[材料科学]材料腐蚀与防护四、五、六章.pdf

材料腐蚀与防护 材料腐蚀与防护 材材料料腐腐蚀蚀与与防防护护 韩立影 韩立影 韩韩立立影影 4. 4. 44..金属在各种环境中的腐蚀 4.1 4.1 44..11金属在大气中的腐蚀 钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀, 钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀, 钢钢铁铁在在干干燥燥的的空空气气里里长长时时间间不不易易被被腐腐蚀蚀,, 但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是 但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是 但但在在潮潮湿湿的的空空气气里里却却很很快快被被腐腐蚀蚀,,这这是是 什么原因呢? 什么原因呢? 什什么么原原因因呢呢?? 4. 4. 44..金属在各种环境中的腐蚀 4.1金属在大气中的腐蚀 4.1 44..11 大气腐蚀：金属材料在大气条件下发生化学或电化学反应 引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而 损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类 大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类： (1)干大气腐蚀：干大气腐蚀是在金属表面不存在液膜层时的腐蚀。 特点：在金属表面形成不可见的保护性氧化膜(1~10nm)。 如铜在被硫化物污染的空气中所形成的一层膜。 4. 4. 44..金属在各种环境中的腐蚀 4.1 4.1金属在大气中的腐蚀 44..11 1.大气腐蚀的分类 (2)潮大气腐蚀：潮大气腐蚀是指金属在相对湿度小于100％的大 气中，表面存在肉眼看不见的薄的液膜层(10nm~1um)发生的腐 蚀。 例如，铁即使没受雨淋也会生锈。 (3)湿大气腐蚀：湿大气腐蚀指金属在相对湿度大于100％的大气 中，表面存在肉眼可见的水膜(1um~1mm)发生的腐蚀。 如：水分以雨、雾、水等形式直接溅落在金属表面上。 2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合 电化学腐蚀的一般规律。 （ ）大气腐蚀的电化学过程 1 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。 阴极过程： 阳极过程： 在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。 当液膜增厚，相当于湿的大气腐蚀时，氧到达金属表面有一 个扩散过程，因此腐蚀过程受氧扩散过程控制。 因此潮的大气腐蚀主要受阳极过程控制，而湿大气腐蚀主 要受阴极过程控制。 （ ）锈蚀机理 2 在锈层内阳极反应发生在金属 3 4界面上： /Fe O 阴极反应发生在Fe3O4/FeOOH界面上： 可见锈层参与了阴极过程，图4-1为Evans锈层模型图。 图4-1Evans锈层模型示意图 3+ 2+ 由图可见锈层内发生 → 的还原反应，锈层参与了阴极过程。 Fe Fe 碳钢锈层