電化學(xué)腐蝕的分類省公共課一等獎(jiǎng)全國賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

電化學(xué)腐蝕分類

朱少朋

學(xué)號：0904021011第1頁電偶腐蝕電偶腐蝕定義：

兩種電極電位不一樣金屬或合金相接觸并放入同一介質(zhì)中時(shí)，電位較負(fù)金屬腐蝕加速，而電位較正金屬腐蝕減緩（得到了保護(hù)）。因?yàn)橥姌O電勢較高金屬接觸而引發(fā)腐蝕速度增大電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，稱為電偶腐蝕或雙金屬腐蝕、接觸腐蝕。

第2頁影響電偶腐蝕速度原因主要有：①所形成電偶間電極電位差;②腐蝕介質(zhì)電導(dǎo)（圖2）；③金屬表面極化和因?yàn)殛?、陽極反應(yīng)生成表面膜或腐蝕產(chǎn)物影響；④電偶間空間布置（幾何原因）。電偶腐蝕速度，在數(shù)量上服從法拉第電解定律。兩金屬之間電極電位差愈大、電流愈大，則腐蝕愈快。電路中各種電阻則按歐姆定律影響電偶腐蝕電流，介質(zhì)電導(dǎo)率高，則加速電偶腐蝕。第3頁四預(yù)防電偶腐蝕辦法1組裝件選取電偶序中位置靠近金屬相2防止大陰極小陽極結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)3不一樣金屬部件間應(yīng)絕緣4應(yīng)用涂（鍍）層方法預(yù)防電偶腐蝕5設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮陽極部件易更換6電化學(xué)保護(hù)第4頁

小孔腐蝕

小孔腐蝕也稱坑蝕或孔蝕它是指金屬表面微小區(qū)域因氧化膜破損或析出相和夾雜物剝落，引發(fā)該處電極電位降低而出現(xiàn)小孔并向深度發(fā)展現(xiàn)象。第5頁第6頁二小孔腐蝕機(jī)理

1蝕孔成核

蝕孔成核原因有兩種說法：鈍化膜破壞理論和吸附理論。（1）鈍化膜破壞理論（以不銹鋼為例)該理論認(rèn)為當(dāng)腐蝕性陰離子（如Cl－）在不銹鋼鈍化膜上吸附后，因?yàn)槁入x子半徑小，而穿過鈍化膜，Cl－離子進(jìn)入膜層后，產(chǎn)生了強(qiáng)烈感應(yīng)離子導(dǎo)電，使膜在特定點(diǎn)上維持高電流密度并使陽離子雜亂移動(dòng)，當(dāng)膜/溶液界面電場到達(dá)某一臨界值時(shí)，就發(fā)生小孔腐蝕。第7頁（2）吸附理論該理論認(rèn)為點(diǎn)蝕發(fā)生是因?yàn)镃l－離子和氧競爭吸附所造成。當(dāng)金屬表面上氧吸附點(diǎn)被氯離子所取代時(shí)，點(diǎn)蝕就發(fā)生了。其原因是氯離子選擇性吸附在氧化膜表面陰離子晶格周圍置換了水分子，使氯離子和氧化膜中陽離子形成可溶性氯化物，促使金屬離子溶入溶液中。在新露出基底金屬特定點(diǎn)上生成小蝕孔，成為蝕孔核。第8頁（3）點(diǎn)蝕敏感位置（點(diǎn)蝕源）①金屬表面非金屬夾雜物處；②金相組織不均勻，晶界處；③鈍化膜粗化、劃傷、應(yīng)力集中處、晶格缺陷處；④鍍層、漆膜不致密，針孔、氣泡處；第9頁（4）蝕孔誘導(dǎo)期蝕孔誘導(dǎo)期長短取決于介質(zhì)中陰離子濃度、pH值、金屬純度和表面完整性、外加極化電勢等原因。對于給定金屬：普通情況，第10頁四預(yù)防點(diǎn)蝕辦法1改進(jìn)介質(zhì)條件；2選取耐點(diǎn)蝕合金材料；3陰極保護(hù)；4對金屬材料表面進(jìn)行鈍化處理，提升材料鈍態(tài)穩(wěn)定性；5添加緩蝕劑；第11頁晶間腐蝕一晶間腐蝕產(chǎn)生條件1晶間腐蝕定義：金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)中材料晶粒晶界、相界產(chǎn)生腐蝕。在晶間腐蝕電池中，晶界為腐蝕陽極。晶粒為腐蝕陰極，晶界、相界產(chǎn)生選擇性溶解。2晶間腐蝕特征晶間腐蝕后金屬表面仍保持光澤，但材料晶間結(jié)協(xié)力已喪失，強(qiáng)度幾乎完全消失，造成構(gòu)件破壞。第12頁3產(chǎn)生晶間腐蝕兩個(gè)必須具備條件（1）內(nèi)因：晶界物質(zhì)物理化學(xué)狀態(tài)與晶粒不一樣；（2）外因：特定環(huán)境條件；腐蝕介質(zhì)能使晶界、晶粒電化學(xué)性質(zhì)不均勻性顯示出來。第13頁三影響晶間腐蝕原因1加熱溫度與加熱時(shí)間關(guān)系2合金成份影響（1）碳（2）鉻、鎳、鉬（3）鈦、鈮（4）硼3電極電勢與介質(zhì)第14頁五預(yù)防晶間腐蝕辦法1降低或去除有害雜質(zhì)2加入少許穩(wěn)定化元素3固溶處理4加入鐵素體形成元素第15頁

應(yīng)力腐蝕破裂

一應(yīng)力腐蝕破裂特征1發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂需同時(shí)具備三個(gè)條件（1）特定合金成份和組織包含合金晶粒大小、晶粒取向、形態(tài)、相結(jié)構(gòu)、各類缺點(diǎn)、加工狀態(tài)等。（2）特定環(huán)境包含介質(zhì)成份、濃度、雜質(zhì)和溫度。如表7.1引發(fā)合金產(chǎn)生SCC一些介質(zhì)；（3）足夠大拉伸應(yīng)力（超出某一極限值）第16頁2發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂有三個(gè)敏感電勢區(qū)（1）區(qū)域1：活化－陰極保護(hù)過渡區(qū)（2）區(qū)域2：活化－鈍化電勢過渡區(qū)（3）區(qū)域3：鈍化－過鈍化電勢區(qū)第17頁4破裂過程存在三個(gè)階段（1）孕育期

裂紋源成核階段，所需時(shí)間占整個(gè)破裂時(shí)間90％；（2）裂紋擴(kuò)展期

裂紋成核后直至發(fā)展到臨界尺寸所經(jīng)歷時(shí)間；（3）快速破裂期

由純力學(xué)作用，裂紋失穩(wěn)造成破裂；第18頁三應(yīng)力腐蝕破裂影響原因以不銹鋼氯化物應(yīng)力腐蝕破裂為例（不銹鋼氯脆）1腐蝕介質(zhì)（1）氯化物種類影響影響程度Mg2+>Fe2+>Ca2+>Li+>Na+;（2）氯化物濃度和溫度影響在50℃～300℃內(nèi)，同溫度下，濃度升高，氯脆敏感性增大；隨濃度升高，沸點(diǎn)升高，氯脆敏感性增大；第19頁（3）pH影響應(yīng)力腐蝕破裂敏感區(qū)，pH值為6~7;pH值過低，引發(fā)金屬全方面腐蝕；pH值過高，氫氧化物膜形成，減緩應(yīng)力腐蝕；（4）電勢影響因?yàn)閼?yīng)力腐蝕破裂常發(fā)生在三個(gè)過渡電勢區(qū)，由此，可用外加電流進(jìn)行陽極或陰極極化來改變電勢。陽極極化使破裂時(shí)間縮短（加緊應(yīng)力腐蝕），陰極極化能夠抑制腐蝕破裂。第20頁四預(yù)防應(yīng)力腐蝕破裂辦法1消除和降低應(yīng)力（1）改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防止或降低局部應(yīng)力集中；（2）消除應(yīng)力處理，如采取熱處理退火、噴砂工藝；2控制環(huán)境（1）改進(jìn)使用環(huán)境，如雜質(zhì)、溫度、溫差、pH；（2）加入緩蝕劑；（3）采取保護(hù)涂（鍍）層；（4）電化學(xué)保護(hù)；3改進(jìn)材質(zhì)（1）正確選材；（2）開發(fā)耐SCC新材料；（3）采取冶金、熱處理新工藝；第21頁選擇性腐蝕

