材料腐蚀与防护复习题

材料腐蚀与防护复习题 适用于材料成型与控制专业 一、名词解释 1、腐蚀: 材料与所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。 2、腐蚀原电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池； 特点：1. 阳极反应都是金属的氧化反应， 造成金属材料的破坏 2. 反应最大限度的不可逆 3. 阴、 阳极短路， 不对外做功 3.腐蚀电池的工作环节：1.阳极反应通式：Me→Men++ne 可溶性离子，如 Fe-2e＝Fe2+ ；2.阴极反应通式：D+me＝[D.me] 2H++2e＝H2 析氢腐蚀或氢去极化腐蚀；3.电流回路 金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 4. 形成腐蚀电池的原因：金属方面：成分不均匀；表面状态不均匀；组织结构不均匀；应 力和形变不均匀； “亚微观”不均匀；环境方面：金属离子浓度差异；氧浓度的差异； 温度差异 5.交换电流密度：当电极反应处于平衡时，电极反应的两个方向进行的速度相等，此时按两 个反应方向进行的阳极反应和阴极反应的电流密度绝对值叫做交换电流密度。 6.电动序：将各种金属的标准电位 E0 的数值从小到大排列起来，就得到 “电动序” 。 7. 腐蚀电位：金属在给定腐蚀体系中的电极电位 。电偶序：在某给定环境中，以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低，依次排列的顺序 8.电化学腐蚀倾向的判断：自由焓准则 当△G<0，则腐蚀反应能自发进行。 |Δ G|愈大则腐蚀倾向愈大。当△G= 0，腐蚀反应达到平衡。当△G> 0，腐蚀反应不能自发进行。 9. 电极：金属浸于电解质溶液中所组成的系统。 10. 电位:金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的绝对电极电位，简称电位，记为E。 11.电极电位：电极系统中金属与溶液之间的电位差称为该电极的电极电位。 11、 平衡电位：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位称为平衡电位，记为 Ee 意义： 当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相ｃ、a 之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的。 12.、非平衡电位：当电极反应不处于平衡状态，电极系统电位称为非平衡电位 13.标准电位：电极反应的各组分活度(或分压)都为 1，温度为 250 C 时，平衡电位 Ee 等 于 E0，E0 称为标准电位。 14.平衡电位的意义：平衡电位总是和电极反应联系在一起的。当电极系统处于平衡电位时 电极反应的正方向速度和逆方向速度相等， 净反应速度为零。 在两相之间物质的过程和 电荷的迁移都是平衡的。 15. 活化极化： 电子转移步骤的阻力所造成的极化叫做活化极化， 或电化学极化； 浓度极化： 液相传质步骤的阻力所造成的极化叫做浓度极化，或浓差极化。电极反应是受电化学反应速度控制。 16. 阳极极化(阴极极化) 答：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象，称为阳极极化。（当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象，称为阴极极化） 17. 极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著地偏离了未通过净电流时的起 始点位的变化现象。 去极化：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程称为去极化作用，则能消除或减弱极化的现象称为去极化。 19.钝性:金属或合金在一定条件下有活化态转变为钝态的过程为钝化，金属或合金钝化后所具有的耐蚀性为钝性。 20．混合电位：指腐蚀过程可分为两个或两个以上的氧化反应和还原反应，且反应过程不会有净电荷的积累，也称为自腐蚀电位。 21.吸氧腐蚀：指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中发生电化学反应引起阳极金属或合金不断溶解的腐蚀现象。 析氢腐蚀 以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为析氢腐蚀 22.材料失效的三种形式是： 断裂 、 磨损 和 磨蚀 。 23.全面腐蚀 ：是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的也可以是不均匀的。 17．局部腐蚀：指仅局限或集中在金属的某一特定部位的腐蚀，其腐蚀速度远大于其他部位的腐蚀速度。 24.