电化学腐蚀的分类省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

电化学腐蚀分类电化学腐蚀分类 朱少朋朱少朋 学号：学号：0904021011第1页电偶腐蚀电偶腐蚀定义：电偶腐蚀定义：两种电极电位不一样金属或合金相接触两种电极电位不一样金属或合金相接触并放入同一介质中时，电位较负金属腐蚀加速，并放入同一介质中时，电位较负金属腐蚀加速，而电位较正金属腐蚀减缓（得到了保护）。因为而电位较正金属腐蚀减缓（得到了保护）。因为同电极电势较高金属接触而引发腐蚀速度增大电同电极电势较高金属接触而引发腐蚀速度增大电化学腐蚀现象，称为化学腐蚀现象，称为电偶腐蚀电偶腐蚀或或双金属腐蚀、接双金属腐蚀、接触腐蚀触腐蚀。第2页影响电偶腐蚀速度原因主要有：所形成电偶间电极电位差;腐蚀介质电导（图2）；金属表面极化和因为阴、阳极反应生成表面膜或腐蚀产物影响；电偶间空间布置（几何原因）。电偶腐蚀速度，在数量上服从法拉第电解定律。两金属之间电极电位差愈大、电流愈大，则腐蚀愈快。电路中各种电阻则按欧姆定律影响电偶腐蚀电流，介质电导率高，则加速电偶腐蚀。第3页四四 预防电偶腐蚀办法预防电偶腐蚀办法1 组装件选取电偶序中位置靠近金属相组装件选取电偶序中位置靠近金属相2 防止大阴极小阳极结构件设计防止大阴极小阳极结构件设计3 不一样金属部件间应绝缘不一样金属部件间应绝缘4 应用涂（镀）层方法预防电偶腐蚀应用涂（镀）层方法预防电偶腐蚀5 设计时应考虑阳极部件易更换设计时应考虑阳极部件易更换6 电化学保护电化学保护第4页 小孔腐蚀 小孔腐蚀也称坑蚀或孔蚀 它是指金属表面微小区域因氧化膜破损或析出相和夹杂物剥落，引发该处电极电位降低而出现小孔并向深度发展现象。第5页第6页二二 小孔腐蚀机理小孔腐蚀机理 1 蚀孔成核蚀孔成核 蚀孔成核原因有两种说法：钝化膜破坏理蚀孔成核原因有两种说法：钝化膜破坏理论和吸附理论。论和吸附理论。（1）钝化膜破坏理论（以不锈钢为例）钝化膜破坏理论（以不锈钢为例)该理论认为当腐蚀性阴离子（如该理论认为当腐蚀性阴离子（如Cl）在不锈钢）在不锈钢钝化膜上吸附后，因为氯离子半径小，而穿过钝化膜，钝化膜上吸附后，因为氯离子半径小，而穿过钝化膜，Cl离子进入膜层后，产生了强烈感应离子导电，使膜在特离子进入膜层后，产生了强烈感应离子导电，使膜在特定点上维持高电流密度并使阳离子杂乱移动，当膜定点上维持高电流密度并使阳离子杂乱移动，当膜/溶液溶液界面电场到达某一临界值界面电场到达某一临界值 时，就发生小时，就发生小孔腐蚀。孔腐蚀。第7页（2）吸附理论）吸附理论 该理论认为点蚀发生是因为该理论认为点蚀发生是因为Cl离子离子和氧竞争吸附所造成。当金属表面上氧吸附点和氧竞争吸附所造成。当金属表面上氧吸附点被氯离子所取代时，点蚀就发生了。其原因是被氯离子所取代时，点蚀就发生了。其原因是氯离子选择性吸附在氧化膜表面阴离子晶格周氯离子选择性吸附在氧化膜表面阴离子晶格周围置换了水分子，使氯离子和氧化膜中阳离子围置换了水分子，使氯离子和氧化膜中阳离子形成可溶性氯化物，促使金属离子溶入溶液中。形成可溶性氯化物，促使金属离子溶入溶液中。在新露出基底金属特定点上生成小蚀孔，成为在新露出基底金属特定点上生成小蚀孔，成为蚀孔核。蚀孔核。第8页（3）点蚀敏感位置（点蚀源）点蚀敏感位置（点蚀源）金属表面非金属夹杂物处；金属表面非金属夹杂物处；金相组织不均匀，晶界处；金相组织不均匀，晶界处；钝化膜粗化、划伤、应力集中处、晶格缺钝化膜粗化、划伤、应力集中处、晶格缺 陷处；陷处；镀层、漆膜不致密，针孔、气泡处；镀层、漆膜不致密，针孔、气泡处；第9页（4）蚀孔诱导期蚀孔诱导期 蚀孔诱导期长短取决于介质中阴离子蚀孔诱导期长短取决于介质中阴离子浓度、浓度、pH值、金属纯度和表面完整性、外加极值、金属纯度和表面完整性、外加极化电势等原因。