2022年2022年金属腐蚀与防护考试 .pdf

金属腐蚀与防护考试第二章：化学腐蚀1. 金属表面保护膜：由腐蚀产物所组成的，能够把金属表面和腐蚀环境隔离开，从而降低金属腐蚀进行速度的薄膜。2. 金属表面膜具有保护性的条件：1. 膜要完整地覆盖于金属的全部表面。膜在所处的环境中是稳定的，不挥发、不被分解或溶解。金属表面上所生成的化合物的体积略大于它所消耗的金属原子的体积。2. 膜与基体金属的结合要牢，不容易脱落金属表面膜要有一定的强度和塑性，与金属基体的热膨胀系数要相近。金属表面膜的内应力不应过大。3. 为什么铝在大气中有较好的耐腐蚀性（从表面膜形成规律方面阐述）：Al 在常温下氧化，氧化膜成长速率与厚度成反比，遵循对数速率规律，因此当其暴露在空气中几天后，膜的生长实际就停止了，这就是铝具有优良耐大气氧化的理由之一。4. 化学腐蚀基本原理： 金属与非电解质相接处介质中的分子被金属表面所吸附并分解为原子介质中的氧化性的原子 X 与金属原子 Me化合，形成腐蚀产物MemXn。 1.产物挥发性的：在金属表面形成不了保护膜，腐蚀反映急促进行下去，金属不断被腐蚀。 2.产物可附着在金属表面上：反应初期，金属表面膜很薄，不足以将金属表面与介质完全隔离，金属原子、离子或电子以及介质的原子将相向地通过膜进行扩散，并在已形成膜中相遇发生反应使膜加厚，这种过程要进行到膜足以阻止金属原子、离子、电子、介质原子扩散，即形成稳定的保护膜为止。第三章：电化学腐蚀热力学5. 电化学腐蚀 ：金属材料与电解质溶液相互接触时，在界面上将发生有自由电子参加的广义氧化与还原反应，导致界面处的金属变为离子、络离子而溶解，或生成氧化物、氢氧化物等稳定的化合物，从而破坏了金属材料的特性，这个过程称为电化学腐蚀。6. 电极系统 ：如果系统有电子导体和离子导体两个相组成，且当有电荷通过它们互相接触的界面时，有电荷在两相间转移，这样的系统称为电极系统。7. 电极系统的主要特征是：伴随着电荷在两相间的转移，不可避免地在两相的界面上发生物质的变化，即发生化学变化。8. 电极反应 ：在电极系统中，伴随着两个非同类导体之间的电荷转移，在两相的界面上所发生的电化学反应。9. 腐蚀电池 ：只导致金属材料破坏而不能对外界作有用功的短路原电池称为腐蚀电池。特点：不可逆，只能导致金属材料破坏，电流不对外做功，以热能的形式散发。10. 去极化剂 ：电解质溶液中的接受阳极迁移来的电子的氧化性物质。11. 腐蚀电池的类型：1. 宏观腐蚀电池 1）异质金属接触电池：电位较负的作为阳极被腐蚀 2）浓差电池：溶液浓差：稀溶液中的金属是阳极，被溶解氧浓差电池：氧含量高的部位得到保护 3）温差电池：有电极电位决定 2. 微观腐蚀电池：因金属表面电化学不均匀引起的。点蚀、晶间腐蚀。 3. 亚微观腐蚀电池12. 为了使铁免于腐蚀 ，可设法将EPH条件 移出腐蚀区。途径有三种： 1）降低铁的电极电位，对铁进行阴极保护。 2）把铁的电位升高，使之进入钝化区。 3）调整溶液PH=913,可使铁进入钝化区。第四章化学腐蚀动力学阳极过程 ：腐蚀电池中电势较低的金属为阳极，发生氧化反应。阳极过程就是阳极金属发生电化学溶解或者阳极钝化的过程。晶体缺陷处往往易于溶解。溶液中某些组分也容易被吸附到晶体的缺陷处，起到加速或抑制阳极溶解的作用。阴极过程 ：电解质溶液中的氧化剂在金属阳极溶解后释放出来，并与转移到阴极区的电子相结合的反应过程。阴极去极化剂和阴极还原反应：1、氢离子还原反应或析氢反应；2、溶液中溶解氧的还原反应；3、溶液中高价离子的还原； 4、溶液中贵金属离子的还原；5、氧化性酸或某些阴离子的还原；6、溶液中某些有机化合物的还原。阳极极化：由于腐蚀电池中阳极区域的自由电子移向电极电势较高的阴极区，使阳极区的电子缺乏，而阳极反应产生的电子又来不及补充，而使阳极产生极化。即由于电流的通过，使电极电势偏离其平衡电势，而向正方向移动称为阳极极化。阴极极化 ：由于腐蚀过程中阳极区域释放出的电子进入邻近的阴极区，如果阴极反应还来不及吸收这些电子，则电子在阴极积累，使阴极区的电势偏离平衡电势而向负方向变化，称为阴极极化。