《材料的耐蚀性》PPT课件

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1、5材料的耐蚀性5.1纯金属的耐蚀性利用纯金属及改进合金耐蚀性，必须了解、掌握纯金属的耐蚀性及其规律。5.1.1热力学稳定性各种纯金属的热力学稳定性可根据其标准电极电位值作出近似的判断。标准电极电位较正的金属，其热力学稳定性也较高．较负的则稳定性较低。根据pH＝7(中性溶液)和pH＝0(酸性溶液)，氧和氢的平衡电极电位分别为+0.815V，+1.23V及-0.414V，0.000V，可粗略地把金属分为四类，见表5-1。表5-1根据金属的电极电位评定其热力学稳定性金属E0/V热力学性质可能腐蚀金属E<-0.414不稳定氧去极化LiRbKNaCaLaMg析氢腐蚀PuBeAlTiZ

2、rMnZn-0.414—0不够稳定中性含氧水氧去极化CdInCoTlNiMo酸性析氢SnPb0—8.15较稳定含氧介质BiSbAsCuRhHg半贵金属氧去极化Ag>0.815稳定含氧化剂酸性PdIrPtAu贵金属络合物介质腐蚀5.1.2自钝性在热力学不稳定的金属中，有不少金属在适宜的条件下，由活化态转为钝化态而耐蚀。最容易钝化的金属有Zr、Ti、Ta、Nb、A1、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co等。多数可钝化的金属都是在氧化性介质中易钝化，在HNO3中及强烈通空气的溶液中它们都可钝化；介质中含有活性离子(Cl-、Br-、F-)时，及在还原性介质中大部分金属的钝态会受到破坏

3、。5.1.3生成保护性腐蚀产物膜热力学不稳定金属因钝化而耐蚀外；在腐蚀过程中生成较致密的保护性能良好的腐蚀产物膜，耐蚀。Pb在H2SO4溶液中生成硫酸铅。Fe在H3PO4溶液中生成磷化膜。Mo在HCl及Zn在大气中形成耐蚀产物膜。5.2合金耐蚀途径合金耐蚀性不仅取决于合金成分、组织等内因，也取决于介质种类、浓度、温度等外因。应用环境不同，提高合金耐蚀性途径也不同。一般有提高热力学稳定性;阻滞阴极过程;阻滞阳极过程;使合金表面生成高耐蚀的腐蚀产物膜。5.2.1提高合金热力学稳定性用热力学稳定性高的元素进行合金化。向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素(贵金属

4、)使之成为固溶体，提高合金的热力学稳定性。一般加入贵金属组分的原子分数含量服从塔曼定律，即n/8规律。Cu中加入Au或Ni,Ni中加入Cu、Cr等。该途径不宜广泛应用。5.2.2阻滞阴极过程适用于不产生钝化的活化体系，且主要由阴极控制的腐蚀过程，具体途径有以下两种。1)减少合金的阴极活性面积阴极析氢过程优先在析氢过电位低的阴极相或阴极活性夹杂物上进行。减少工业Zn中杂质Fe的含量就会减少Zn中FeZn7阴极相，降低Zn在非氧化性酸中的腐蚀速度。A1、Mg及其合金中阴极性夹杂物Fe,不但在酸性介质中增加腐蚀(见图5-1)，而且在中性溶液中也有同样的作用。用热处理方法(固溶处理

5、)，使合金成为单相固溶体，消除活性阴极第二相，提高合金的耐蚀性。1)减少合金的阴极活性面积2）加入析氢过电位高的合金元素该方法适用于由析氢过电位控制的析氢腐蚀过程。合金中加入析氢过电位高的合金元素，提高合金的阴极析氢过电位，降低合金在非氧化性或氧化性不强的酸中的活性溶解速度。在含有铁或铜杂质的工业纯锌中加入析氢过电位高的Cd、Hg时可显著降低工业纯Zn在酸中的溶解速度；在含有较多杂质铁的工业镁中，添加质量分数为0.5%~1%的Mn可大大降低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度，如图5-2所示。碳钢和铸铁中加入析氢过电位高的Sb、As、Bi或Sn，可显著地降低其在非氧化性酸中的腐蚀速

6、度。加入析氢过电位高的合金元素5.2.3降低合金的阳极活性5.2.3.1减少阳极面积第二相相对基体是阳极相，在腐蚀过程中减少这些微阳极相数量，可加大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度，阻滞阳极过程的进行，提高合金耐蚀性。Al-Mg合金中的第二相Al2Mg3是阳极相。腐蚀过程中逐渐被腐蚀掉，合金表面微阳极总面积减少，腐蚀速度降低。Al-Mg合金耐海水腐蚀性能就比第二相为阴极相的硬铝(Al-Cu)合金好。实际，第二相很少为阳极相，多是阴极相，靠减少阳极面积来降低腐蚀速度的方法受到一定限制。用晶界细化或钝化减少合金表面的阳极面积也是可行的。提高金属和合金的纯度或进行适当的热处理使

7、晶界变薄变纯净，可提高耐蚀性。5.2.3.2加入易钝化的合金元素在合金中加易钝化合金元素，提高合金的钝化能力，是增强合金耐蚀性的最重要的方法。加入易钝化合金元素的效果与合金使用条件以及合金元素加入量有关。一般与一定氧化能力的介质条件相配合，才能达到耐蚀效果。工业合金基体铁、铝、镍等元素，都是在某种条件下能够钝化的元素。Fe中加入Cr制成不锈钢，Cr量按n/8定律加入，才能收到良好效果。Ni中加一定Cr制成因科乃尔(Inconel)合金。Ti中加人Mo的Ti-Mo合金，耐蚀性都有极大的提高。5.2.3.3加入阴极性合