金属腐蚀学金属腐蚀学 (29).ppt

金属腐蚀学金属材料的耐蚀性01金属耐蚀合金化原理02铁和铁基合金的耐蚀性03铜及铜合金的耐蚀性04铝和铝合金的耐蚀性目录Content章节Chapter01金属耐蚀合金化原理01利用合金化提高金属耐蚀性的途径u提高金属的热力学稳定性u阻滞阴极过程减少金属或合金中活性阴极面积加入氢过电位高的合金元素 u阻滞阳极过程减少合金表面阳极区的相对面积加入使阳极易钝化的合金元素加入强的阴极性合金元素，促进合金钝化u在合金表面形成致密、完整的腐蚀产物膜金属耐蚀合金化原理01金属耐腐蚀合金化机理u合金本体结构改变原理塔曼定律（稳定性台阶定律或n/8定律）电子结构学说u合金表面形成耐腐蚀结构原理表面富集耐蚀相学说表面形成富集耐蚀组份的完整结晶膜层学说表面富集阴极性合金元素促进阳极钝化学说表面富集贵金属元素学说表面致密腐蚀产物膜形成学说金属耐蚀合金化原理章节Chapter02铁和铁基合金的耐蚀性02铸铁的耐蚀性u普通铸铁 碳以渗碳体Fe3C、或石墨的形式存在。在常温低浓度的NaOH溶液中，表面能形成一层牢固的保护膜，不易被腐蚀。当NaOH浓度超过70%、温度接近沸点时，腐蚀速率迅速增加。在熔融的NaOH中，则容易产生应力腐蚀。在酸溶液中，普通铸铁的耐蚀性与酸溶液的种类及浓度有关。u耐蚀铸铁 在普通铸铁中加入少量硅、铬、铝、铜和镍等合金元素而形成的。一般地，在一定介质中具有良好的耐蚀性。铁和铁基合金的耐蚀性02提高铸铁的耐蚀性的方法u利用合金化形成表面保护膜 加入铝、硅、铬等合金元素，在铸铁表面形成一层完整、致密、结合良好的保护膜。u提高基体的电极电位 加入硅、铬、钼、铜、镍和磷等合金元素，促使作为阳极的铸铁基体在表面形成Cr2O3、SiO2保护膜而变为钝态，从而提高基体的电极电位，阻滞电化学腐蚀过程，提高耐蚀性。u改善铸铁组织 形成单相铁素体或奥氏体组织、使石墨球化等，可使腐蚀原电池减少，或腐蚀介质不易进入铸铁内部，进而提高铸铁的耐蚀性。铁和铁基合金的耐蚀性02碳钢的耐蚀性u碳钢的相组成物为铁素体和渗碳体。u在非氧化性酸中，碳钢不能产生钝化现象，随着碳含量的增加，渗碳体Fe3C数量增加，腐蚀速度随之增加在氧化性酸中，随着碳含量的增加，碳钢出现钝化倾向，腐蚀速度明显降低。u碳钢中的合金元素硅可提高碳钢在自然条件下的耐蚀性及抗高温氧化性。u碳钢的组织与成分及热处理状态有关。u在强腐蚀介质、大气、海水、土壤中碳钢都不耐腐蚀，但在室温的碱或碱性溶液中有较好的耐蚀性。铁和铁基合金的耐蚀性02低合金钢的耐蚀性u低合金钢一般是指在碳钢中加入Cu、P、Cr、Si等总含量不超过5%合金元素，以提高耐蚀性为目的的合金钢。u耐大气腐蚀低合金钢。u耐海水腐蚀低合金钢。铁和铁基合金的耐蚀性02不锈钢耐蚀性u马氏体不锈钢 一类高碳（0.1%0.9%）的铬不锈钢马氏体不锈钢比铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的耐蚀性都差，而且含碳量越高，耐蚀性越差。u铁素体不锈钢 以铬为主要合金元素、具有体心立方晶体结构的铁基合金在硝酸等氧化性介质中有良好的耐蚀性，耐蚀性和抗高温氧化性能优于马氏体不锈钢，但在还原性介质中，铁素体不锈钢的耐蚀性不如镍铬奥氏体不锈钢。