第八章-电化学腐蚀与防护课件

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1、第八章第八章 电化学腐蚀与防护电化学腐蚀与防护8.1金属腐蚀与防护的意义金属腐蚀与防护的意义历史悠久历史悠久古希腊古希腊Herodus和古罗马和古罗马Plinins在在2000年年前已提出用锡防止铁生锈；前已提出用锡防止铁生锈；我国商代（我国商代（3000年前）发明锡青铜；年前）发明锡青铜；18世纪工业发展世纪工业发展腐蚀与防护学科形成、发展腐蚀与防护学科形成、发展普遍性普遍性材料腐蚀司空见惯，无所不在，十分普遍材料腐蚀司空见惯，无所不在，十分普遍.材料的腐蚀与防护的重要性已成共识。材料的腐蚀与防护的重要性已成共识。必然性必然性热力学观点，一切材料在环境作用下热力学观点，一切材料在环境作用下,

2、将将逐渐自发地腐蚀、变质、退化。逐渐自发地腐蚀、变质、退化。金属金属由元素状态转变成金属化合物由元素状态转变成金属化合物(生锈生锈)有机有机/无机材料无机材料化学变化（老化化学变化（老化/风化风化)。传统腐蚀定义传统腐蚀定义 金属与周围环境介质之间发生金属与周围环境介质之间发生的化学或电化学作用而引起腐蚀破坏；的化学或电化学作用而引起腐蚀破坏；广义腐蚀定义广义腐蚀定义 材料和材料性质在与其所处的环材料和材料性质在与其所处的环境介质作用下发生退化变质的现象。境介质作用下发生退化变质的现象。矿石矿石（稳定）（稳定）金属金属（不稳定）（不稳定）冶炼冶炼(能量能量)腐蚀（能量）腐蚀（能量）自发过程自发

3、过程能量差能量差腐蚀驱动力腐蚀驱动力材料的源泉和归宿材料的源泉和归宿资源资源/环境环境腐蚀破坏资源/环境负荷腐蚀的钢管严重的锅炉管腐蚀F-22AF-22A锈蚀问题是发动机锈蚀问题是发动机舱盖漏雨所致舱盖漏雨所致 解决腐蚀问题的办法解决腐蚀问题的办法是更换机身上四块最大的是更换机身上四块最大的铝合金口盖，将用钛合金铝合金口盖，将用钛合金口盖来代替，每一个口盖口盖来代替，每一个口盖更换成本大约为更换成本大约为5 5万美元。万美元。俄罗斯米格俄罗斯米格-29-29战机曾发生战机曾发生空中爆炸空中爆炸我护航舰队人员我护航舰队人员设法防止舰载机设法防止舰载机遭盐分腐蚀遭盐分腐蚀 直接损失直接损失 材料、

4、构件、设备的直接腐蚀破坏；防止腐蚀或材料、构件、设备的直接腐蚀破坏；防止腐蚀或延缓腐蚀的投入（高耐腐蚀材料、表面处理、涂延缓腐蚀的投入（高耐腐蚀材料、表面处理、涂覆、电化学保护、环境介质处理等），可估算。覆、电化学保护、环境介质处理等），可估算。据国际权威统计据国际权威统计 -金属年产量的金属年产量的1/31/3受腐蚀报废，受腐蚀报废，其中其中2/32/3尚可回炉尚可回炉,即约即约1010金属永久腐蚀损失。金属永久腐蚀损失。全世界金属产量约为全世界金属产量约为1010亿吨，损失亿吨，损失1 1亿吨亿吨/年年 我国金属年产量达我国金属年产量达1 1亿吨，损失亿吨，损失0.10.1亿吨亿吨/年年

5、据权威报告据权威报告 (英国英国HoarHoar报告和美国报告和美国NBSNBS报告报告)估计：估计：每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值2-4%2-4%局部地区行业（化工机械）调查局部地区行业（化工机械）调查腐蚀损失达腐蚀损失达4%GNP。国家科委对化工调查国家科委对化工调查1980年腐蚀损失为年腐蚀损失为3.9%GNP专家估计专家估计我国每年腐蚀损失约我国每年腐蚀损失约4000亿元。亿元。应用现有技术可挽回应用现有技术可挽回30损失（损失（1200亿元）亿元）沿海或海岛城市的腐蚀比内陆城市的腐蚀严重沿海或海岛城市的腐蚀比内陆城市的腐蚀严重5-10倍。

6、倍。材料腐蚀破坏造成的损失材料腐蚀破坏造成的损失所有自然灾害造成的损失。所有自然灾害造成的损失。我国状况我国状况间接损失间接损失 停工停产、泄漏导致成品流失、产品质量下降、突停工停产、泄漏导致成品流失、产品质量下降、突发事故、人身安全、技术故障、环境污染发事故、人身安全、技术故障、环境污染。(1979我国石油液化气罐泄漏爆炸，亡几十人，直我国石油液化气罐泄漏爆炸，亡几十人，直接损失接损失630万；万；1985.8.12日本波音日本波音747飞机因金属应飞机因金属应力腐蚀断裂机毁，亡力腐蚀断裂机毁，亡500余人；余人；)电厂锅炉一根热交换管价值不高，但因为腐蚀引起电厂锅炉一根热交换管价值不高，但

7、因为腐蚀引起爆炸可导致停电，使大片工厂停工停产，损失巨大。爆炸可导致停电，使大片工厂停工停产，损失巨大。金属结构远比金属材料昂贵，金属结构远比金属材料昂贵，如汽车、船舶、飞机、如汽车、船舶、飞机、精密仪器、大规模集成电路等腐蚀破坏造成的损失精密仪器、大规模集成电路等腐蚀破坏造成的损失更为惨重更为惨重 间接损失难估算，间接损失难估算，间接损失间接损失直接损失。直接损失。全球资源枯竭时间预测全球资源枯竭时间预测年代年代2050年年2070年年2080年年2120年年矿产资源矿产资源一般矿产一般矿产金属金属石油石油/天然气天然气煤煤矿物能源矿物能源石油石油天然气天然气煤煤铀铀确认储量确认储量3168

8、 亿亿t1380000 亿亿m310390 亿亿t200 万万t1992年产量年产量68 亿亿t21600 亿亿t46.5 亿亿t2.7 万万t按按92年需求开采年需求开采46年年64年年219年年74年年按按00年需求开采年需求开采25年年56年年按按2010需求开采需求开采15年年全球矿物能源储量及开采年数预测全球矿物能源储量及开采年数预测 国际腐蚀控制会议（国际腐蚀控制会议（ICCICC）,每三年一次每三年一次 亚太腐蚀控制会议（亚太腐蚀控制会议（APCCCAPCCC）,每二年一次每二年一次 美国腐蚀工程师会议（美国腐蚀工程师会议（NACE),NACE),每年一次每年一次 欧洲腐蚀联盟会

9、议（欧洲腐蚀联盟会议（EC),EC),每年一次每年一次 国际电化学会议（国际电化学会议（ISE),ISE),每年一次每年一次 美国电化学会议（美国电化学会议（ECS),ECS),每年二次每年二次 海峡两岸材料腐蚀与防护会议海峡两岸材料腐蚀与防护会议,每年二次每年二次 中国腐蚀与防护专业学术会议中国腐蚀与防护专业学术会议,每年二次每年二次973、863、国家基金重大项目、国家基金重大项目.国家战略计划国家战略计划金属腐蚀与防护学科的主要研究内容及任务：金属腐蚀与防护学科的主要研究内容及任务：1 1研究并确定金属材料在不同环境条件下腐蚀破研究并确定金属材料在不同环境条件下腐蚀破坏的坏的本质机理和规

