金属结构材料的耐蚀性课件.ppt

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1、第四章金属结构材料的耐蚀性第一节金属耐蚀合金化原理一、纯金属的耐蚀特性纯金属的耐蚀能力主要体现在以下三个方面。1、金属的热力学稳定性各种纯金属的热力学稳定性，大体上可按它们的标准电位值来判断。标准电极电位较正者，其热力学稳定性较高；标准电极电位越负，在热力学上越不稳定，也就容易被腐蚀。金属的标准电位V热力学稳定性可能的腐蚀过程金属<-0.414不稳定在含氧的中性水溶液中，既能产生耗氧腐蚀，也能产生析氢腐蚀；在不含氧的中性水溶液中能产生析氢腐蚀Li、Rb、K、Cs、Ba、Sr、Ca、Na、La、Mg、Pu、Th、Np、Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、Mo

2、、Nb、Cr、Zn、Ga、Fe-0.414～0不够稳定在中性水溶液中，仅在含氧或氧化剂的情况下才产生腐蚀；在酸性水溶液中，即使不含氧也能产生腐蚀（析氢腐蚀）；当含氧时既产生析氢腐蚀，也能产生耗氧腐蚀Cd、In、Tl、Co、Ni、Mo、Su、Pb0～+0.805较稳定在不含氧的中性或酸性溶液中不腐蚀；只在含氧的介质中才能产生耗氧腐蚀Bi、Sb、As、Cu、Rb、Hg、Ag>+0.805稳定在含氧的中性水溶液中不腐蚀；只有在含有氧化剂或氧的酸性溶液中，或在含有能生产络合物的物质的介质中才能产生腐蚀Pd、Ir、Pt2、金属的钝化可钝化的金属有锆、钛、钽、铌、铝、铬、

3、铍、钼、镁、镍、钴、铁。它们的大多数都是在氧化性介质中容易钝化，而在C1-、Br-、F-等离子的作用下，钝态容易受到破坏。易钝化的金属，往往作为合金元素加入钢中，使合金钝化而获得耐蚀性。3、腐蚀产物膜的保护性能在腐蚀过程初期或一定阶段生成致密的保护性能良好的腐蚀产物膜而耐腐蚀。例如，铅在硫酸溶液中，铁在磷酸溶液中，钼在盐酸溶液中，镁在氢氟酸或烧碱中，锌在大气中均因生成保护性腐蚀产物膜而耐蚀，这类化学转化膜通常称为机械钝态膜。二、金属耐蚀合金化的途径1、提高金属的热力学稳定性Increasethethermodynamicstabilityofmetals向本来

4、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，制成合金。2、减弱合金的阴极活性（适用于阴极控制的腐蚀过程）reducethecathodicactivity(1)减小金属或合金中的活性阴极面积金属或合金在酸溶液中腐蚀时，阴极析氢过程优先在析氢超电压低的阴极性合金组成物或夹杂物上进行，若减少这种阴极相，则活性阴极数目或面积减少，使阴极极化电流密度加大，增强了阴极极化程度，从而提高合金的耐蚀性。也可以采用热处理方法，如固溶处理，使阴极性夹杂物转入固溶体内，消除了作为活性阴极的第二相，也能提高合金的耐蚀性。纯铝（99.998%Al）中杂质铁对其在2mol/LH

5、Cl中腐蚀率（析氢速率）的影响(2)加入析氢超电压高的合金元素Addhighovervoltagemetals杂质Fe对纯Mg和w(Mn)=1%的Mg-Mn合金腐蚀速度的影响（质量分数为3%的NaCl溶液）增大合金阴极析氢反应的阻力，显著降低合金在酸中的腐蚀速率。只适用于基体金属不会钝化、由析氢超电压控制的析氢腐蚀过程。3、减弱合金的阳极活性reducetheanodicactivity(1)减小阳极相的面积在腐蚀过程中合金基体是阴极而第二相(例如强化相)或合金中其它微小区域(例如晶界)是阳极的情况下，如果能进一步减小这些微阳极的面积，则可加大阳极极化电流密度

6、，增加阳极极化程度，阻滞阳极过程的进行，提高合金耐蚀性。例如，Al-Mg合金中的第二相A12Mg3是阳极相。腐蚀过程中A12Mg3相逐渐被腐蚀掉，使合金表面微阳极总面积减少，腐蚀速度降低。(2)加入易钝化的合金元素在合金中加入容易钝化的合金元素，提高合金的钝化能力，是增强合金耐蚀性的最重要的方法。加入的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。一般要与一定氧化能力的介质条件相配合，才能达到耐蚀效果。例如往铁中加入12-30%Cr，制得不锈钢或耐酸钢。(3)加入阴极合金元素促进阳极钝化对于有可能钝化的腐蚀体系(包括合金与腐蚀环境)，如果往金属或合

7、金中加入强阴极性元素，由于电化学腐蚀中阴极过程加剧，使其阴、阳极电流增加，当腐蚀电流密度超过钝化电流密度时，阳极出现钝态，其腐蚀电流急剧下降。钛中加入不同量的钯对其在盐酸中腐蚀速度的影响（25℃,200h）4．使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜alloyingelementsthatcancontributetotheformationofhighresistancecorrosionproductfilm例如在大气腐蚀钢的耐蚀锈层结构中一般含有非晶态羟基氧化铁FeOx(OH)3-2x；它的结构是致密的，保护性能非常好。而钢中加入Cu、P或P与Cr，则能促进此种

8、非晶态保护膜的生成。因此以Cu与P，或