金屬腐蝕與防護(hù)——海水腐蝕

1、材料科學(xué)與工程系材料科學(xué)與工程系 青島棧橋海水腐蝕泰坦尼克號(hào)腐蝕金屬在一定的介質(zhì)中經(jīng)過(guò)反應(yīng)恢復(fù)到它的化合物狀態(tài)腐蝕過(guò)程，體系自由能減少，是一個(gè)自發(fā)過(guò)程海水腐蝕的分類(lèi)（機(jī)理）金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生鈍化作用而引起的破壞，無(wú)電流產(chǎn)生金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞，有電流產(chǎn)生單純的物理溶解作用而產(chǎn)生的破壞 海水腐蝕海水腐蝕指金屬與海水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而損耗和變質(zhì)。為什么？為什么？海水中主要鹽類(lèi)鹽含量成分成分100g 海水中主要含量海水中主要含量/g占總鹽量占總鹽量/%NaClMgCl2MgSO4CaSO2K2SO4CaCl2MgBr2合計(jì)2.7123 0.3807 0.1658

2、 0.1260 0.0863 0.0123 0.00763.577.8 10.9 4.7 3.6 2.5 0.3 0.2100海水中很好解離的鹽類(lèi)總量很高海水中很好解離的鹽類(lèi)總量很高導(dǎo)電性很強(qiáng)！導(dǎo)電性很強(qiáng)！氯化物最多，其次是硫酸鹽！氯化物最多，其次是硫酸鹽！海水中含氯量氯離子使海水對(duì)大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)具有較氯離子使海水對(duì)大多數(shù)金屬結(jié)構(gòu)具有較高腐蝕活性！高腐蝕活性！海水中含氧量 海水是電中性，PH 值為7.28.6，且有大量氧存在，故大多數(shù)金屬在海水中為氧去極化腐蝕氧去極化腐蝕。溫度溫度鹽濃度鹽濃度%01.02.03.03.54.0010203010.308.026.575.579.657.566.

3、225.279.007.095.884.958.366.635.524.658.046.415.354.507.726.185.174.43二、海水腐蝕的電化學(xué)過(guò)程二、海水腐蝕的電化學(xué)過(guò)程腐蝕原電池的工作歷程腐蝕原電池的工作歷程陽(yáng)極過(guò)程陽(yáng)極過(guò)程 Mn+ ne Mn+ + ne陰極過(guò)程陰極過(guò)程D + ne D ne 電流電流流動(dòng)流動(dòng)特征特征1、對(duì)于大多數(shù)金屬（如鐵、鋼、鑄鐵、鉻等）在海水中、對(duì)于大多數(shù)金屬（如鐵、鋼、鑄鐵、鉻等）在海水中腐蝕時(shí)，陽(yáng)極過(guò)程阻滯很小，因而腐蝕速度相當(dāng)大。腐蝕時(shí)，陽(yáng)極過(guò)程阻滯很小，因而腐蝕速度相當(dāng)大。2、多數(shù)金屬，陰極過(guò)程是、多數(shù)金屬，陰極過(guò)程是氧的去極化氧的去極化作用

4、，只有電負(fù)性作用，只有電負(fù)性很強(qiáng)的金屬如鎂及其合金腐蝕時(shí)才能發(fā)生很強(qiáng)的金屬如鎂及其合金腐蝕時(shí)才能發(fā)生氫的去極化氫的去極化作用。作用。3、海水的電導(dǎo)很大，電阻性阻滯很小，所以，對(duì)于海水、海水的電導(dǎo)很大，電阻性阻滯很小，所以，對(duì)于海水的腐蝕來(lái)說(shuō)，不只是的腐蝕來(lái)說(shuō)，不只是微觀(guān)電池微觀(guān)電池的活性較大，的活性較大，宏觀(guān)電池宏觀(guān)電池的活的活性也較大。性也較大。4、腐蝕的最大破壞處是在結(jié)構(gòu)上、腐蝕的最大破壞處是在結(jié)構(gòu)上充氣較大的區(qū)域充氣較大的區(qū)域。極化就是指由于電極上通過(guò)電流而使電極電位發(fā)生變化的現(xiàn)象。陽(yáng)極通過(guò)電流電位向正的方向變化叫陽(yáng)極極化。陰極通過(guò)電流電位向負(fù)的方向變化叫陰極變化。無(wú)論陽(yáng)極極化或陰極極化