10、律性本质机理和规律性（1 1）从热力学方面研究各种金属与不同介质发从热力学方面研究各种金属与不同介质发生腐蚀的生腐蚀的可能性可能性。（2 2）从动力学方面研究各种金属在不同介质中从动力学方面研究各种金属在不同介质中的腐蚀机理和腐蚀的腐蚀机理和腐蚀速率速率以及影响腐蚀的因素。以及影响腐蚀的因素。2.2.研究在各种条件下研究在各种条件下防止或者控制金属腐蚀防止或者控制金属腐蚀的方的方法与措施。法与措施。3.3.研究金属腐蚀速率的检测技术和方法。研究金属腐蚀速率的检测技术和方法。8.2金属的电化学腐蚀金属的电化学腐蚀金属腐蚀的分金属腐蚀的分类及腐蚀形式类及腐蚀形式局部腐蚀均匀腐蚀点腐蚀缝隙腐蚀晶间腐

11、蚀电偶腐蚀选择性腐蚀.化学腐蚀电化学腐蚀大气腐蚀海水腐蚀土壤腐蚀化工腐蚀生物腐蚀高温腐蚀应力腐蚀开裂氢致开裂腐蚀疲劳磨损腐蚀摩擦腐蚀金属材料腐蚀腐蚀：腐蚀：金属表面金属表面由于外界介质的由于外界介质的化学或电化学作化学或电化学作用而造成的变质用而造成的变质及损坏的现象或及损坏的现象或过程过程AlAlCl4CCl4Al CCl4 AlCl4非导电介质化学腐蚀：化学腐蚀：介质中被还原物质介质中被还原物质的粒子与在金属表面碰撞时取的粒子与在金属表面碰撞时取得的金属原子的价电子而被还得的金属原子的价电子而被还原，与失去价电子的被氧化的原，与失去价电子的被氧化的金属金属“就地就地”形成腐蚀产物覆形成腐蚀

12、产物覆盖在金属表面盖在金属表面金属与非电介质直接发生化学金属与非电介质直接发生化学反应而破坏，有电荷转移但不反应而破坏，有电荷转移但不产生电流。产生电流。MeMen+H+-H2ee导电介质导电介质电化学腐蚀：电化学腐蚀：金属与介质接触，金属与介质接触，金属发生阳极溶解过程，失去的金属发生阳极溶解过程，失去的电子通过电子导体的金属材料本电子通过电子导体的金属材料本身流向金属表面另一部位，在金身流向金属表面另一部位，在金属属/介质界面发生相应阴极还原介质界面发生相应阴极还原过程，两过程同时在金属表面不过程，两过程同时在金属表面不同部位同时进行，金属阳极溶解同部位同时进行，金属阳极溶解持续产生的腐蚀

13、过程。持续产生的腐蚀过程。特点：特点：最普遍，金属与导电介质最普遍，金属与导电介质发生电化学作用而破坏。其特点：发生电化学作用而破坏。其特点：阴、阳反应相对独立，同时进行，阴、阳反应相对独立，同时进行，阴、阳极区电荷传递，产生等量阴、阳极区电荷传递，产生等量电流电流,满足法拉第定律。满足法拉第定律。电化学腐蚀过程电化学腐蚀过程阳极反应过程：阳极反应过程：金属被氧化成正价离子（包括配合离金属被氧化成正价离子（包括配合离子）进入介质或成为难溶化合物（一般为金属的氧化子）进入介质或成为难溶化合物（一般为金属的氧化物或含水氧化物或金属盐）留在电极表面物或含水氧化物或金属盐）留在电极表面阴极反应过程：阴

14、极反应过程：被氧化的金属失去的电子通过作为电被氧化的金属失去的电子通过作为电子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，子良导体的金属材料本身流向金属表面的另一部位，由介质中被还原的物质接受，使其价态降低被还原由介质中被还原的物质接受，使其价态降低被还原金属腐蚀学中，习惯把介质中接受金属材料中电子而金属腐蚀学中，习惯把介质中接受金属材料中电子而被还原的物质称为被还原的物质称为去极化剂去极化剂电化学腐蚀最为严重，介质是离子导体可发生，水具电化学腐蚀最为严重，介质是离子导体可发生，水具有离子导体的性质有离子导体的性质水溶液中，最常见极化剂为溶于水中的氧气，例：常水溶液中，最常见极化剂为溶于水中的

15、氧气，例：常温下中性溶液中，钢铁腐蚀：温下中性溶液中，钢铁腐蚀：氧气供应充分，氧气供应充分，Fe(OH)2会逐步氧化成含水的会逐步氧化成含水的Fe3O4 H2O和含水的和含水的Fe2O3 mH2O，钢铁在大气中生锈，即为，钢铁在大气中生锈，即为以氧气为去极化剂的电化学腐蚀过程，以氧气为去极化剂的电化学腐蚀过程，铁锈成分复杂铁锈成分复杂H+为去极化剂：为去极化剂：例：常温下，酸性溶液中铁的腐蚀例：常温下，酸性溶液中铁的腐蚀其他物质为去极化剂，如酸性溶液中其他物质为去极化剂，如酸性溶液中Fe3+，23FeeFe酸洗过程，锈层溶于酸，形成一定量的酸洗过程，锈层溶于酸，形成一定量的Fe3+和和Fe2+

16、，Fe3+可作为去极化剂使钢铁腐蚀，若酸液面上有空气可作为去极化剂使钢铁腐蚀，若酸液面上有空气，Fe2+在液面附近被空气中氧气氧化成在液面附近被空气中氧气氧化成Fe3+，成为去，成为去极化剂，形成循环，极化剂，形成循环，Fe3+起着氧的输送的作用，有起着氧的输送的作用，有Fe3+存在时，腐蚀速度增加存在时，腐蚀速度增加均匀腐蚀均匀腐蚀（全面腐蚀）（全面腐蚀）阴阳极共扼反应在金属阴阳极共扼反应在金属相同位置同时发生或交替发生相同位置同时发生或交替发生，阴阳极没有时间和，阴阳极没有时间和空间上的区别，整个表面用空间上的区别，整个表面用E Ecorrcorr表征，在此电位下表征，在此电位下表面均匀溶

17、解腐蚀。腐蚀速度可测量表面均匀溶解腐蚀。腐蚀速度可测量/预测。预测。局部腐蚀局部腐蚀 由电化学不均一性（如异种金属、表由电化学不均一性（如异种金属、表面缺陷、浓度差异、应力集中、环境不均匀等），面缺陷、浓度差异、应力集中、环境不均匀等），形成局部电池。局部腐蚀阴、阳极可区分，阴极形成局部电池。局部腐蚀阴、阳极可区分，阴极/阳极面积比很大，阴、阳极共扼反应分别在不同区阳极面积比很大，阴、阳极共扼反应分别在不同区域发生，局部腐蚀集中在个别位置域发生，局部腐蚀集中在个别位置,急剧发生，材急剧发生，材料快速腐蚀破坏。料快速腐蚀破坏。最常见的一种局部腐蚀形式最常见的一种局部腐蚀形式点蚀随机分布，孔径：微