应力腐蚀 ：是指敏感材料在拉应力和特定介质的共同作用下引起的断裂。 25.晶间腐蚀 ：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。在金属（合金）表面无任何变化的情况下，使晶粒间失去结合力，金属强度完全丧失，导致设备突发性破坏。 26.腐蚀疲劳 ：是指材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 点（孔）腐蚀：是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式。 27.缝隙腐蚀：由于缝隙的存在，使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难而引起缝隙内金属的腐蚀的现象。 28.选择性氧化：如果合金中B组元的浓度低于临界浓度，则最初在合金表面只形成AO，B组元从氧化膜/金属界面向合金内部扩散。但由于B组元与氧亲和力大，随着氧化的进行，当界面处B的浓度达到形成BO的临界浓度时，将发生B+AO---A+BO的反应，氧化产物将转变为BO。这种情形称为合金的选择性氧化。 29.选择腐蚀：是指多元合金中较活泼组分或负电性金属的优先溶解。 30.腐蚀疲劳:材料或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下产生的脆性断裂。 磨损腐蚀指在磨损和腐蚀的综合作用下材料发生的加速腐蚀破坏。有三种表现形式： 摩振腐蚀 、 湍流腐蚀 和 空泡腐蚀 。 31. 电化学保护：通过施加外电动势将被保护的金属的电位移向免蚀区或钝化区，以减小或防止金属腐蚀的方法。 32. 阴极保护：将被保护的金属与外加直流电源的负极相连，在金属表面通入足够的阴极电流，使金属电位变负，阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法。 33. 阳极保护：将被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。 34.外加电流阴极保护法：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，使之成为阴 极，阳极为一个不溶性的辅助电极，利用外加阴极电流进行阴极极化，二者组成宏观电池实现阴极保护的方法。 13.牺牲阳极阴极保护法: 在被保护的金属上连接电位更负的金属或合金作为阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。 35．保护电位：在阳极极化曲线中，在极化电流上升时进行回扫，与正扫曲线相交，此点的电位称为保护电位。 二、判断题 1、阴极反应是电解质中的金属失去电子发生氧化反应程。(×) 2、只能导致金属材料腐蚀破坏而不能对外做有用功的短路原电池称为腐蚀电池。(√) 3、在电极系统中，溶液中金属离子浓度越高，电极的电极电位越负。(×) 4、电极反应达到平衡时所具有的电位，通常称为平衡电极电位。(√) 5、因外电流流入或流出，电极系统的电极电位随电流密度改变所发生的偏离平衡电极电位的现象称为电极极化现象。(√) 6、由于腐蚀介质中去极化剂的存在，使得单一金属不能够与腐蚀介质构成腐蚀电池。(×) 7、在对金属实施电化学保护时，为避免氢损伤，阴极保护电位不能高于析氢电位。(×) 8、非氧化性酸的腐蚀速度随氢氧根离子浓度的增加而上升。(×) 9、在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，阳极性覆盖层能够对基体金属起到阳极保护作用。(√) 10、在生产中的有色金属零件和黑色金属零件集中堆放。(×) 11.发生电化腐蚀时都有能量的转变，且被腐蚀的金属总是失电子。(×) 12.非平衡电极电位的物质交换和电荷交换均不平衡。(×) 13.在充氧的H2SO4 中Cu 片首先发生吸氧腐蚀，然后发生析氢腐蚀。(×) 14. 对氢脆敏感的材料不能采取阴极保护。(√)

三、填空题 1.材料腐蚀是指材料由于环境的作用而引起的破坏和变质 。 2. 金属的电化学腐蚀的发生条件是金属或合金的化学成分不均一，含有各种杂质和合金元.存在，组织结构不均一，物理状态不均一，表面氧化（保护）膜不完整。 3. 根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（(△G)T,P＜0）。 4．Pb在酸性含氧的水溶液中会发生 吸氧 腐蚀。 5．氧去极化腐蚀速度主要取决于（溶解氧向电极表面的传递速度和氧在电极表面的放电速度）。 6．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度（ 降低）。 7.发生析氢腐蚀的条件介质中必须有 H + 存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢 的平衡电极电位 。 8．点蚀通常发生在（有钝化膜）金属表面上，并且介质条件为（含有Cl-离子）。 9．