电路接通后，电位差减小，电流减小，是因为发生了极化。把电极上有电流通过阳极时，电极电位变化的现象成为电极的极化。有电流通过阳极（阴极）时，阳极（阴极）电位变正（负），成为阳极（阴极）极化。通常把减小电极极化的过程叫做去极化，把能减小电极极化的物质叫做去极化剂 。1、活化极化 2、浓差极化3、电阻极化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 对一个电极反应来说，把有电流通过的电极电位E与开路电位E0之差叫过电位。 阳极过电位为正， 阴极过电位为负。 n 代表电极反应的推动力。无论是阳极极化还是阴极极化，都会减小腐蚀电池的电位差，故极化作用是减小金属腐蚀的重要因素。发生电化学腐蚀的基本条件是腐蚀电池和去极化剂同时存在。平衡状态 ：指一个电极反应过程中，正逆两个方向的物质交换和电荷交换都达到平衡，电极上不会有额外的物质积累和电荷积累的状态。第五章：析氢与吸氧腐蚀1. 析氢腐蚀的必要条件：EHEM原动力： EH-EM2. 控制析氢腐蚀 ：1）减小或消除金属中析氢过电位小的阴极性杂质。加入析氢过电位大的合金成分。 2）加入缓蚀剂。大大提高H。 3）降低溶液中的活性阴离子。3. 耗氧腐蚀的必要条件：EMEO24. 影响耗氧腐蚀的因素：1）溶 O2浓度的影响。 2）溶液温度的影响。3）盐浓度的影响第六章：金属的钝化1. 钝化 ：在一定条件下金属或合金失去了原来的化学活性，成为惰性，其耐蚀性提高的状态称为钝化。2. 钝化的方法 ：1）加入钝化剂（化学钝化）2）外加电流阳极极化（电化学钝化）第七章：局部腐蚀1. 电偶腐蚀 ：将两种金属接触后一起放入酸性溶液中，电位较负的金属腐蚀加剧，而电位较正的金属得到保护。2. 电偶序 ：根据金属或合金在一定介质中测得的非平衡电极电位的相对大小排列的次序表。3. 电偶腐蚀的防护：1）阴阳极面积比。切忌形成小阳极大阴极的面积比。 2）材料。不同金属偶合时，它们在电偶序中的上下位置相距越远，电偶腐蚀越严重。 3）牺牲阳极。用比被保护金属电位更负的金属做牺牲阳极。4. 缝隙腐蚀 ：指介质中金属表面在有缝隙或附着物处发生的局部腐蚀。0.0250.1mm5. 缝隙腐蚀原因 ：氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用所致。缝隙越窄腐蚀越严重，外部面积越大缝内腐蚀越严重。6. 孔蚀发生的条件：1）金属或合金表面钝化膜有缺陷、机械损伤。 2）介质中有Cl- OH-等离子。 3）孔蚀的发生需要在孔蚀电位以上。7. 点蚀防护措施 ：1）改善金属或合金的电化学性质，降低介质的侵蚀性。 2）介质方面，加入缓蚀剂，可抑制孔蚀。 3）采取阴极保护或阳极保护。8. 晶间腐蚀 ：在金属晶界上或其临界区发生剧烈腐蚀，而晶粒的腐蚀相对很小，称为晶间腐蚀。9. 选择性腐蚀 ：合金在某些腐蚀介质中，一种或几种元素部分溶出，剩余部分呈网状或蜂窝结构，称为选择性腐蚀。黄铜脱锌，铸铁的石墨化10. 应力腐蚀 SCC ：破裂开始只有一些微小裂纹。后发展为宏观裂纹，裂纹穿透金属，其他大部分表面不会腐蚀。裂纹有穿晶型，晶间型，混合型。11. 影响 SCC的因素 ：1）应力：残余应力、热应力、结构应力、工作应力 2）环境介质 3 ）界面电位12. 磨损腐蚀 ：由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动而引起金属的加速破坏。13. 氢损伤 ：由于氢的存在或与氢发生反应而引起金属设备破坏称为金属的氢损伤。分为脱碳、氢腐蚀、氢鼓泡和氢脆。第八章：应力作用下的腐蚀1. SCC条件 ：1）特定环境。 2）足够大的拉伸应力。3）特定的合金成分组织2. SCC特点 ：1）造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力。 2）应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑形变形。 