18、米点蚀随机分布，孔径：微米-毫米毫米孔口有腐蚀产物覆盖或开放式孔口有腐蚀产物覆盖或开放式点蚀失重甚微，但对设备破坏很严重点蚀失重甚微，但对设备破坏很严重点蚀可诱发其它形式的局部腐蚀点蚀可诱发其它形式的局部腐蚀,晶间腐蚀的起源晶间腐蚀的起源点蚀一般发生在具钝性的金属表面（如不锈钢、点蚀一般发生在具钝性的金属表面（如不锈钢、铝铝）表面缺陷、硫化物夹杂可诱发点蚀表面缺陷、硫化物夹杂可诱发点蚀材料材料Cl等阴离子对点蚀可产生直接促进作用等阴离子对点蚀可产生直接促进作用环境环境1.1.点腐蚀点腐蚀 （孔腐蚀孔腐蚀）点腐蚀点腐蚀（孔腐蚀）形态）形态/形貌形貌点蚀成长机理点蚀成长机理:ClCl破坏钝化膜，裸

19、露金属成阳极，破坏钝化膜，裸露金属成阳极，周围钝化膜成阴极，电流密度高度集中，腐蚀迅速内周围钝化膜成阴极，电流密度高度集中，腐蚀迅速内扩。扩。腐蚀产物腐蚀产物(Fe(Fe2+)2+)水解，孔内酸化，水解，孔内酸化，H H+增多增多;Cl Cl进入孔内保持电中性；进入孔内保持电中性；几何闭塞，使几何闭塞，使H H2 2O O、FeFe2+2+、H H+等离子传输困难等离子传输困难;孔内溶液浓缩，化学微环境苛刻化；孔内溶液浓缩，化学微环境苛刻化；孔内前沿呈阳极，孔外为阴极，电偶形成孔内前沿呈阳极，孔外为阴极，电偶形成;自催化效应形成，点蚀可持续发展。自催化效应形成，点蚀可持续发展。点腐蚀发展驱动力

20、点腐蚀发展驱动力几何环境、化学微环几何环境、化学微环境、电化学差异境、电化学差异在工程中缝隙普遍存在在工程中缝隙普遍存在,如珐琅，锈层，铆，焊，螺如珐琅，锈层，铆，焊，螺钉连接等缝隙处选择性腐蚀普遍钉连接等缝隙处选择性腐蚀普遍 （缝隙腐蚀）（缝隙腐蚀）任何介质任何介质/金属（金属金属（金属/金属，金属金属，金属/非金属）均可能非金属）均可能发生缝蚀发生缝蚀,缝蚀腐蚀临界尺寸为缝蚀腐蚀临界尺寸为0.0250.0250.1 mm0.1 mm，宽度，宽度/深度比值很小。深度比值很小。2.2.缝腐蚀缝腐蚀金属/非金属金属缝蚀腐蚀发生缝蚀腐蚀发生驱动力驱动力氧浓差电池氧浓差电池E=Eo+RT/nFln(

21、CO/CR)几何因素几何因素缝隙内氧耗尽，难以扩散补充，缝内缺缝隙内氧耗尽，难以扩散补充，缝内缺氧，电位负移，相对缝外富氧区，形成腐蚀阳极区。氧，电位负移，相对缝外富氧区，形成腐蚀阳极区。缝蚀腐蚀机理：缝蚀腐蚀机理：缝蚀与点蚀特点缝蚀与点蚀特点/区别区别（1 1）所有金属）所有金属/介质体系均可发生缝蚀介质体系均可发生缝蚀（2 2）缝隙腐蚀起源是几何因素和氧浓差）缝隙腐蚀起源是几何因素和氧浓差（3 3）缝蚀比点腐蚀一般更易发生）缝蚀比点腐蚀一般更易发生（4 4）缝蚀与点蚀发展过程类似，但发生过程不同）缝蚀与点蚀发展过程类似，但发生过程不同（5 5）点蚀可成为缝蚀源）点蚀可成为缝蚀源3.晶间腐蚀

22、晶间腐蚀沿金属材料晶界产生选择性腐蚀，晶粒边界比晶粒沿金属材料晶界产生选择性腐蚀，晶粒边界比晶粒本体腐蚀快得多，危害性大。晶间腐蚀在宏观上不本体腐蚀快得多，危害性大。晶间腐蚀在宏观上不易察觉，金属甚至保持光泽，但强度可完全消失。易察觉，金属甚至保持光泽，但强度可完全消失。不锈钢，不锈钢，AlAl，NiNi，CuCu合金等易发生晶间腐蚀合金等易发生晶间腐蚀。晶粒晶界晶间腐蚀条件晶间腐蚀条件金属学因素：金属学因素：（1）晶界异相析出，元素贫乏区形成，如：不锈钢因晶界异相析出，元素贫乏区形成，如：不锈钢因形成形成(Cr,Fe)23C6而导致贫而导致贫Cr区；铜合金区；铜合金CuAl2，导致贫，导致贫

23、Cu；(2)晶界析出易溶相，如晶界析出易溶相，如Al3Mg2，Mg2Si等溶解，产生等溶解，产生晶间腐蚀；晶间腐蚀；（3）位错或空位在晶界积累，导致杂质或缺陷集中；）位错或空位在晶界积累，导致杂质或缺陷集中；（4）晶界应力较大；）晶界应力较大；（5）多晶金属材料晶界活性较大，易于发生晶界吸附、）多晶金属材料晶界活性较大，易于发生晶界吸附、晶界沉积等反应；晶界沉积等反应；（6）热加工处理过程在晶界新相生成。）热加工处理过程在晶界新相生成。在同一介质中，异种金属相互接触，电偶电势在同一介质中，异种金属相互接触，电偶电势差异差异电偶腐蚀电偶腐蚀电偶腐蚀在化工电偶腐蚀在化工/日常生活中很普遍现象日常生

24、活中很普遍现象电偶腐蚀电偶腐蚀金属电极构成宏观腐蚀电池金属电极构成宏观腐蚀电池电位较低的金属腐蚀增大，电位较高的金属腐电位较低的金属腐蚀增大，电位较高的金属腐蚀速度减小蚀速度减小 4.4.电偶腐蚀电偶腐蚀M1M1n+ne2H+2eH2 M2M2n+ne2H+2eH2 异种金属接触构成电偶腐蚀异种金属接触构成电偶腐蚀合金中某特定成分由于腐蚀溶解而减少，合金中某特定成分由于腐蚀溶解而减少，称为脱成分腐蚀称为脱成分腐蚀易发生在含有氯离子的高温水中，机理尚不易发生在含有氯离子的高温水中，机理尚不清楚，但实例：锌铜合金，长时间使用后，黄铜清楚，但实例：锌铜合金，长时间使用后，黄铜变成铜色变成铜色 5.5

