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全面腐蚀与局部腐蚀课件

此外,由于晶界结构的不均匀性及吸附导致晶界处产 生化学不均匀性
异相组织:
耐蚀合金元素在不同相中的分布不同,使不同的相具有 不同的点蚀敏感性,即具有不同的Eb值
例如:在铁素体-奥氏体双相不锈钢中,铁素体相中的 Cr、Mo含量较高,易钝化;而奥氏体相容易破裂。点蚀 一般发生在铁素体和奥氏体的相界处奥氏体一侧
5.2.3 点蚀的形貌
点蚀的截面金相照片 点蚀的断面形状 (a)窄深形(b)椭圆形(c)宽浅形 (d)皮下形 (e)底切形 (f)水平形与垂直形—微观结构取向型
点蚀的形貌
5.2.4 点蚀发生的条件
满足材料、介质和电化学三个方面的条件
(1) 点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上(如不锈钢、 Al及Al合金)或表面有阴极性镀层的金属上(如镀Sn、Cu 或Ni的碳钢表面)
(3) 腐蚀速率的表示方法 均匀腐蚀速率-失重或失厚 如通常用mm/a来表达全面腐蚀速率
(4) 全面腐蚀的电化学特点
腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小,甚至用微观方法 也无法辨认,而且微阳极和微阴极的位置随机变化
整个金属表面在溶液中处于活化状态,只是各点随时 间(或地点)有能量起伏,能量高时(处)呈阳极, 能量低时(处)呈阴极,从而使整个金属表面遭受腐 蚀
(3)蚀孔成核位置
金属材料表面组织和结构的不均匀性使表面钝化膜 的某些部位较为薄弱,从而成为点蚀容易形核的部 位
晶界、夹杂、位错和异相组织
晶界: 表面结构不均匀性,特别是在晶界处有析出相时,如
在奥氏体不锈钢晶界析出的碳化物相及铁素体或复相 不锈钢晶界析出的高铬相,使不均匀性更为突出
(1)钝化膜破坏理 论
当电极阳极极化时,钝化膜中的电场强度增加,吸 附在钝化膜表面上的腐蚀性阴离子(如 Cl-离子)因 其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜,使 钝化膜局部变成了强烈的感应离子导体,钝化膜在 该点上出现了高的电流密度。
当钝化膜-溶液界面的电场强度达到某一临界值时, 就发生了点蚀
(2)吸附理论(吸附膜理论) 吸附理论认为蚀孔的形成是阴离子(如Cl-离子)与氧
的竞争吸附的结果 在除气溶液中金属表面吸附是由水形成的稳定氧化 物离子 一旦氯的络合离子取代稳定氧化物离子,该处吸附 膜被破坏,而发生点蚀
点蚀的破裂电位Eb是腐蚀性阴离子可以可逆地置换金 属表面上吸附层的电位。当E>Eb时,氯离子在某些点 竞争吸附强烈,该处发生点蚀
夹杂物: 硫化物夹杂是碳钢、低合金钢、不锈钢以及Ni等材
料萌生点蚀最敏感的位置。 如:常见的FeS和MnS夹杂容易在稀的强酸中溶解,
成为点蚀起源。同时,产生H+或H2S,起活化作用,妨 碍蚀孔再钝化,使之继续溶解。
在氧化性介质中,特别是中性溶液中,硫化物不溶 解,但促进局部电池的形成,作为局部阴极而促进蚀孔 的形成。
点蚀表面形貌和示意图
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5.2.2 点蚀的危害
点蚀导致金属的失重非常小,由于阳极面积很小, 局部腐蚀速度很快,常使设备和管壁穿孔,从而导 致突发事故
对点蚀的检查比较困难,因为蚀孔尺寸很小,而且 经常被腐蚀产物遮盖,因而定量测量和比较点蚀的 程度也很困难
同缝隙腐蚀和应力腐蚀等有密切的关系 是破坏性和隐患性最大的腐蚀形态之一
(3)点蚀发生在特定临界电位(点蚀电位或破裂电位Eb)以上
(a) E>Eb 将形成新的蚀孔,已有蚀孔 继续长大
(b) Eb >E>Ep 不会形成新蚀孔,但原有蚀 孔将继续发展长大
(c) E≤Ep
原有蚀孔再钝化而不再发 展,也不会形成新蚀孔
具有活化-钝化转变行为的金 属典型阳极极化曲线和点蚀特
征电位
当钝化膜或阴极性镀层局部发生破坏时,破坏区的 金属和未破坏区形成了大阴极、小阳极的“钝化-活 化腐蚀电池”,使腐蚀向基体纵深发展而形成蚀孔
(2) 点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中
不锈钢对卤素离子特别敏感,作用的顺序是: Cl->Br->I-。
这些阴离子在金属表面不均匀吸附易导致钝化 膜的不均匀破坏,诱发点蚀
局部腐蚀
局部腐蚀种类:
点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性 腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳及磨损腐蚀。
5.2.1 点蚀的概念
5.2 点蚀
点蚀又称孔蚀,是一种腐蚀集中在金属表面的很小范围内 ,并深入到金属内部的小孔状腐蚀形态,蚀孔直径小、深度 深,其余地方不腐蚀或腐蚀很轻微。 通常发生在易钝化金属或合金中,同时往往在有侵蚀性阴 离子与氧化剂共存条件下
腐蚀检测和预测腐蚀速率,一 般不会造成突然事故。
根据测定和预测的腐蚀速率,在工程设计时可预先考 虑应有的腐蚀裕量。
局部腐蚀的危害:
导致的金属的损失量小,很难检测其腐蚀速率,往 往导致突然的腐蚀事故。 腐蚀事故中80%以上是由局部 腐蚀造成的,难以预测腐蚀速率并预防。
• 位错: 金属材料表面露头的位错也是产生点蚀的敏感部位。
点蚀电位Eb——在析氧电位以下由于点蚀而使电流密度急剧 上升的电位
保护电位Ep——把极化曲线回扫,又达到钝态电流所对应的 电位
5.2.5 点蚀机理
第一阶段——蚀孔成核(发生) 钝化膜破坏理论和吸附理论
第二阶段——蚀孔生长(发展) “闭塞电池”(Occluded Cell) 的形成为基础,
并进而形成“活化-钝化腐蚀电池”的自催化理论
腐蚀的发生在金属的某一特定部位 阳极区和阴极区可以截然分开,其位置可以用肉眼
或微观观察加以区分 同时次生腐蚀产物又可在阴、阳极交界的第三地点
形成
5.1 全面腐蚀
(1) 全面腐蚀 腐蚀分布于金属的整个表面,使金属整体减薄
(2) 全面腐蚀发生的条件 腐蚀介质能够均匀地抵达金属表面的各部位,而且金 属的成分和组织比较均匀
全面腐蚀与局部腐蚀
按 全面腐蚀
材 料
•均匀腐蚀

•不均匀腐蚀
蚀形
态 局部腐蚀
•点蚀(孔蚀)
•缝隙腐蚀及丝状腐蚀
•电偶腐蚀(接触腐蚀)
•晶间腐蚀
•选择性腐蚀
(1) 全面腐蚀
各部位腐蚀速率接近 金属的表面比较均匀地减薄,无明显的腐蚀形态差别 同时允许具有一定程度的不均匀性
(2) 局部腐蚀
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