快速发展，腐蚀的问题对各个领域的材料应用都产生了很大的影响，特别
是在化工、冶金和装备制造等领域。
随着对金属材料在醋酸中的腐蚀行为研究的重视，了
解金属材料在醋酸中的腐蚀行为对提高材料抗腐蚀性能具有重要的意义。
一、醋酸的腐蚀性和腐蚀机理
醋酸是一种常见的有机酸，它经常用于工业生产和日常生活中。
醋酸的腐蚀性与它的
酸性浓度、温度和金属材料的成分有关。
醋酸能够与金属材料中的金属原子发生化学反应，从而导致金属材料发生腐蚀。
醋酸的腐蚀机理主要有氧化、钝化和电化学腐蚀。
氧化腐蚀
是指金属与醋酸中的氧发生反应生成金属氧化物的过程；钝化腐蚀是指金属材料在醋酸中
形成一层致密的氧化膜，从而阻止了金属与醋酸的进一步反应；电化学腐蚀是指在醋酸中
由于金属与电解质的存在而导致的电化学反应产生的腐蚀。
二、金属材料在醋酸中的腐蚀行为
不同的金属材料在醋酸中的腐蚀行为不尽相同。
通常来说，金属的腐蚀性一般以其在
醋酸中的溶解速度来衡量。
一些金属材料，如铝、镁和锌等，易被醋酸腐蚀；而一些金属
材料，如不锈钢和铜等，对醋酸的腐蚀性较低。
金属材料在醋酸中的腐蚀行为与其晶格结构、组织结构、表面状态和环境因素等有关。
三、影响金属材料腐蚀的因素
金属材料在醋酸中的腐蚀行为受多种因素的影响。
最主要的影响因素包括醋酸的浓度
和温度、金属材料的成分和晶格结构、材料的表面状态、氧化膜的生成和性质等。
较高浓
度的醋酸和高温都会加速金属的腐蚀速度。
不同材料的成分和晶格结构使得它们在醋酸中
的腐蚀性也不相同。
金属材料表面的处理和涂层等也可以提高金属材料的抗腐蚀性能。