化电势等原因。对于给定金属：对于给定金属：普通情况，普通情况，第10页四四 预防点蚀办法预防点蚀办法1 改进介质条件；改进介质条件；2 选取耐点蚀合金材料；选取耐点蚀合金材料；3 阴极保护；阴极保护；4 对金属材料表面进行钝化处理，提升材料对金属材料表面进行钝化处理，提升材料 钝态稳定性；钝态稳定性；5 添加缓蚀剂；添加缓蚀剂；第11页晶间腐蚀一一 晶间腐蚀产生条件晶间腐蚀产生条件1 晶间腐蚀定义：晶间腐蚀定义：金属材料在特定腐蚀介质中材料晶粒晶界、相界产金属材料在特定腐蚀介质中材料晶粒晶界、相界产生腐蚀。生腐蚀。在晶间腐蚀电池中，晶界为腐蚀阳极。晶粒为腐蚀在晶间腐蚀电池中，晶界为腐蚀阳极。晶粒为腐蚀阴极，晶界、相界产生选择性溶解。阴极，晶界、相界产生选择性溶解。2 晶间腐蚀特征晶间腐蚀特征 晶间腐蚀后金属表面仍保持光泽，但材料晶间结协晶间腐蚀后金属表面仍保持光泽，但材料晶间结协力已丧失，强度几乎完全消失，造成构件破坏。力已丧失，强度几乎完全消失，造成构件破坏。第12页3 产生晶间腐蚀两个必须具备条件产生晶间腐蚀两个必须具备条件（1）内因：晶界物质物理化学状态与晶粒）内因：晶界物质物理化学状态与晶粒 不一样；不一样；（2）外因：特定环境条件；腐蚀介质能使）外因：特定环境条件；腐蚀介质能使 晶界、晶粒电化学性质不晶界、晶粒电化学性质不均匀性均匀性 显示出来。显示出来。第13页三三 影响晶间腐蚀原因影响晶间腐蚀原因1 加热温度与加热时间关系加热温度与加热时间关系2 合金成份影响合金成份影响（1）碳）碳（2）铬、镍、钼）铬、镍、钼（3）钛、铌）钛、铌（4）硼）硼3 电极电势与介质电极电势与介质第14页五五 预防晶间腐蚀办法预防晶间腐蚀办法1 降低或去除有害杂质降低或去除有害杂质2 加入少许稳定化元素加入少许稳定化元素3 固溶处理固溶处理4 加入铁素体形成元素加入铁素体形成元素第15页 应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂一一 应力腐蚀破裂特征应力腐蚀破裂特征1 发生应力腐蚀破裂需同时具备三个条件发生应力腐蚀破裂需同时具备三个条件（1）特定合金成份和组织）特定合金成份和组织 包含合金晶粒大小、晶粒取向、形态、包含合金晶粒大小、晶粒取向、形态、相结构、各类缺点、加工状态等。相结构、各类缺点、加工状态等。（2）特定环境）特定环境 包含介质成份、浓度、杂质和温度。包含介质成份、浓度、杂质和温度。如表如表7.1 引发合金产生引发合金产生SCC一些介质；一些介质；（3）足够大拉伸应力（超出某一极限值）足够大拉伸应力（超出某一极限值）第16页2 发生应力腐蚀破裂有三个敏感电势区发生应力腐蚀破裂有三个敏感电势区（1）区域）区域1：活化阴极保护过渡区：活化阴极保护过渡区（2）区域）区域2：活化钝化电势过渡区：活化钝化电势过渡区（3）区域）区域3：钝化过钝化电势区：钝化过钝化电势区第17页4 破裂过程存在三个阶段破裂过程存在三个阶段（1）孕育期）孕育期 裂纹源成核阶段，所需时间占整个破裂时间裂纹源成核阶段，所需时间占整个破裂时间90；（2）裂纹扩展期）裂纹扩展期 裂纹成核后裂纹成核后 直至发展到临界尺寸所经历时间；直至发展到临界尺寸所经历时间；（3）快速破裂期）快速破裂期 由纯力学作用，裂纹失稳造成破裂；由纯力学作用，裂纹失稳造成破裂；第18页三三 