25、.脱成分腐蚀脱成分腐蚀6.应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂（StressCrakingCorrosion)金属在特定条件下，由于低的拉应力导致金属材料金属在特定条件下，由于低的拉应力导致金属材料破裂的现象。破裂的现象。特定介质（腐蚀）特定介质（腐蚀）/应力共同作用应力共同作用 脆性开裂脆性开裂；危害性极大，造成灾难性的损失，如：飞机失事，危害性极大，造成灾难性的损失，如：飞机失事，桥梁断裂，油气管爆炸。桥梁断裂，油气管爆炸。应力腐蚀开裂很普遍，化工行业约占四分之一。应力腐蚀开裂很普遍，化工行业约占四分之一。破裂形式：沿晶（晶界破裂）、穿晶（晶粒破裂）破裂形式：沿晶（晶界破裂）、穿晶（晶粒破裂）8.磨损

26、腐蚀（冲蚀）磨损腐蚀（冲蚀）磨蚀磨蚀(或冲刷腐蚀或冲刷腐蚀)冲击的机械作用下，材料表冲击的机械作用下，材料表面发生磨损面发生磨损的同时又有腐蚀作用，即介质和金属表的同时又有腐蚀作用，即介质和金属表面的相对运动引起的腐蚀破坏。面的相对运动引起的腐蚀破坏。大多数金属可发生磨蚀大多数金属可发生磨蚀,软金属更易发生磨蚀软金属更易发生磨蚀,自自钝化金属钝化金属(如如Al,SS)在钝化膜磨损后腐蚀急剧发生。在钝化膜磨损后腐蚀急剧发生。磨蚀与金属材料，表面膜，介质流速，湍流，冲磨蚀与金属材料，表面膜，介质流速，湍流，冲击等有关。击等有关。工业中螺旋浆推进器，泵叶轮，热交器弯管等磨工业中螺旋浆推进器，泵叶轮，

27、热交器弯管等磨蚀很常见。蚀很常见。水流磨蚀表面膜高速水流磨蚀磨蚀现象和机理局部腐蚀形式多样性局部腐蚀形式多样性电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀（点腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等。孔腐蚀（点腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等。局部腐蚀普遍性局部腐蚀普遍性工业中局部腐蚀很常见（全工业中局部腐蚀很常见（全面腐蚀面腐蚀 10），局部腐蚀（化工），局部腐蚀（化工）80，因，因此对局部腐蚀的研究和防护尤为重要。此对局部腐蚀的研究和防护尤为重要。局部腐蚀危害性局部腐蚀危害性腐蚀集中在个别位置急剧发腐蚀集中在个别位置急剧发生、腐蚀破坏快速、隐蔽性强、难以预计、控制生、腐蚀破坏快速、隐蔽性强、

28、难以预计、控制难度大、危害大，易突发灾难事故难度大、危害大，易突发灾难事故局部腐蚀比均匀腐蚀危害严重的原因（局部腐蚀比均匀腐蚀危害严重的原因（G）:局部腐蚀中的阳极反应和阴极反应，由于金属局部腐蚀中的阳极反应和阴极反应，由于金属/溶液界面的不均一产生空间分离，阳极反应在极溶液界面的不均一产生空间分离，阳极反应在极小的局部范围发生，此时总的阳极溶解速率仍等于小的局部范围发生，此时总的阳极溶解速率仍等于总的共轭阴极反应，但阳极电流密度却大大增加，总的共轭阴极反应，但阳极电流密度却大大增加，局部腐蚀的强度加剧。局部腐蚀的强度加剧。1.大气腐蚀大气腐蚀大气腐蚀普遍大气腐蚀普遍,约占约占6070%。化工

29、大气腐蚀性强，化工大气腐蚀性强，如如硫酸厂大气腐蚀达硫酸厂大气腐蚀达0.5mm/y；联碱厂联碱厂35mm/y,大气中大气中O2,H2O直接参与腐蚀反应直接参与腐蚀反应(电化学腐蚀电化学腐蚀)。20亿/5年 金属材料环境腐蚀金属材料环境腐蚀重要因素重要因素SO2、SO3、H2S生成生成HSO3,H2SO4，促进腐蚀，促进腐蚀雷电暴雨电离雷电暴雨电离N2生成生成NH3（合成肥料），（合成肥料），促进促进腐蚀腐蚀(季裂季裂)盐粒盐粒(NH4)2SO4，(NH3+SO3)吸湿性和酸性吸湿性和酸性氯化物氯化物NaCl吸湿和侵蚀性吸湿和侵蚀性,促进腐蚀促进腐蚀定厚度灰尘定厚度灰尘/微颗粒，吸附微颗粒，吸附

30、H2O,SO3促进促进腐蚀腐蚀湿度、日照、气温、风向、风速等均可影响大湿度、日照、气温、风向、风速等均可影响大气腐蚀气腐蚀大大气气污污染染气气候候条条件件 大气腐蚀原理大气腐蚀原理阴极反应：阴极反应：O2+H2O+4e4OH阳极反应：阳极反应：FeFe2+2e湿条件：湿条件：4Fe2O3+Fe2+2e3Fe3O4干条件：干条件：3Fe3O4+0.75O24.5Fe2O3湿/干交替 腐蚀不断发展 毛细管凝聚化学凝聚吸附凝聚O2 O2OH-e M Mn+eH2OH2OH2O防止大气腐蚀措施防止大气腐蚀措施 （1 1）选材选材MnMn钢，不锈钢，钢，不锈钢，Al,Ti,Al,Ti,Fe+Cu+P+C

31、r+NFe+Cu+P+Cr+N；（2 2）表面覆盖保护层表面处理、电镀、有机物表面覆盖保护层表面处理、电镀、有机物涂覆涂覆 （3 3）防锈油、防锈液、气相缓蚀剂、包装封存防锈油、防锈液、气相缓蚀剂、包装封存 （4 4）吸氧吸氧 NaNa2 2SOSO3 3+H+H2 2O+OO+O2 2 Na Na2 2SOSO4 4 （5 5）去水去水(除湿除湿)2.海水腐蚀海水腐蚀海水海水腐蚀性最强的天然环境介质，海水腐蚀十分普腐蚀性最强的天然环境介质，海水腐蚀十分普遍，遍，如船舶、码头、海上平台、跨海大桥、海上设如船舶、码头、海上平台、跨海大桥、海上设备、海水冷却、海洋大气等。备、海水冷却、海洋大气等。

32、1海水特点海水特点海水含盐分高海水含盐分高3.3%3.8%（NaCl,MgCl2,MgSO4,CaSO4）电导性强电导性强2.33.0102 1cm1海水中海水中Cl(占总离子占总离子55%),硫化物腐蚀性强硫化物腐蚀性强海水强对流海水强对流,充氧丰富充氧丰富,接近饱和（随海水深度而变化接近饱和（随海水深度而变化海水为中性海水为中性(pH7.28.6),阴极反应：阴极反应：O2+2H2O+4e4OH2海水中金属腐蚀特性海水中金属腐蚀特性(1)阳极溶解速度较大阳极溶解速度较大,阴极反应为控制步骤阴极反应为控制步骤;(2)钝性金属易遭受局部腐蚀，钝性金属易遭受局部腐蚀，如点蚀、缝蚀和如点蚀、缝蚀和