合金在腐蝕過程中，較活潑某一組分或某一元素優(yōu)先溶解，這種腐蝕形式稱為選擇性腐蝕或成份選擇腐蝕。腐蝕原電池：

電勢較正金屬為陰極，電勢較負(fù)金屬為陽極而發(fā)生優(yōu)先溶解。第22頁一黃銅脫鋅1腐蝕特征：

黃銅中鋅被選擇性溶液，留下多孔富銅區(qū)，造成合金強(qiáng)度下降。2腐蝕形態(tài)：（1）層狀或均勻狀脫鋅

多發(fā)生于含鋅量高黃銅中，且常在酸性介質(zhì)中發(fā)生。腐蝕沿著表面發(fā)展，黃銅表面鋅象被一條條地剝走似。（2）塞（栓）狀脫鋅

多發(fā)生于含鋅量較低黃銅中和在中性、堿性介質(zhì)中。腐蝕在黃銅局部地域向深處發(fā)展，因?yàn)殇\溶解而形成多孔、麻孔。第23頁雜散電流腐蝕雜散電流腐蝕由雜散電流引發(fā)腐蝕，也稱電蝕。其特點(diǎn)：1腐蝕強(qiáng)烈2腐蝕集中于局部位置3有防腐層時(shí)，往往集中于防腐層缺點(diǎn)部位預(yù)防辦法：排流法；絕緣法；犧牲陽極法第24頁磨損腐蝕：因?yàn)楦g性流體和金屬表面間相對運(yùn)動(dòng)而引發(fā)金屬加速破壞稱為磨損腐蝕。磨損腐蝕類型1摩擦（微振或微動(dòng)）腐蝕固體與金屬接觸交界面上，由機(jī)械力與氧化共同作用，固體在金屬表面振動(dòng)和滑動(dòng)所產(chǎn)生腐蝕。磨損腐蝕第25頁

3空泡腐蝕（氣蝕）流體與金屬材料相對運(yùn)動(dòng)，使金屬材料表面局部區(qū)域產(chǎn)生渦流，使氣泡在金屬表面快速地生成、破滅，造成金屬表面麻孔狀。2湍流腐蝕（沖擊腐蝕）腐蝕性流體與材料相對運(yùn)動(dòng)，在機(jī)械力和電化學(xué)共同作用。第26頁腐蝕疲勞腐蝕疲勞：金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈沖應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下產(chǎn)生脆性斷裂稱為腐蝕疲勞。疲勞極限（疲勞強(qiáng)度，機(jī)械疲勞）：金屬在沒有遭到腐蝕情況下，循環(huán)應(yīng)力到達(dá)某一極限值以上時(shí)發(fā)生破壞，此極化值為疲勞極限（疲勞強(qiáng)度）。第27頁一腐蝕疲勞特征1特征（1）在空氣中疲勞存在著疲勞極限，但在腐蝕疲勞時(shí)不存在疲勞極限；（2）腐蝕介質(zhì)對材料腐蝕疲勞強(qiáng)度影響大；（3）腐蝕疲勞裂紋源于腐蝕坑或表面缺點(diǎn)，裂紋成群出現(xiàn)，主要為穿晶型，也有沿晶和混合型；（4）腐蝕疲勞斷口現(xiàn)有腐蝕特征又有疲勞特征；第28頁微生物腐蝕

微生物腐蝕指在微生物生命活動(dòng)參加下所發(fā)生腐蝕過程。一微生物腐蝕特征1先形成粘泥，再引發(fā)腐蝕；細(xì)菌能分泌粘液，粘液把懸浮在水中無機(jī)垢、腐蝕產(chǎn)物、灰砂淤泥等粘接在金屬表面上形成粘泥；藻類分泌物或腐敗物能吸附固體粒子而在金屬表面形成粘泥；真菌分泌出酶使纖維素分解，剩下木質(zhì)素或腐爛產(chǎn)物在金屬表面上形成粘泥；第29頁粘泥在金屬表面上形成，組成了氧濃差電池，引發(fā)垢下腐蝕；同時(shí)，粘泥為厭氧硫酸鹽還原菌提供了良好滋生條件；粘泥中細(xì)菌分泌出酸性物質(zhì)如有機(jī)酸、硫化物，增加了腐蝕介質(zhì)酸性，加速金屬腐蝕。2以局部腐蝕形式出現(xiàn)，普通呈點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕形貌第30頁微生物代謝作用后果1產(chǎn)生腐蝕環(huán)境2在金屬表面上造成電解