缝隙腐蚀发生应满足的条件为：（氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用）。 10、一般涂层的结构包括 底漆 、 中间层 、 面 漆 。 11、发生吸氧腐蚀时，在碱性介质中阴极反应式 （O2 + 2H2O + 4e = 4OH- ），在酸性介质中 阴极反应式（O2 + 4H+ + 4e = 2H2O ） 12、析氢腐蚀体系主要受 活化 极化控制，而吸氧腐蚀体系主要受 浓差 极化控制。 13、在阴极保护中,判断金属是否达到完全保护,通常用 最小保护电位 、 最小保 护电流密度 判断。 14、发生析氢腐蚀的条件 介质中必须有 H + 存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须低于氢 的平衡电极电位 。 15．按缓蚀剂的作用机理，可将缓蚀剂分为：阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂，其中阳极型缓蚀剂用量不足易造成孔蚀。 16．在电化学保护法中，如控制不当，外加电流阴极保护法易造成杂散电流腐蚀， 阳极保护法易加剧金属的腐蚀。 17.金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的倾向均可用自由能进行判断。 18.阳极保护基本原理是将金属进入阳极极化，使其进入钝化区而得到保护 。 19.材料的防护常从以下五方面进行:(1)正确选材;(2)合理的结构设计;(3) 覆盖层保护;(4)电化学保护;(5)缓蚀剂保护。 20.合金中的杂质、碳化物等第二相一般是作为阴极 ，使合金的腐蚀速度 加 快 。 21.由于生成了H2CO3，使CO2 对金属构件有极强的腐蚀性。 22.在电化学腐蚀中，腐蚀速度可以用 电流密度i 表征。 23.就腐蚀的危害性而言，局部腐蚀和全面腐蚀，局部腐蚀的危害更大。 24．在氧去极化的电化学反应中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度降低。 25.发生析氢腐蚀的条件 介质中必须有 H + 存在和腐蚀电池的阳极金属电位必须(低 于)氢的平衡电极电位 。 1、金属的腐蚀过程，其实质就是金属单质被（ 氧化 ）形成化合物的过程。 2、金属材料的化学腐蚀是指金属表面与（ 环境 ）介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。 3、借助于氧化还原反应将化学能直接转变为（ 电能 ）的装置叫做原电池。 4、当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正方向速度和逆方向速度（ 相等 ）。 5、当金属与介质或不同金属相接触时，（ 电化学腐蚀 ）时才发生腐蚀。 6、电极的任何去极化过程，都将导致金属腐蚀速度的（ 加快 ）。 7、两种或两种以上的异种金属或合金、甚至同一金属的不同部位，在腐蚀介质中相互接触时，都将因（ 腐蚀 ）电位的不同而发生电偶腐蚀现象。 8、金属电化学腐蚀导致氢损伤的主要原因是因为（ 析氢 ）反应。 9、金属在盐酸中的腐蚀速度随盐酸浓度的（ 升高 ）而上升。 10、静止淡水中金属腐蚀的过程主要受（ 氧 ）的扩散步骤所控制。 11、 按潮湿程度，大气腐蚀可分为（干大气腐蚀）（潮大气腐蚀）（湿大气腐蚀）。 12、 涂料的组成分为三部分：（主要成膜物质）（次要成膜物质）（辅助成膜物质）。 13、 阴极保护分为（牺牲阳极保护）和（外加电流阴极保护）两种。 14、 能阻止或减缓金属腐蚀的物质就是（缓蚀剂） 15、 金属腐蚀的本质是金属由能量高的（单质状态）向能量低的化合物状态转变的过程。 16、 按腐蚀反应的机理分，腐蚀分为（化学腐蚀）和（电化学腐蚀）。按腐蚀形态分，腐蚀分为（全面腐蚀）和（局部腐蚀）。 17、 根据控制步骤的不同，可将极化分为两类，（电化学极化）和（浓差极化）。 18、 混合电位理论：当一个电绝缘的金属试件腐蚀时，（总氧化速度）与（总还原速度）相等。 19、 腐蚀定义中所指的（材料）是内因，（环境）是外因。 20、常见的局部腐蚀有（电偶腐蚀）（点蚀）（缝隙腐蚀）（晶间腐蚀）及（应力腐蚀破裂）等。 21、 由闭塞电池引起的孔内酸化作用从而加速腐蚀的作用，称为（自催化酸化作用）。 22、缝宽在（0.025~0.1）mm之间的微小缝隙才能发生缝隙腐蚀。 23、 对于缝隙腐蚀，（氧浓差电池）的形成，对腐蚀开始起促进作用，而（自催化酸化作用）是造成腐蚀加速的根本原因。 24、缝隙腐蚀的起因是（氧浓差电池）的作用，（闭塞电池的酸化自催化作用）是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。 25、金属发生高温氧化时，氧化膜具有保护性的必要条件是 PBR>1 。 发生应力腐蚀的3个基本条件是(敏感的金属材料)、(特定的腐蚀介质)、(足够大的拉伸应力)，应力腐蚀断裂分3个阶段，依次为(孕育期)、(裂纹扩展期)(快速断裂期)。