33、SCC等；等；(3)低合金钢低合金钢海洋环境常用金属材料，低合金钢海洋环境常用金属材料，低合金钢耐蚀性是通过形成耐蚀的腐蚀产物覆盖层，耐蚀性是通过形成耐蚀的腐蚀产物覆盖层，而抑制而抑制海水腐蚀，表面腐蚀产物覆盖层可比碳钢耐腐蚀海水腐蚀，表面腐蚀产物覆盖层可比碳钢耐腐蚀5倍倍(4)海水电导大海水电导大,易形成宏观电偶电池；易形成宏观电偶电池；(5)海生物腐蚀海生物腐蚀如海藻、牡砺、藤壶等，可引起如海藻、牡砺、藤壶等，可引起缝蚀缝蚀,海生物代谢产物，如海生物代谢产物，如NH3,CO2,HSO3-等可促进等可促进海水腐蚀；海水腐蚀；3 3若干金属在海水中腐蚀若干金属在海水中腐蚀 (1)(1)碳钢在海

34、水中受阴极极化控制碳钢在海水中受阴极极化控制,水相中水相中O O2 2丰富丰富,腐蚀严重。腐蚀严重。(2)(2)铜在海水中耐蚀性较好铜在海水中耐蚀性较好,黄铜可能发生脱锌黄铜可能发生脱锌腐蚀，即腐蚀，即ZnZn2+2+,Cu,Cu2+2+同时溶解同时溶解,Cu,Cu2+2+再沉积再沉积,生成海绵生成海绵状铜状铜,成为附加的阴极促进脱成为附加的阴极促进脱ZnZn反应。反应。(3)(3)铝易发生缝腐蚀和点蚀。铝易发生缝腐蚀和点蚀。(4)(4)不锈钢钝化膜在不锈钢钝化膜在ClCl作用下发生局部腐蚀破坏。作用下发生局部腐蚀破坏。(5)(5)钛在海水中耐蚀性很强。钛在海水中耐蚀性很强。3.土壤腐蚀土壤腐

35、蚀地下油、气、水管线、地下油、气、水管线、电缆设施等腐蚀普遍严重电缆设施等腐蚀普遍严重美国每年投资数百亿元用于地下管线的防护美国每年投资数百亿元用于地下管线的防护难以检查和维修难以检查和维修,可造成严重腐蚀破坏可造成严重腐蚀破坏腐蚀性决定于土壤性质腐蚀性决定于土壤性质1）土壤腐蚀特点：土壤腐蚀特点：土壤腐蚀本质土壤腐蚀本质电化学过程：电化学过程：阳极：阳极：Fe+nH2OFe2+nH2O+2e碱、中性介质：碱、中性介质：Fe2+2OHFe(OH)2氧的作用：氧的作用：2Fe(OH)2+1/2O22Fe(OH)3表面腐蚀产物与粘土结合表面腐蚀产物与粘土结合,覆盖在表面，覆盖在表面，可阻碍腐可阻碍

36、腐蚀的阳极过程。蚀的阳极过程。阴极：阴极：O2O2(阴极位置阴极位置)O2+2H2O+4e4OH土壤组成土壤组成,结构结构,物理化学的差异物理化学的差异,易造成宏观或微易造成宏观或微观的腐蚀电池，形成局部腐蚀。观的腐蚀电池，形成局部腐蚀。2）常见土壤腐蚀形式）常见土壤腐蚀形式（1）氧分布不均）氧分布不均浓差电池腐蚀浓差电池腐蚀由由Nernst方程：方程：E=EOnF/RTln(氧化态氧化态/还原态还原态)富氧区富氧区,电位较正电位较正,为阴极区：为阴极区：O2OH缺氧区缺氧区,电位较负电位较负,为阳极区：为阳极区：FeFe2+。土壤腐蚀氧浓土壤腐蚀氧浓差电池示意图差电池示意图富氧区富氧区缺氧区

37、缺氧区,2）土壤中杂散电流引起的腐蚀）土壤中杂散电流引起的腐蚀城市工业直流用电城市工业直流用电(如电车、电解如电车、电解)的漏失很常见的漏失很常见,电流流出的位置为阳极区电流流出的位置为阳极区,发生电解发生电解,腐蚀严重。预腐蚀严重。预防措施：防措施：绝缘，绝缘，排流排流(直接连接或二极管定直接连接或二极管定向强排向强排)。土壤中杂散土壤中杂散电流引起的电流引起的腐蚀腐蚀（3 3）土壤中的微生物腐蚀）土壤中的微生物腐蚀对于腐蚀有作用的细菌不多，对于腐蚀有作用的细菌不多，主要是硫杆菌和硫酸主要是硫杆菌和硫酸盐还原菌（厌氧菌）。细菌腐蚀是通过细菌的生命盐还原菌（厌氧菌）。细菌腐蚀是通过细菌的生命活

38、动，活动，间接对金属腐蚀产生影响。间接对金属腐蚀产生影响。5.5.土壤腐蚀的控制土壤腐蚀的控制 （1 1）耐蚀材料的选用）耐蚀材料的选用 （2 2）重防护有机涂料）重防护有机涂料 （3 3）电化学阴极保护）电化学阴极保护 （4 4）灭菌剂）灭菌剂4.4.土壤腐蚀影响因素土壤腐蚀影响因素土壤颗粒度、水分、含氧量、酸碱度、电导、盐土壤颗粒度、水分、含氧量、酸碱度、电导、盐分、微生物、杂散电流分、微生物、杂散电流 4.酸碱腐蚀（工业环境）酸碱腐蚀（工业环境）金属的酸腐蚀金属的酸腐蚀工业中金属酸腐蚀工业中金属酸腐蚀普遍、复杂、严重普遍、复杂、严重常见酸常见酸硫酸、硝酸、磷酸、盐酸等无机酸，醋硫酸、硝酸

39、、磷酸、盐酸等无机酸，醋酸、草酸、甲酸等有机酸酸、草酸、甲酸等有机酸酸的性质不同，腐蚀机制也不同酸的性质不同，腐蚀机制也不同氧化性酸腐蚀阴极过程氧化性酸腐蚀阴极过程氧化剂还原氧化剂还原非氧化性酸腐蚀阴极过程非氧化性酸腐蚀阴极过程氢还原氢还原HCl典型非氧化性酸：典型非氧化性酸：阳极阳极MM2+2e阴极阴极2H+2eH2主要影响因素：主要影响因素：阴极性杂质，阴极性杂质，如如Fe3C和石墨和石墨,使氢过电位降低使氢过电位降低,腐蚀加剧；腐蚀加剧；HCl浓度增加浓度增加,pH下降，下降，腐蚀加剧；腐蚀加剧；缓蚀剂，如胺、醛等在金属表面吸附缓蚀剂，如胺、醛等在金属表面吸附,腐蚀下降；腐蚀下降；温度上

40、升温度上升,腐蚀增加。腐蚀增加。HNO3氧化性酸氧化性酸碳钢在碳钢在HNO3中的腐蚀速度与中的腐蚀速度与HNO3浓度关系浓度关系阳极阳极MM2+2e阴极阴极NO3-+2eNO2-，2H+2eH2HNO3浓度浓度30%时：时：氧化剂氧化剂还原还原:NO3+2H+2eN2O+H2O腐蚀速度随腐蚀速度随HNO3浓度的增加而浓度的增加而下降；下降；HNO3浓度浓度85%时：时：进入过进入过钝化钝化,表面高价氧化物溶解。表面高价氧化物溶解。碳钢在HNO3中的腐蚀速度与HNO3浓度关系 金属在电解质溶液中的腐蚀是电化学过程，这是金属在电解质溶液中的腐蚀是电化学过程，这是绝大多数金属腐蚀过程的本质。即金属的

