材料的耐腐蚀性能与抗腐蚀措施.pptx

第十三章第十三章 材料的材料的耐腐蚀性能耐腐蚀性能材料性能学材料性能学前言前言 本章从材料腐蚀的现象出发，本章从材料腐蚀的现象出发，着重介绍金属材料的应力腐蚀断裂，着重介绍金属材料的应力腐蚀断裂，以及材料耐蚀性评价等内容。以及材料耐蚀性评价等内容。第十三章第十三章 材料的耐腐蚀性能材料的耐腐蚀性能13.1 13.1 材料腐蚀的基本概念材料腐蚀的基本概念13.2 13.2 金属的电化学腐蚀倾向（略）金属的电化学腐蚀倾向（略）13.3 13.3 金属腐蚀速度及其操作（略）金属腐蚀速度及其操作（略）13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施材料的耐蚀性及抗腐蚀措施13.1 13.1 材料腐蚀的基本概念材料腐蚀的基本概念一、腐蚀的基本概念一、腐蚀的基本概念 1 1、定义：、定义：物质的外表，物质的外表，因发生化学或电化学反响，因发生化学或电化学反响，而受到破坏的现象。而受到破坏的现象。2 2、一种自发进行的过程，、一种自发进行的过程，G 0 G 0。3 3、性质：、性质：(1)(1)有害性：有害性：造成设备的毁坏。造成设备的毁坏。(2)(2)有利性：有利性：电化学加工，制备印刷线路板等。电化学加工，制备印刷线路板等。13.1 13.1 材料腐蚀的基本概念材料腐蚀的基本概念二、腐蚀的类型二、腐蚀的类型 1 1根据腐蚀的机理不同分类根据腐蚀的机理不同分类 (1)(1)化学腐蚀化学腐蚀 与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。(2)(2)电化学腐蚀电化学腐蚀 与电解质溶液发生电化学反响而引起的破坏。与电解质溶液发生电化学反响而引起的破坏。2 2根据腐蚀的环境分类根据腐蚀的环境分类 大气、海水、淡水、土壤等。大气、海水、淡水、土壤等。3 3根据腐蚀破坏的外部特征分类根据腐蚀破坏的外部特征分类 (1)(1)全面腐蚀全面腐蚀 腐蚀分布在整个外表上并连成一片。腐蚀分布在整个外表上并连成一片。可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。(2)(2)局部腐蚀局部腐蚀 腐蚀主要发生在金属外表的某一区域。腐蚀主要发生在金属外表的某一区域。13.1 13.1 材料腐蚀的基本概念材料腐蚀的基本概念(3)(3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀应力和环境介质共同作用下的腐蚀 应力腐蚀断裂：应力腐蚀断裂：是金属在拉应力的作用下并在某些活性介质是金属在拉应力的作用下并在某些活性介质 中发生的电化学腐蚀破裂。中发生的电化学腐蚀破裂。腐蚀疲劳：腐蚀疲劳：金属在交变应力金属在交变应力(循环应力或脉动应力循环应力或脉动应力)和腐和腐 蚀环境介质的共同作用下产生的脆性断裂。蚀环境介质的共同作用下产生的脆性断裂。氢损伤：氢损伤：是指氢进入金属中，导致金属材料塑性、韧是指氢进入金属中，导致金属材料塑性、韧 性明显下降，产生低应力脆断的损伤现象性明显下降，产生低应力脆断的损伤现象 分为氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀三种。分为氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀三种。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断金属材料的应力腐蚀断裂裂*应力腐蚀断裂应力腐蚀断裂(SCC)(SCC)概念概念 金属材料，在拉应力和特定介质的共同作用下，金属材料，在拉应力和特定介质的共同作用下，所引起的断裂。所引起的断裂。腐蚀过程中，先出现微裂纹，腐蚀过程中，先出现微裂纹，然后扩展为宏观裂纹，然后扩展为宏观裂纹，宏观裂纹快速扩展，宏观裂纹快速扩展，最终断裂。最终断裂。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂一、应力腐蚀断裂的条件及特征一、应力腐蚀断裂的条件及特征(1)(1)应力：应力：必须有拉应力（低于屈服强度）存在。