金属腐蚀原理ppt课件.ppt

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1、Chapter2金属腐蚀原理Section2.1金属腐蚀概述1.1金属的腐蚀过程金属材料+腐蚀介质→腐蚀产物H+(包括各种酸)－析氢腐蚀O2－吸氧腐蚀CO2－二氧化碳腐蚀H2S－硫化氢腐蚀细菌(SRB)－微生物腐蚀H2O是一种载体，而Cl-是促进剂。通常的腐蚀性物质：1金属为什么很容易受腐蚀？从热力学观点看，是因为金属处于不稳定状态，有与周围介质发生作用转变成金属离子的倾向。在热力学上，可以用进行相应的腐蚀反应时吉布斯函数变ΔG来衡量。金属矿物(氧化物、硫化物等)纯金属金属冶炼吸收能量金属腐蚀释放能量能量的差异是

2、产生腐蚀反应的推动力，而腐蚀过程就是释放能量的过程。伴随着腐蚀过程的进行，将导致腐蚀体系自由能的减少，故它是一个自发过程。2化学腐蚀：单纯由于化学作用而引起的腐蚀。如高温腐蚀和无导电性的非水溶液中的腐蚀。电化学腐蚀：金属与电解质溶液接触时，由电化学氧化还原作用而引起的腐蚀。金属在大气、土壤、海水中、人体内以及绝大多数工业介质中的腐蚀都是电化学腐蚀。阴极阳极e还原反应氧化反应31.2金属腐蚀速度的表示方法(1)重量指标vg：单位面积、单位时间内的重量损失(失重)。vg=----------(g·m-2·h-1)w0

3、-ws·t重量指标深度指标电流指标非均匀腐蚀（腐蚀深度和腐蚀面积）均匀腐蚀（平均腐蚀速率）4(3)电流指标ia：金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度。可以用法拉第定律将电流指标和重量指标联系起来。ia=----vg26.810-4(A/cm-2)nAA：摩尔质量；n：离子电荷数。(2)深度指标vL：单位时间、单位面积的金属厚度的减少。vL=-------------------10=------------(mm·a-1)vg243651002ρvg8.76ρ(g·cm-3)我国部颁标准：vL≤0.0

4、76mm/a5Section2.2腐蚀原电池2.1腐蚀原电池金属在电解质中的腐蚀，是以电化学腐蚀的机理进行的，即在金属表面形成了腐蚀原电池。腐蚀原电池定义：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。腐蚀原电池包括三个基本过程：阳极过程、阴极过程、电流流动。6(1)阳极过程：金属的溶解，以金属离子的形式进入介质，并将电子留在金属表面。M→Mn++ne(2)阴极过程：从阳极流过来的电子被电解质中能够吸收电子的氧化性物质D(称为去极化剂)接收，通常为O2、H+。D+ne-→[D·ne](3)电流的流动：在金

5、属内部（相当于短接的导线）以电子为载体，电流由正极流向负极；电解质中以带电粒子为载体，由阳极流向阴极（负极→正极），构成一个电流回路。7阳极区(负极)阴极区(正极)iMn+DD·nenene电解质φ低φ高eM-ne+ne金属基体三个过程既相互独立又互相依存，任何一个过程受到抑制，整个腐蚀过程都将受到抑制。以上三个过程构成了一个完整的腐蚀电池过程。一般金属的腐蚀破坏集中于阳极区，阴极区一般为金属中电位较正的杂质，不会发生可察觉的金属损失。8注意：电化学腐蚀发生的本质原因在于电解质中存在可以氧化金属的氧化性物质，即去

6、极化剂，与金属构成了热力学不稳定体系。腐蚀原电池的特点：(1)导致金属材料的溶解、破坏；(2)不能对外界作有用功；(3)腐蚀反应释放出来的化学能全部以热能的形式耗散掉；(4)腐蚀反应以最大程度的不可逆方式进行。注意：有一些原电池，尽管其中的氧化还原反应的结果也会导致金属材料的破坏，但由于它可以提供有用功，仍然不能叫做腐蚀电池。92.2腐蚀原电池的类型(1)宏观腐蚀电池：由肉眼可见的电极构成。a)异金属接触电池：两种具有不同电极电位的金属或合金互相接触（或用导线连接），并处于电解质中时，电位较负的金属遭受腐蚀，而电

7、位较正的金属却得到保护，这种腐蚀电池称为“腐蚀电偶”。b)浓差电池：盐浓差电池、氧浓差电池。可根据能斯特方程初步判断各电极电位的高低，确定阴、阳极。一般氧浓度高的区域电位较正，氧浓度低的区域电位较负，遭受腐蚀。c)温差电池：一般高温部分为阳极，低温部分为阴极。10(2)微观腐蚀电池：由于金属表面电化学不均匀性引起。a)化学成分的不均匀性：如杂质等。b)组织结构的不均匀性：如晶界、晶体缺陷等。c)物理状态的不均匀性：如应力状态等。d)金属表面膜的不完整性：如沉淀膜、钝化膜等。112.3共轭体系与腐蚀电位(1)平衡体

8、系与平衡电极电位电化学中，平衡体系专指单一的电极反应体系，即电极系统中只有一个电极反应的体系。其对应的状态为平衡状态。ZnZnSO4ZnZnSO4+++eeeeee+++[Zn2+·2e]+nH2O[Zn(H2O)n]2++2eiaic12平衡状态下，电极反应的阳极反应速度ia与逆向进行的阴极反应速度ic相等，即没有净的电极反应(ia=ic=i0)，宏观上电极反应没有进行