5、都能使腐蝕原電池的極間電位差減小，導(dǎo)致腐蝕電流減小，阻礙腐蝕過(guò)程順利進(jìn)行。陰極反應(yīng)為2H+2eH2陰極反應(yīng)為O2+4H+4e2H2OO2+2H2O+4e4OH-異金屬接觸，濃差電異金屬接觸，濃差電池（鹽濃差電池、氧池（鹽濃差電池、氧濃差電池、溫差電池）濃差電池、溫差電池）化學(xué)成分，組織化學(xué)成分，組織結(jié)構(gòu)，物理狀態(tài)，結(jié)構(gòu)，物理狀態(tài)，表面膜不均一表面膜不均一三、金屬在海水中的電位三、金屬在海水中的電位在充氣運(yùn)動(dòng)的海水中金屬的電位在充氣運(yùn)動(dòng)的海水中金屬的電位三、金屬在海水中的電位三、金屬在海水中的電位 金屬在海水中的電位不是一個(gè)常數(shù)，隨氧含量、水速、溫度和金屬表面金屬在海水中的電位不是一個(gè)常數(shù)，隨氧

6、含量、水速、溫度和金屬表面條件冶金因素而改變。條件冶金因素而改變。 So電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)陰極保護(hù)陰極保護(hù)所需保護(hù)電流有直流電源提供所需保護(hù)電流由犧牲陽(yáng)極的溶解提供陽(yáng)極保護(hù)：陽(yáng)極保護(hù)：將處于腐蝕區(qū)的金屬進(jìn)行陽(yáng)極極化，使其電將處于腐蝕區(qū)的金屬進(jìn)行陽(yáng)極極化，使其電位向正移向鈍化區(qū)，則金屬可由腐蝕狀態(tài)（活化狀態(tài)）位向正移向鈍化區(qū)，則金屬可由腐蝕狀態(tài)（活化狀態(tài)）進(jìn)入鈍化狀態(tài)，是金屬腐蝕大大減慢而得到保護(hù)。進(jìn)入鈍化狀態(tài)，是金屬腐蝕大大減慢而得到保護(hù)。陽(yáng)極保護(hù)的實(shí)現(xiàn)必須具備兩個(gè)條件：陽(yáng)極保護(hù)的實(shí)現(xiàn)必須具備兩個(gè)條件：1、腐蝕體系的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上存在鈍化區(qū)。、腐蝕體系的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)上存在鈍化區(qū)。2、陽(yáng)極極化

7、時(shí)金屬的電位要正移到鈍化區(qū)內(nèi)，否則金屬、陽(yáng)極極化時(shí)金屬的電位要正移到鈍化區(qū)內(nèi)，否則金屬的腐蝕速度反而會(huì)增大。的腐蝕速度反而會(huì)增大。電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)的腐蝕體系的陽(yáng)極保護(hù)的腐蝕體系的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)陽(yáng)極保護(hù)陽(yáng)極保護(hù)鈍化區(qū)鈍化區(qū)對(duì)金屬通以致鈍電流使其對(duì)金屬通以致鈍電流使其表面生成一種鈍化膜，電表面生成一種鈍化膜，電位進(jìn)入鈍化區(qū)，再用維持位進(jìn)入鈍化區(qū)，再用維持電流將其電位維持在這個(gè)電流將其電位維持在這個(gè)區(qū)域，保持其表面鈍化膜區(qū)域，保持其表面鈍化膜不消失，則金屬的腐蝕速不消失，則金屬的腐蝕速度會(huì)大大降低。度會(huì)大大降低?？刈…h(huán)境方法控住環(huán)境方法加加緩蝕劑緩蝕劑在腐蝕環(huán)境中以適當(dāng)在腐蝕環(huán)境中以適當(dāng)濃度和形式（一般是濃度和形式（一般是很少的量）添加某種很少的量）添加某種物質(zhì)，能使金屬的腐物質(zhì)，能使金屬的腐蝕速度大大降低蝕速