3）只有特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。 4）应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-910-8m/s，有点像疲劳，是渐进缓慢的。 5）应力腐蚀的裂纹对起源于表面蚀坑处，裂纹传播途径常垂直于拉力轴。 6）应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物。 7）应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。 8）应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂也可以是晶间断裂。3. 腐蚀疲劳 ：指在循环应力与腐蚀介质联合作用下所引起的破坏，是疲劳的一种特例。4. 疲劳裂纹的生成过程：1）首先生成点蚀坑（疲劳源）；2）在应力作用下点蚀坑处优先发生滑移，形成滑移台阶； 3)滑移台阶上发生金属阳极溶解；4）在反方向应力作用下金属表面上形成初始裂纹。第九章：金属在某些环境中的腐蚀与防护1. 大气腐蚀的类型：干的、潮的、湿的大气腐蚀。2. 大气腐蚀的影响因素：1）气候条件； 2）大气污染物质。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 3. 土壤腐蚀的特点：1）阴极过程：主要是氧分子还原反应。土壤的结构和湿度决定了氧的输送速度，从而决定了阴极反应速度。 2）阳极过程：在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘结在一起，形成一种紧密层，使阳极过程受到阻碍，对金属起到保护作用。 3）控制特征：微电池腐蚀属于阳极极化控制；大多数土壤中属阴极极化控制；大电池腐蚀情况属于阴极极化和欧姆电阻混合控制。4. 土壤腐蚀的几种常见形式：1)全面腐蚀； 2）氧浓差电池腐蚀；3）杂散电流腐蚀； 4）细菌腐蚀或微生物腐蚀。5. 海水腐蚀的特点：1）由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的电偶腐蚀破坏。 2）海水中含有大量氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。 3）碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如充气良好，流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。 4）海洋环境的腐蚀分为几个区域。（海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区、海泥区）6. 高温气体腐蚀的形式：1）钢铁脱碳：一是反应生成气体，使钢铁表面膜的完整性受到破坏，保护性能下降；二是钢表面层中渗碳体转变为铁素体，表面硬度和强度降低。2）铸铁肿胀：铸铁在发生气体腐蚀时，如果侵蚀性气体沿着晶粒边界，石墨夹杂物和微细裂纹渗入到铸铁内部，发生氧化反应； 由于生成的氧化物体积比消耗的金属体积大，将导致铸件体积增大，这种现象叫铸铁肿胀。 3）氢损伤：氢脆：把氢对金属的物理作用所引起的损伤叫氢脆。即氢溶解于金属中形成固溶体，氢原子在金属的缺陷中复合为氢分子。氢腐蚀： 把氢与金属化学作用引起的损伤叫做氢腐蚀。氢腐蚀比氢脆的破坏作用大得多。7. 高温气体腐蚀的防护：1）合金化； 2）覆盖层； 3) 控制气体组成8. 缓蚀剂 ：在腐蚀环境中， 加入少量某种物质, 可以降低金属在介质中的腐蚀速度或阻止腐蚀的继续发生, 这种物质就被称为缓蚀剂。第 10 章高温腐蚀；在高温下金属材料与周围介质直接发生化学反应而引起的损坏。高温腐蚀的类型：1、高温气体腐蚀2、高温液态介质腐蚀3、高温固态介质腐蚀。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -