第 8章 自然环境腐蚀.pptVIP

第 8 章 金属在自然环境中的腐蚀 8.1 大气腐蚀 8.2 海水腐蚀 8.3 土壤腐蚀 一. 大气腐蚀类型 干的大气腐蚀－金属表面不存在液膜层 潮的大气腐蚀－存在肉眼不可见的薄液膜 湿的大气腐蚀－表面存在肉眼可见的液膜 8.1 大气腐蚀 金属表面湿润的水是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主要原因 根据金属表面潮湿程度 大气腐蚀速度随大气条件变化而变化，大气腐蚀过程和特征及控制因素也随大气条件而变 8.1 大气腐蚀 干的大气腐蚀－没形成连续的电解质膜， 膜层只有几个分子腐蚀速度很小 潮的大气腐蚀－形成连续的电解质膜，膜厚1mm时，氧易于扩散进入界面，腐蚀速度迅速增加 金属与比其表面湿度高的空气接触时，空气中的水蒸汽可在金属表面凝结而使金属表面润湿 湿的大气腐蚀－液膜增厚，氧扩散阻力增大，腐蚀速度降低 水膜厚度大于1mm，速度略下降 大气腐蚀速度与表面潮湿程度之间存在一定的关系 8.1 大气腐蚀 二. 大气腐蚀过程和机理 湿度和温度是引起金属在大气中腐蚀的重要原因 1. 金属表面上的水膜 （1）水气膜的形成－不可见液膜（水汽达到饱和时，在金属表面发生凝结现象） 毛细凝聚 气相中的饱和蒸汽压与同它相平衡的液面曲率半径有关（结构缝隙、灰尘） 吸附凝聚 材料表面对水分子的吸附作用所形成薄的水分子层 （吸水性化合物） 化学凝聚 材料与吸附在表面的水发生化学作用，水在材料上的凝聚 （2）湿膜的形成－金属表面形成可见水膜 其腐蚀历程类似于沉浸在水中条件下的腐蚀，但氧的补充情况比浸于水中好 8.1 大气腐蚀 二. 大气腐蚀过程和机理 2. 大气腐蚀的电化学特征 （1）阴极过程 大气腐蚀条件下，氧通过液膜传递速度快，液膜越薄扩散层的厚度越薄，因而阴极上的氧去极化作用越容易进行，阴极过程的速度加快。阴极过程主要是氧的去极化控制。 （2）阳极过程 当电极存在很薄的水膜时，阳离子水化困难，阳极过程受到阻滞， 在很薄的水膜下，氧易于到达阳极表面，促使阳极钝化作用，使阳极过程受到强烈的阻滞 大气腐蚀速度与电极极化过程的特征随大气条件的不同而变化 湿的大气腐蚀－腐蚀速度由阴极控制，随电解液液膜的减薄，阴极上氧的去极化作用越易进行；当液膜太薄时，阴极过程变得越来越困难（因水分不足以实现氧还原反应）； 潮的大气腐蚀－腐蚀速度被阳极控制，随液膜的减薄，阳极过程变得困难 8.1 大气腐蚀 二. 大气腐蚀过程和机理 2. 大气腐蚀的电化学特征 8.1 大气腐蚀 二. 大气腐蚀过程和机理 3. 大气腐蚀机理 （1）氧化膜影响－氧去极化控制 （3）锈层增厚，锈层电阻增大，氧的渗入困难，锈层的阴极极化作用减弱， 此外附着性好的锈层内层，由于活性阳极面积的减小，阳极极化增大， 大气腐蚀机理与污染物密切相关－SO2加快金属腐蚀速度，通过减小阳极的钝化作用（SO2含量在大气中很少，但其在水中的溶解度比氧高1300倍） （2）锈层参与阴极反应－成为阴极去极化剂 四. 防止大气腐蚀的措施 提高材料耐蚀性 控制环境 8.1 大气腐蚀 三. 影响大气腐蚀的主要因素 大气湿度－临界相对湿度（化学腐蚀－电化学腐蚀） 温度和温差－温差比温度影响更大（影响水汽的凝聚及水膜中气体和盐类的溶解度） 酸、碱、盐－介质改变，影响金属表面膜的稳定性 腐蚀性气体－SO2、HCl、H2S、NH3 固体颗粒、表面状态等因素影响 8.2 海水腐蚀 一. 海水的物理化学性质 高盐度 海水的一项重要指标。盐度高，氯化物含量高 高电导率 比江河高出两个数量级 pH值 中性，主要以氧去极化为主 海水温度 不同地域变化范围大 含氧量 不同环境，海水氧含量会在较大范围波动 附着生物 二. 海水腐蚀的特点 氧去极化腐蚀，氧扩散速度小于氧还原的阴极反应速度。 海水中含有大量的Cl离子，阳极极化程度小，钝化膜易破坏，不锈钢也易腐蚀 海水的电阻率小，金属表面形成微电池及宏观电池有较大的活性 海水中易出现局部腐蚀，点蚀坑的最大深度为平均腐蚀深度的3～4倍。 对于普通碳钢、低合金钢、铸铁来说，海水环境因素对腐蚀速度的影响远大于钢本身成分和组织的影响 盐类及其浓度 含盐量增高海水的电导率增加，但含氧量降低含盐量存在最大值； 电导率 海水所含盐分几乎全处于电离状态；海水是导电性极强的电解质溶液； 含氧量的影响 溶解氧量是影响海水腐蚀的重要因素，与盐度及温度有关； pH值 主要影响钙质水垢沉积，从而影响到海水腐蚀； 温度 温度越高，氧的扩散速度加快，海水电导率增大，将促进海水腐蚀;