应力腐蚀破裂影响原因应力腐蚀破裂影响原因以不锈钢氯化物应力腐蚀破裂为例（不锈钢氯脆）以不锈钢氯化物应力腐蚀破裂为例（不锈钢氯脆）1 腐蚀介质腐蚀介质（1）氯化物种类影响氯化物种类影响 影响程度影响程度 Mg2+Fe2+Ca2+Li+Na+;（2）氯化物浓度和温度影响氯化物浓度和温度影响 在在50300内，同温度下，浓度升高，内，同温度下，浓度升高，氯脆敏感性增大；随浓度升高，沸点升高，氯脆敏感性增大；随浓度升高，沸点升高，氯脆敏感性增大；氯脆敏感性增大；第19页（3）pH影响影响 应力腐蚀破裂敏感区，应力腐蚀破裂敏感区，pH值为值为67;pH值过低，引发金属全方面腐蚀；值过低，引发金属全方面腐蚀；pH值过高，氢氧化物膜形成，减缓应力腐蚀；值过高，氢氧化物膜形成，减缓应力腐蚀；（4）电势影响）电势影响 因为应力腐蚀破裂常发生在三个过渡电势区，因为应力腐蚀破裂常发生在三个过渡电势区，由此，可用外加电流进行阳极或阴极极化来改变电势。由此，可用外加电流进行阳极或阴极极化来改变电势。阳极极化使破裂时间缩短（加紧应力腐蚀），阴极极阳极极化使破裂时间缩短（加紧应力腐蚀），阴极极化能够抑制腐蚀破裂。化能够抑制腐蚀破裂。第20页四四 预防应力腐蚀破裂办法预防应力腐蚀破裂办法1 消除和降低应力消除和降低应力（1）改进结构设计，防止或降低局部应力集中；）改进结构设计，防止或降低局部应力集中；（2）消除应力处理，如采取热处理退火、喷砂工艺；）消除应力处理，如采取热处理退火、喷砂工艺；2 控制环境控制环境（1）改进使用环境，如杂质、温度、温差、）改进使用环境，如杂质、温度、温差、pH；（2）加入缓蚀剂；）加入缓蚀剂；（3）采取保护涂（镀）层；）采取保护涂（镀）层；（4）电化学保护；）电化学保护；3 改进材质改进材质（1）正确选材；）正确选材；（2）开发耐）开发耐SCC新材料；新材料；（3）采取冶金、热处理新工艺；）采取冶金、热处理新工艺；第21页选择性腐蚀 合金在腐蚀过程中，较活泼某一组分或合金在腐蚀过程中，较活泼某一组分或某一元素优先溶解，这种腐蚀形式称为某一元素优先溶解，这种腐蚀形式称为选择性腐选择性腐蚀或成份选择腐蚀。蚀或成份选择腐蚀。腐蚀原电池：腐蚀原电池：电势较正金属为阴极，电势较负金属为电势较正金属为阴极，电势较负金属为阳极而发生优先溶解。阳极而发生优先溶解。第22页一一 黄铜脱锌黄铜脱锌1 腐蚀特征：腐蚀特征：黄铜中锌被选择性溶液，留下多孔富铜区，黄铜中锌被选择性溶液，留下多孔富铜区，造成合金强度下降。造成合金强度下降。2 腐蚀形态：腐蚀形态：（1）层状或均匀状脱锌）层状或均匀状脱锌 多发生于含锌量高黄铜中，且常在酸性介质中多发生于含锌量高黄铜中，且常在酸性介质中发生。腐蚀沿着表面发展，黄铜表面锌象被一条条地剥发生。腐蚀沿着表面发展，黄铜表面锌象被一条条地剥走似。走似。（2）塞（栓）状脱锌）塞（栓）状脱锌 多发生于含锌量较低黄铜中和在中性、碱性多发生于含锌量较低黄铜中和在中性、碱性介质中。腐蚀在黄铜局部地域向深处发展，因为锌溶解介质中。腐蚀在黄铜局部地域向深处发展，因为锌溶解而形成多孔、麻孔。而形成多孔、麻孔。第23页杂散电流腐蚀杂散电流腐蚀由杂散电流引发腐蚀，也称电蚀。其特点：1腐蚀强烈 2腐蚀集中于局部位置 3有防腐层时，往往集中于防腐层缺点部位预防办法：排流法；绝缘法；牺牲阳极法预防办法：排流法；绝缘法；牺牲阳极法第24页磨损腐蚀：磨损腐蚀：因为腐蚀性流体和金属表面间相对运因为腐蚀性流体和金属表面间相对运动而引发金属加速破坏称为磨损腐蚀。动而引发金属加速破坏称为磨损腐蚀。磨损腐蚀类型磨损腐蚀类型1 摩擦（微振或微动）腐蚀摩擦（微振或微动）腐蚀 固体与金属接触交界面上，由固体与金属接触交界面上，由机械力与氧化共同作用，固体在金属表机械力与氧化共同作用，固体在金属表面振动和滑动所产生腐蚀。