必须有拉应力（低于屈服强度）存在。(2)(2)介质：介质：一定的材料和一定的介质相互组合，形成一个应力腐蚀体系。一定的材料和一定的介质相互组合，形成一个应力腐蚀体系。(3)(3)速度：速度：约为约为1010-8-81010-6-6 m/s m/s；介于纯腐蚀速度与纯断裂速度之间；介于纯腐蚀速度与纯断裂速度之间(4)(4)腐蚀断裂形态：腐蚀断裂形态：局部区域出现从表及里的裂纹；局部区域出现从表及里的裂纹；裂纹在主干裂纹延伸的同时，还有假设干分支同时开展；裂纹在主干裂纹延伸的同时，还有假设干分支同时开展；裂纹的走向宏观上与拉应力方向垂直；裂纹的走向宏观上与拉应力方向垂直；微观上一般为沿晶断裂，微观上一般为沿晶断裂，也可能为穿晶解理断裂或二者的混合；也可能为穿晶解理断裂或二者的混合；断裂外表可见到断裂外表可见到“泥状把戏泥状把戏”的腐蚀产物及腐蚀坑。的腐蚀产物及腐蚀坑。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂二、应力腐蚀的机理二、应力腐蚀的机理 1 1、阳极溶解机理、阳极溶解机理 金属外表形成钝化膜金属外表形成钝化膜 拉应力拉应力钝化膜破裂钝化膜破裂 露出新鲜外表露出新鲜外表 新鲜外表为阳极，钝化膜外表为阴极新鲜外表为阳极，钝化膜外表为阴极 腐蚀微电池腐蚀微电池 阳极溶解阳极溶解 形成烛坑。形成烛坑。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂 2 2、氢致开裂机理、氢致开裂机理 应力和腐蚀介质共同作用下，应力和腐蚀介质共同作用下，阴极反响阴极反响氢原子氢原子 扩散到金属内部扩散到金属内部 金属脆性断裂。金属脆性断裂。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂三、影响应力腐蚀断裂的因素三、影响应力腐蚀断裂的因素 1 1应力因素应力因素 (1)70 (1)70-90-90S S 应力腐蚀断裂；应力腐蚀断裂；(2)(2)临界应力临界应力SCCSCC ：发生应力腐蚀的最低应力；发生应力腐蚀的最低应力；(3)(3)应力腐蚀临界应力场强度因子应力腐蚀临界应力场强度因子K KISCCISCC：表示含有宏观裂纹的材料，在应力腐蚀下的断裂韧度。表示含有宏观裂纹的材料，在应力腐蚀下的断裂韧度。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断裂金属材料的应力腐蚀断裂2 2介质环境因素介质环境因素(1)(1)特殊离子及浓度的影响特殊离子及浓度的影响 氧化剂及氯化物浓度。氧化剂及氯化物浓度。(2)(2)温度的影响温度的影响 有一个温度范围。有一个温度范围。(3)(3)界面电位状况的影响界面电位状况的影响 有一个电位范围。有一个电位范围。3 3合金成分的影响合金成分的影响 单相单相(纯度极高的纯度极高的)金属的敏感性小于二元合金和多元合金；金属的敏感性小于二元合金和多元合金；合金中元素的含量对应力腐蚀也有影响。合金中元素的含量对应力腐蚀也有影响。13.4 13.4 金属材料的应力腐蚀断金属材料的应力腐蚀断裂裂四、防止应力腐蚀的措施四、防止应力腐蚀的措施 (1)(1)降低和消除应力。降低和消除应力。(2)(2)合理选材。合理选材。抗抗SCCSCC的材料，如碳钢、不锈钢等。的材料，如碳钢、不锈钢等。(3)(3)操作环境，改善使用条件。操作环境，改善使用条件。除去介质中危害性大的化学成分；除去介质中危害性大的化学成分；(4)(4)操作温度，在临界温度以下。操作温度，在临界温度以下。(5)(5)采用外加电流阴极保护法。采用外加电流阴极保护法。13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施材料的耐蚀性及抗腐蚀措施一、耐蚀性及其评定方法一、耐蚀性及其评定方法*概念：概念：金属材料在某一环境介质下承受或抵抗腐蚀的能力。金属材料在某一环境介质下承受或抵抗腐蚀的能力。1 1、均匀腐蚀的程度与评定方法、均匀腐蚀的程度与评定方法 通常采用质量指标、深度指标。