41、价态升高而绝大多数金属腐蚀过程的本质。即金属的价态升高而介质中某种元素原子的价态降低，发生氧化还原反应介质中某种元素原子的价态降低，发生氧化还原反应如如FeFe在在HClHCl中，可观察到铁的腐蚀溶解，并析出氢气，中，可观察到铁的腐蚀溶解，并析出氢气，其中：其中：阳极反应：阳极反应：FeFe Fe Fe2+2+2e+2e 阴极反应：阴极反应：2H2H+2e+2e H H2 2 金属本身起着将原电池的负极金属本身起着将原电池的负极和正极短路的作用和正极短路的作用MeHCl金属腐蚀破坏的短路原电池金属腐蚀破坏的短路原电池8.3腐蚀电池腐蚀电池腐蚀原电池：腐蚀原电池：一个电化学腐蚀体系可以看作为一短

42、路原电池，其阳极一个电化学腐蚀体系可以看作为一短路原电池，其阳极反应使金属材料破坏，金属本身起短路作用，不能输出反应使金属材料破坏，金属本身起短路作用，不能输出电能，电能，这种导致金属材料破坏的短路原电池也称为这种导致金属材料破坏的短路原电池也称为腐蚀腐蚀原电池。原电池。腐蚀原电池的特点：腐蚀原电池的特点：阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；阴、阳极区肉眼可分或不可分，或交替发生；体系不稳定体系不稳定 稳定，稳定，腐蚀过程是自发反应；腐蚀过程是自发反应；只要介质中存在氧化剂只要介质中存在氧化剂 (去极化剂去极化剂)，能获得电子使，能获得电子使金属氧化，腐蚀就可发生；金属氧化，腐蚀就可发生；

43、腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；腐蚀的二次产物对腐蚀影响很大；电化学腐蚀离不开金属电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高的金属或地区，再由低电位金属或地区传荷到电位高的金属或地区，再转移给氧化剂；转移给氧化剂；腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四部分，缺一不可；部分，缺一不可；阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成阴极、阳极反应相对独立，但又必须耦合，形成腐蚀电池；腐蚀电池；i ia a=i=ic c ，无净电荷积累；，无净电荷积累；腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏的短腐蚀电池不对

44、外作功，只导致金属腐蚀破坏的短路原电池。路原电池。腐蚀原电池与原电池的区别腐蚀原电池与原电池的区别 原电池可以看作是将化学能转变成电能的装置，电原电池可以看作是将化学能转变成电能的装置，电池输出电能。如果将原电池直接短路则形成了短路池输出电能。如果将原电池直接短路则形成了短路原电池，短路原电池只能是发生了氧化还原反应的原电池，短路原电池只能是发生了氧化还原反应的装置，在这个装置中发生了金属的氧化反应，即金装置，在这个装置中发生了金属的氧化反应，即金属的腐蚀，不能得到电能，属的腐蚀，不能得到电能，化学能全部以热的形式化学能全部以热的形式释放出来释放出来。发生了金属的氧化反应的驱动力是两个。发生了

45、金属的氧化反应的驱动力是两个电极的电极电位之差。电极的电极电位之差。电化学腐蚀动力学电化学腐蚀动力学1 1腐蚀速度与极化作用腐蚀速度与极化作用腐蚀电池的极化现象腐蚀电池的极化现象：两种金属一旦构成腐蚀电池：两种金属一旦构成腐蚀电池后，有电流通过，电极即发生极化，极化作用会改后，有电流通过，电极即发生极化，极化作用会改变腐蚀电池的电动势。变腐蚀电池的电动势。当金属浸入溶液中发生电化学腐蚀时，金属和溶液当金属浸入溶液中发生电化学腐蚀时，金属和溶液的界面上没有净电流流过，但仍有净化学反应进行，的界面上没有净电流流过，但仍有净化学反应进行，此时建立的电极电势为此时建立的电极电势为腐蚀电势腐蚀电势。在腐

46、蚀的金属溶液界面同时进行两对或多对不同的在腐蚀的金属溶液界面同时进行两对或多对不同的氧化还原反应氧化还原反应某金属浸在酸溶液中某金属浸在酸溶液中两对反应同时进行，短路无净电流，则两对反应同时进行，短路无净电流，则21jj 2211jjjj 一般一般金属不断溶解，氢不断析出金属不断溶解，氢不断析出2121jjjj 金属离子放电速度和氢气分子电离速度忽略，金属离子放电速度和氢气分子电离速度忽略，二、伊文思图二、伊文思图 伊文思图也叫腐蚀极化图，这种图是把表征腐蚀伊文思图也叫腐蚀极化图，这种图是把表征腐蚀电池的阴、阳极极化曲线画在同一图上而成的。电池的阴、阳极极化曲线画在同一图上而成的。图中阴、阳极

47、极化曲线的起始电位图中阴、阳极极化曲线的起始电位E EH2H2 和和E EM M是阴极反应是阴极反应和阳极反应的平衡电位。和阳极反应的平衡电位。腐蚀电池短路的结果，极化作用使阴、阳极的电腐蚀电池短路的结果，极化作用使阴、阳极的电位交于一点位交于一点(忽略溶液的电阻忽略溶液的电阻)。交点对应的电位叫混。交点对应的电位叫混合电位，也叫稳定电位或合电位，也叫稳定电位或腐蚀电位腐蚀电位，处于两个平衡电，处于两个平衡电位之间，腐蚀电位用位之间，腐蚀电位用E Ecorrcorr表示。表示。与腐蚀电位对应的电流叫与腐蚀电位对应的电流叫腐蚀电流腐蚀电流，用，用I Icorrcorr表示，表示，也叫自溶电流。金

48、属就是以此电流不断地腐蚀。也叫自溶电流。金属就是以此电流不断地腐蚀。比利时科学家比利时科学家PourbaixPourbaix（布拜）（布拜）19381938年提出电位年提出电位pHpH图图(或称或称PourbaixPourbaix图图)电位一电位一pHpH图就是以电位图就是以电位(相对于标准氢电极的电位相对于标准氢电极的电位)为纵坐标，以为纵坐标，以PHPH为横坐标的电化学相图。为横坐标的电化学相图。判定腐蚀可能性判定腐蚀可能性研究腐蚀反应，行为，产物研究腐蚀反应，行为，产物指示在一定的电位指示在一定的电位/pH/pH条件下控制腐蚀的可能途径条件下控制腐蚀的可能途径广泛的用于腐蚀、无机、分析、

49、湿法冶金等领域。广泛的用于腐蚀、无机、分析、湿法冶金等领域。绝大多数电化学腐蚀，离不开水溶液介质，水溶绝大多数电化学腐蚀，离不开水溶液介质，水溶液中液中H H和和OHOH可用可用pHpH表示。金属腐蚀与电位和表示。金属腐蚀与电位和pHpH有一定的关系。有一定的关系。8.4电势电势-pH图及其在金属防护中的应用图及其在金属防护中的应用电位电位pH图制作的一般步骤：图制作的一般步骤：1.确定体系中可能发生的各类反应，列出各反应的确定体系中可能发生的各类反应，列出各反应的平衡方程；平衡方程；2.根据参与反应的各组分的热力学数据计算反应的根据参与反应的各组分的热力学数据计算反应的 rGm、k;3.导出