面振动和滑动所产生腐蚀。磨损腐蚀第25页 3空泡腐蚀（气蚀）空泡腐蚀（气蚀）流体与金属材料相对运动，使金属材流体与金属材料相对运动，使金属材料表面局部区域产生涡流，使气泡在金属表面料表面局部区域产生涡流，使气泡在金属表面快速地生成、破灭，造成金属表面麻孔状。快速地生成、破灭，造成金属表面麻孔状。2 湍流腐蚀（冲击腐蚀）湍流腐蚀（冲击腐蚀）腐蚀性流体与材料相对运腐蚀性流体与材料相对运动，在机械力和电化学共同作用动，在机械力和电化学共同作用。第26页腐蚀疲劳腐蚀疲劳：腐蚀疲劳：金属材料在循环应力或脉冲应力与腐蚀金属材料在循环应力或脉冲应力与腐蚀介质联合作用下产生脆性断裂称为腐蚀疲劳。介质联合作用下产生脆性断裂称为腐蚀疲劳。疲劳极限（疲劳强度，机械疲劳）：疲劳极限（疲劳强度，机械疲劳）：金属在没有遭到腐蚀情况下，循环应力金属在没有遭到腐蚀情况下，循环应力到达某一极限值以上时发生破坏，此极化值为疲到达某一极限值以上时发生破坏，此极化值为疲劳极限（疲劳强度）。劳极限（疲劳强度）。第27页一一 腐蚀疲劳特征腐蚀疲劳特征1 特征特征（1）在空气中疲劳存在着疲劳极限，但在）在空气中疲劳存在着疲劳极限，但在 腐蚀疲劳时不存在疲劳极限；腐蚀疲劳时不存在疲劳极限；（2）腐蚀介质对材料腐蚀疲劳强度影响大；）腐蚀介质对材料腐蚀疲劳强度影响大；（3）腐蚀疲劳裂纹源于腐蚀坑或表面缺点，裂）腐蚀疲劳裂纹源于腐蚀坑或表面缺点，裂 纹成群出现，主要为穿晶型，也有沿纹成群出现，主要为穿晶型，也有沿晶和晶和 混合型；混合型；（4）腐蚀疲劳断口现有腐蚀特征又有疲劳）腐蚀疲劳断口现有腐蚀特征又有疲劳 特征；特征；第28页微生物腐蚀 微生物腐蚀指在微生物生命活动参加下所发微生物腐蚀指在微生物生命活动参加下所发生腐蚀过程。生腐蚀过程。一一 微生物腐蚀特征微生物腐蚀特征1 先形成粘泥，再引发腐蚀；先形成粘泥，再引发腐蚀；细菌能分泌粘液，粘液把悬浮在水中无机垢、细菌能分泌粘液，粘液把悬浮在水中无机垢、腐蚀产物、灰砂淤泥等粘接在金属表面上形成粘泥；腐蚀产物、灰砂淤泥等粘接在金属表面上形成粘泥；藻类分泌物或腐败物能吸附固体粒子而在金藻类分泌物或腐败物能吸附固体粒子而在金属表面形成粘泥；属表面形成粘泥；真菌分泌出酶使纤维素分解，剩下木质素或真菌分泌出酶使纤维素分解，剩下木质素或腐烂产物在金属表面上形成粘泥；腐烂产物在金属表面上形成粘泥；第29页 粘泥在金属表面上形成，组成了氧浓差电池，粘泥在金属表面上形成，组成了氧浓差电池，引发垢下腐蚀；同时，粘泥为厌氧硫酸盐还原菌提供引发垢下腐蚀；同时，粘泥为厌氧硫酸盐还原菌提供了良好滋生条件；粘泥中细菌分泌出酸性物质如有机了良好滋生条件；粘泥中细菌分泌出酸性物质如有机酸、硫化物，增加了腐蚀介质酸性，加速金属腐蚀。酸、硫化物，增加了腐蚀介质酸性，加速金属腐蚀。2 以局部腐蚀形式出现，普通呈点蚀、以局部腐蚀形式出现，普通呈点蚀、缝隙腐蚀形貌缝隙腐蚀形貌第30页微生物代谢作用后果1产生腐蚀环境2在金属表面上造成电解质溶液成份或性质差异3降低表面膜耐蚀性4影响阴极或阳极反应速率第31页三三 微生物腐蚀控制微生物腐蚀控制1 采取杀菌剂或抑菌剂；采取杀菌剂或抑菌剂；2 改进环境条件；改进环境条件；3 表面保护层；表面保护层；4 阴极保护；阴极保护；第32页生物污染腐蚀生物污染：由病原微生物、霉菌、寄生虫以及一些有害生物过量生长引发各种环境单元质量下降或失去利用价值现象生物污染腐蚀指微生物附着金属表面上影响氧扩散，造成细菌栖息、改变环境条件、破坏表面膜和涂层从而产生局部腐蚀和污染第33页