u奥氏体不锈钢 具有单相奥氏体组织的铁基合金不仅具有优良耐蚀性能，而且也具有良好的综合力学性能、工艺性能和焊接性能。铁和铁基合金的耐蚀性章节Chapter03铜及铜合金的耐蚀性03铜的耐蚀性u纯铜的化学稳定性高，其标准电极电位约为0.345V（SCE），比氧电极标准电位低，所以，产生氧去极化腐蚀。u在去气的水溶液、非氧化性酸（HC1、稀H2SO4）和有机酸（醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸）等介质中，铜具有较高的化学稳定性，不会被腐蚀；在去气硫酸、硝酸、浓硫酸、去气的氢氧化钠等含氧化剂的酸性或强碱性溶液中，铜会被腐蚀；在中性或弱碱性溶液中，特别是有溶解氧存在时，铜可进行钝化，表面产生氧化膜而阻止腐蚀。铜及铜合金的耐蚀性03铜合金的耐蚀性u黄铜的耐蚀性黄铜的耐腐蚀性能并不是很好，通常采用加入硅、铝、锡、铅、锰、镍、铁等合金元素的方法，改善黄铜的耐腐蚀性能。黄铜在某些腐蚀介质和环境中，还会产生脱锌腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳等局部腐蚀。u青铜的耐蚀性与黄铜相比，青铜具有更高的强度与耐蚀性能，在某些环境中，青铜的耐蚀性能比白铜差。u白铜的耐蚀性白铜在海水、有机酸、各种盐溶液等腐蚀介质中均具有良好的耐蚀性，白铜中加入少量铁或锰可明显提高耐蚀性。铜及铜合金的耐蚀性章节Chapter04铝和铝合金的耐蚀性04纯铝的耐蚀性u铝的化学活性很高，在大气中铝表面很快会生成一层薄而致密、具有自愈合能力的A12O3氧化膜，铝在大气中具有良好的耐蚀性。u铝在碱溶液中耐蚀性较差，但在氨水、硅酸钠溶液中耐蚀性能较好。u铝在硫酸、盐酸、草酸、蚁酸中不耐蚀，但在氧化性浓酸中会生成一层钝化膜，使耐蚀性能提高。u铝在水中耐蚀性能良好；在含有C1-、F-的溶液中，容易使氧化膜破坏而引起点蚀。在含有电位较正的阳离子Fe2+、Ni2+、Cu2+的溶液中，因二次析出效应，铝会被加速腐蚀。铝和铝合金的耐蚀性04铝合金的耐蚀性u铝合金为易钝化金属材料，因而对局部腐蚀较为敏感点蚀是铝合金常见的局部腐蚀，在大气、水、弱酸性溶液及盐溶液等介质中，都会产生点蚀防止途径：采用纯铝或耐点蚀性能好的A1-Mn 合金和A1-Mg 合金，对A1-Cu合金可采用在其表面包覆纯铝或A1-Mg 合金层的办法；消除或减少溶液中的C1-、氧化性离子和溶解氧等；改进热处理工艺硬铝合金、超硬铝合金在淬火+人工时效的情况下，晶间腐蚀敏感性剧增，尤其是硬铝合金，最突出的腐蚀形态就是晶间腐蚀。防止措施：采用淬火+自然时效的热处理制度，可消除铝合金产生晶间腐蚀的倾向；采用包覆铝或离子镀铝的保护方法。铝和铝合金的耐蚀性04铝合金的耐蚀性除纯铝、A1-Mn、A1-Mg-Si合金尚未发现应力腐蚀开裂现象外，其它铝合金都有不同程度的应力腐蚀开裂敏感性，强度愈高，应力腐蚀开裂敏感倾向越大。添加少量过渡族金属元素，如锰、铬、钛、锆、钒等可大大降低铝合金应力腐蚀开裂敏感性，其中铬和锆的效果最好。采用合理的热处理制度，或在铝合金表面包覆铝或离子镀铝的保护方法，以消除或降低应力腐蚀开裂敏感性经轧制或锻压成型的具有晶间腐蚀倾向的铝合金型材，在诸如氨类、H2O2、NO-3、C1-的腐蚀介质中，会产生剥蚀。高镁铝合金、A1-Zn-Mg合金的剥蚀敏感性最大。铝和铝合金的耐蚀性