50、体系各反应的导出体系各反应的 与与pH的计算式，比算成各个的计算式，比算成各个反应的反应的 和和pH；4.将每个反应的计算结果表示在将每个反应的计算结果表示在-pH图上图上 平衡电位平衡电位E与溶液与溶液pH的关系根据参与电极反应的物的关系根据参与电极反应的物质不同，电位一质不同，电位一pH图上的曲线可分为三类。现以图上的曲线可分为三类。现以铁在水溶液中的某些反应为例，导出一般计算式。铁在水溶液中的某些反应为例，导出一般计算式。1)有有H+或或OH-参加，电极电位与溶液参加，电极电位与溶液PH有关。如有关。如 VlgFe 205916017730728032262232 .pH.OHFeeHO

51、Fe在在-pH图上表示为一斜线，左下方图上表示为一斜线，左下方Fe2+占优势，右上方占优势，右上方Fe2O3占优势占优势6102 Fe V.0pH.17730831 指定指定时，时，2)没有没有H+或或OH-参加，平衡电极电位与溶液的参加，平衡电极电位与溶液的pH无关。例如无关。例如0.712V0.0592-0.771V0.05916lg0.7FeeFe32FeFe23 71 V0.02951lg0.440-Fe2eFe2Fe2 在在-pH图上表示为一平行于图上表示为一平行于pH的直线的直线设设610 32FeFe 3)有有H+和和OH-参加的非氧化还原反应，反应不参加的非氧化还原反应，反应不

52、受电极电势影响受电极电势影响OHFeHOFe2332326 761103720202286261623333.pH,apH.algmolkJ.GpHalgKlgaaKFeFemrFeaHFe 此类反应在电位此类反应在电位-pH图上的平衡线是平行于图上的平衡线是平行于纵轴的垂直线，如图所示纵轴的垂直线，如图所示 氢电极和氧电极的电位一氢电极和氧电极的电位一pHpH图图 在此将讨论氢电极和氧电极的平衡电位与在此将讨论氢电极和氧电极的平衡电位与PHPH的的关系。关系。OHeHOHeH22224422相应的能斯特方程式为：相应的能斯特方程式为：24/2/222222222.lnlnOHHOOHOOHO

53、HHHHHHaapnFRTEEpanFRTEE22222lg0148.00591.023.1lg0295.00591.0/OOHOHHHppHEppHEpHEpHEMPappOHOHHOH0591.023.10591.01.022222/，则可以得到当a线上方为线上方为H+稳定区，即氧化态稳定区，电极稳定区，即氧化态稳定区，电极电位低于电位低于a线时，线时，H2O还原为还原为H2，a线下方为线下方为H2稳定稳定区，还原态稳定区。原因：区，还原态稳定区。原因：当电极电位高于当电极电位高于b线时，线时，H2O分解为分解为O2，b线上方线上方为为O2稳定区稳定区(氧化态稳定区氧化态稳定区)。b线下方

54、为线下方为H2O稳定区稳定区(还原态稳定区还原态稳定区)。在在-pH图上，曲线上方为氧化态稳定区，下方为图上，曲线上方为氧化态稳定区，下方为还原态稳定区还原态稳定区2222HHH/HH/HpalnnFRTEE 过钝化区钝化区腐蚀区稳定区分为三大区域：分为三大区域：(1)(1)腐蚀区，只有腐蚀区，只有FeFe2+2+、FeFe3+3+、FeOFeO4 4 2 2、HFeOHFeO2 2 2 2稳定稳定(2)(2)稳定区，稳定区，FeFe稳定，不发生稳定，不发生腐蚀；腐蚀；(3)(3)钝化区，钝化区，FeFe2 2O O3 3、FeFe3 3O O4 4稳稳定，表示金属化物稳定即钝化；定，表示金属

55、化物稳定即钝化；(4)(4)根据根据(a)(a)、(b)(b)线及线及FeFe2+2+、FeFe所处位置可判断可能的腐蚀所处位置可判断可能的腐蚀反应：反应：由电位由电位pHpH图可知：若使图可知：若使FeFe不腐蚀，有三种方法：不腐蚀，有三种方法：(1(1）提高）提高pHpH值；值；(2(2）降低电位）降低电位阴极保护阴极保护(3)(3)升高电位升高电位阳极保护、钝化剂、缓蚀剂阳极保护、钝化剂、缓蚀剂（4 4）加入特定金属，缩小腐蚀区）加入特定金属，缩小腐蚀区注意事项和局限性注意事项和局限性(热力学数据热力学数据)(1)(1)只能预示金属腐蚀的倾向性，而不管腐蚀速度只能预示金属腐蚀的倾向性，而

56、不管腐蚀速度的大小；的大小；(2)(2)平衡线指金属平衡线指金属/该金属离子或腐蚀产物该金属离子或腐蚀产物/有关离有关离子的平衡，实际溶液复杂；子的平衡，实际溶液复杂；(3)(3)电位电位pHpH图只考虑图只考虑OHOH阴离子，实际阴离子，实际ClCl、SOSO4 42 2、POPO4 43 3 影响复杂；影响复杂；(4)(4)合金元素的影响，以合金整体的稳定性讨论；合金元素的影响，以合金整体的稳定性讨论；(5)(5)在钝化区金属氧化物或氢氧化物的腐蚀在钝化区金属氧化物或氢氧化物的腐蚀/耐蚀行耐蚀行为未知。为未知。(6)(6)注意温度、电解质的影响，温度升高，腐蚀区注意温度、电解质的影响，温度

57、升高，腐蚀区增大增大8.5金属的电化学防腐金属的电化学防腐 从腐蚀角度保护金属材料，最简单的方法是从腐蚀角度保护金属材料，最简单的方法是将将材料与腐蚀环境隔离材料与腐蚀环境隔离 保护性覆盖层基本要求保护性覆盖层基本要求：(1)覆盖层本身耐蚀、化学稳定覆盖层本身耐蚀、化学稳定,结合牢固结合牢固,附着附着力好力好;(2)覆盖层致密覆盖层致密,孔隙率小孔隙率小;(3)覆盖层良好物理机械性能覆盖层良好物理机械性能(硬度、耐磨性硬度、耐磨性);(4)一定厚度和均匀性。一定厚度和均匀性。1.1.金属镀层金属镀层用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或者合金为用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或者合金为保护层，

58、使得金属与环境隔离。保护层，使得金属与环境隔离。非金属涂层非金属涂层油基漆（防锈漆、大漆、漆酚、酚醛）、树脂漆油基漆（防锈漆、大漆、漆酚、酚醛）、树脂漆（环氧、过氯乙烯、沥青、呋喃、聚胺基甲酚酯）、（环氧、过氯乙烯、沥青、呋喃、聚胺基甲酚酯）、无机富锌漆、水基漆等。无机富锌漆、水基漆等。电化学保护电化学保护阳极保护阳极保护表面形成稳定钝表面形成稳定钝化膜，化膜，使金属免遭腐蚀。使金属免遭腐蚀。阴极保护阴极保护 提供提供阴极极化阴极极化,改变金改变金属表面电子能级结属表面电子能级结构。构。牺牲阳极牺牲阳极外加电流外加电流2.阳极保护阳极保护(1)阳极保护原理阳极保护原理采用采用阳极极化使金属进入