通常采用质量指标、深度指标。(1)(1)腐蚀速度的质量指标腐蚀速度的质量指标 失重：失重：v v-=(W=(W0 0-W-W1 1)/(St)/(St)增重：增重：v v+=(W=(W2 2-W-W0 0)/(St)/(St)(2)(2)腐蚀速度的深度指标腐蚀速度的深度指标 v vL L=v=v-8.76/8.76/(3)(3)均匀腐蚀金属耐蚀性评定（采用深度指标）均匀腐蚀金属耐蚀性评定（采用深度指标）13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀材料的耐蚀性及抗腐蚀措施措施 2 2局部腐蚀的程度与评定方法局部腐蚀的程度与评定方法(1)(1)局部腐蚀程度的表示方法局部腐蚀程度的表示方法 腐蚀强度指标：腐蚀强度指标：是指材料腐蚀前后的强度极限变化率。是指材料腐蚀前后的强度极限变化率。K K=(=(b b-b b)/)/b b100%100%腐蚀延伸率指标：腐蚀延伸率指标：是指材料腐蚀前后延伸率的变化。是指材料腐蚀前后延伸率的变化。K K=(-)/)100%=(-)/)100%13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措材料的耐蚀性及抗腐蚀措施施(2)(2)局部腐蚀金属耐蚀性评定局部腐蚀金属耐蚀性评定 局部腐蚀的局部腐蚀的v vL L、K K关系评定标准：关系评定标准：把腐蚀深度指标（把腐蚀深度指标（v vL L ）和年腐蚀延伸率（和年腐蚀延伸率（K K）指标结合起来划分。）指标结合起来划分。应力腐蚀断裂倾向评定应力腐蚀断裂倾向评定 以断裂时塑性指标下降值和以断裂时塑性指标下降值和 拉断时试样外表裂纹数目来评定。拉断时试样外表裂纹数目来评定。13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措材料的耐蚀性及抗腐蚀措施施二、影响金属材料腐蚀性的因素（自学）二、影响金属材料腐蚀性的因素（自学）1 1材料本身因素材料本身因素 (1)(1)金属的化学稳定性金属的化学稳定性 (2)(2)合金成分合金成分 (3)(3)金相组织与热处理金相组织与热处理 (4)(4)外表状态外表状态 (5)(5)应力应力 2 2环境因素环境因素 (1)(1)介质的介质的pHpH值值 (2)(2)介质成分及体积分数介质成分及体积分数 (3)(3)介质的温度与压力介质的温度与压力 (4)(4)接触电偶接触电偶 (5)(5)其他因素其他因素13.5 13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措材料的耐蚀性及抗腐蚀措施施三、防止金属材料腐蚀的措施三、防止金属材料腐蚀的措施 1 1金属的电化学保护法金属的电化学保护法 (1)(1)阴极保护法阴极保护法 将被保护金属进行外加阴极极化，以减小或防止金属腐蚀。将被保护金属进行外加阴极极化，以减小或防止金属腐蚀。(2)(2)阳极保护法阳极保护法 2 2介质处理介质处理 一是去除介质中的有害成分二是调节介质的一是去除介质中的有害成分二是调节介质的pHpH值三是降低气体中的湿度值三是降低气体中的湿度 3 3缓蚀剂保护法缓蚀剂保护法 通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法。通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法。(1)(1)阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂 (2)(2)阴极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂 (3)(3)混合型缓蚀剂混合型缓蚀剂 4 4外表覆盖法外表覆盖法 在材料外表授盖一层耐蚀层，在材料外表授盖一层耐蚀层，使基体金属与腐蚀介质隔离，从而起保护作用的方法。使基体金属与腐蚀介质隔离，从而起保护作用的方法。5 5合理选材合理选材 6 6改进防腐设计及生产工艺流程。改进防腐设计及生产工艺流程。演讲完毕，谢谢观看！