59、钝态阳极极化使金属进入钝态,并用微弱电流维持并用微弱电流维持钝化状态，使腐蚀大大减慢而得到保护。钝化状态，使腐蚀大大减慢而得到保护。只有具有只有具有钝性特征的体系钝性特征的体系，即钝化区足够宽，维，即钝化区足够宽，维钝电流足够小的体系，才能施行阳极保护。钝电流足够小的体系，才能施行阳极保护。金属阳极溶解时，一般电极电势越正，阳极溶解速金属阳极溶解时，一般电极电势越正，阳极溶解速度越大，但有时当正向超高一定数值后，由于表面度越大，但有时当正向超高一定数值后，由于表面某种吸附层或新的成相层的形成，金属溶解速度急某种吸附层或新的成相层的形成，金属溶解速度急剧下降剧下降pH-电位图电位图当电当电位正移

60、，金属表面位正移，金属表面形成形成Fe2O3(钝化膜钝化膜),溶解速率下降溶解速率下降,金属金属获得保护。获得保护。极 化 曲 线 电位达到一定区域,阳极电流下降,保持稳定钝态,金属受到保护。(2)(2)阳极保护主要参数及测定阳极保护主要参数及测定 致钝电流致钝电流 维钝电流维钝电流 钝化区电位钝化区电位 最佳保护电位最佳保护电位维钝电流决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH),活性离子Cl、表面状态,涂覆状态等钝化区电位 决定于材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH),活性离子Cl、表面状态,涂覆状态等致钝电流与金属材料,介质条件(组成,温度,浓度,pH)有关最佳保护电位当维钝电流和双

61、层电容最小,表面电阻最大,膜最致密,保护效果最好，最佳保护电位。E/VlgI/mA将金属做阳极，辅助电极（石墨）做阴极，通入一将金属做阳极，辅助电极（石墨）做阴极，通入一定的电流密度，使得阳极电位维持在钝化电位区间，定的电流密度，使得阳极电位维持在钝化电位区间，使得金属腐蚀降低到最低限度。使得金属腐蚀降低到最低限度。阳极保护方式阳极保护方式 -连续保护和间歇式保护，在化工连续保护和间歇式保护，在化工中常用中常用,如不锈钢如不锈钢/H/H2 2SOSO4 4体系、碳酸铵生产中碳化体系、碳酸铵生产中碳化塔的阳极保护等。塔的阳极保护等。维护管理维护管理 -重要。重要。3.3.阴极保护阴极保护（1）外

62、加电流法）外加电流法恒电位或整流器向设备提供阴极电流恒电位或整流器向设备提供阴极电流,设备受保护。设备受保护。辅助电极是一种不溶性或微溶的电极，只提供电流，辅助电极是一种不溶性或微溶的电极，只提供电流，不发生反应。不发生反应。电源电源+-I2.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法在金属基体上附加在金属基体上附加更活泼的金属更活泼的金属，在电解质中构成短，在电解质中构成短路原电池，金属基体成阴极，活泼金属为阳极，不断路原电池，金属基体成阴极，活泼金属为阳极，不断溶解。溶解。本质本质阴极保护阴极保护,通过牺牲阳极的溶解通过牺牲阳极的溶解,使金属设备使金属设备获得阴极电流获得阴极电流,发生阴极极化受到保护。

63、发生阴极极化受到保护。特点特点不需电源不需电源,干扰少干扰少,免维护，设备简单免维护，设备简单,分散能分散能力好力好,但成本较高，化工介质腐蚀性强但成本较高，化工介质腐蚀性强,牺牲阳极消耗牺牲阳极消耗量大量大,少用少用。(2)阳极材料阳极材料牺牲阳极材料要求牺牲阳极材料要求电位足够负、电位稳定、极电位足够负、电位稳定、极化小、不钝化、溶解均匀、单位重量排出电量大、化小、不钝化、溶解均匀、单位重量排出电量大、电流效率高、成本低、无污染、加工方便等。电流效率高、成本低、无污染、加工方便等。（3）阳极安装阳极安装牺牲阳极安装牺牲阳极安装阳极与设备良好绝缘；涂绝缘屏阳极与设备良好绝缘；涂绝缘屏蔽层，改

64、善分散能力，阳极接触介质需良导电体。蔽层，改善分散能力，阳极接触介质需良导电体。Zn绝缘垫受保护体固定栓阴极保护与阳极保护比较：阴极保护与阳极保护比较：阴极保护普遍采用，阴极保护普遍采用，阳极保护适宜体系少；阳极保护适宜体系少；阴极保护阴极保护“安全安全”，阳极保护，阳极保护“危险危险”；阳极保护适合强氧化性介质；阳极保护适合强氧化性介质；阴极保护注意氢脆阴极保护注意氢脆4.介质处理介质处理 去除介质中有害成分去除介质中有害成分,如如O O2 2,Cl,Cl;H;H+,SO,SO2 2,H,H2 2O O 调节调节 pH;pH;去水份去水份;干燥环境等；干燥环境等；氧氧 重要氧化剂重要氧化剂

65、(去极化剂去极化剂),),普遍存在；使大普遍存在；使大多数金属发生腐蚀。去除介质中多数金属发生腐蚀。去除介质中O O2 2，常用方法有：，常用方法有：加热除氧加热除氧水温达沸点，水中所有氧和其它气体均被水温达沸点，水中所有氧和其它气体均被赶出赶出,有效除氧方法。有效除氧方法。化学除氧化学除氧联氨联氨(H(H2 2N N4 4)可迅速与溶解氧发生反应：可迅速与溶解氧发生反应：H H2 2N N4 4+O+O2 2 N N2 2+2H+2H2 2O O 达到除氧目的。达到除氧目的。NaNa2 2SOSO3 3也可与溶解氧发生反应：也可与溶解氧发生反应：2Na2Na2 2SOSO3 3+O+O2 2

66、 2Na 2Na2 2SOSO4 4 但体系中可能使但体系中可能使 NaNa2 2SOSO4 4增加，有不利的影响。增加，有不利的影响。Cl腐蚀活性物质，腐蚀活性物质，Cl去除对于腐蚀防护十分去除对于腐蚀防护十分重要。常用除重要。常用除Cl方法有：控制原料中方法有：控制原料中Cl含量；含量；化学法沉淀法、离子交换法等。化学法沉淀法、离子交换法等。pH提高介质提高介质pH值值(工艺允许工艺允许),可降低腐蚀速可降低腐蚀速度。度。如无机氨的处理：如无机氨的处理：NH3+H2ONH4OHNH4OH+H2CO3NH4HCO3+H2OpH可调至可调至8.59.2，但对铜不能用（，但对铜不能用（SCC）也可用有机胺处理，但药品价格较贵。也可用有机胺处理，但药品价格较贵。H2O降低环境中降低环境中H2O成份成份,可有效减缓腐蚀。可有效减缓腐蚀。常用方法有：常用方法有：化学干燥法化学干燥法干燥剂吸收水分干燥剂吸收水分(如硅胶如硅胶,活性氧化活性氧化铝铝,生石灰生石灰,CaCl2等等)；冷凝法冷凝法冷却使冷却使H2O冷凝冷凝,吸收去除；吸收去除；提高温度提高温度防止冷凝附在金属表面或加热去除水防止冷凝附