（1）阳极过程：对Fe 在酸性土壤中，铁离子以水化离子 的状态溶解在土壤水分中，在中性及碱 性土壤中，铁离子以氢氧根离子进一步 生成氢氧化铁。 （2）阴极过程： 阴极过程主要是氧去极化作用，氧 与电子结合而生成氢氧根离子。
4.3.3 土壤腐蚀常见的几种形式
1、不均匀充气所引起的腐蚀
• 2、杂散电流引起的腐蚀
4.4.4
影响腐蚀速度的其他外界因素
1、温度影响
总的趋势：T↑ K↑氢去极化：
U Ae 温度升高使阳极和阴极过程加速。
a / RT
氧去极化： Fe在水中
（1）封闭容器
（氧不能从水中离开呈直线关系）
（2）敞开容器
在温度高于80℃时，氧的影响（氧少）
变的显著，因而腐蚀速度减小。
封闭容器
敞开容器
2、介质运动速度的影响
（1）对于氧去极化腐蚀，介质运动速度可有下 列作用，如图1。 一阶段：由于氧输送增强，氧去极化腐蚀加快。 二阶段：对于易钝化金属形成保护膜钝化。 三阶段：由于表面膜冲刷作用，发生冲刷腐蚀。 （2）对于受活化极化控制的腐蚀过程，流速对
腐蚀速度没影响，如铁在稀盐酸中，如图2。
1 2
• （2）大气中污染物质 • 根据污染物质的性质及含量，大气环境类型大 致分为： 城市工业大气：污染物中主要含有硫化物,如 SO2、H2S、Cl2、HCl、NH3。 海洋大气：以海盐粒子为特征，海盐粒子具有 很强的吸湿性，并溶于水膜中形成强腐蚀介质。 海洋工业大气：既有SO2，又含海盐粒子。 农村大气：不含有强烈的化学污染物，但含有 有机物和无机物尘埃，大气腐蚀相对小些。
• (3)湿大气腐蚀：水分在金属表面已成液 滴凝聚而形成肉眼可见的液膜层。
腐 蚀 速 度 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅰ区：只有几个分子层厚的附着水 膜，没有延续的电解质膜， 腐蚀速度很小。 Ⅱ区：薄膜易于氧所扩散。 Ⅲ区：水膜增厚，氧的扩散阻力大。 Ⅳ区：相当于金属全沉浸在电解液 中，腐蚀速度下降。
Ⅳ
图4-1
Ⅰ水膜厚度为1-10nm, Ⅱ水膜厚度为10nm-1μm Ⅲ水膜厚度为1μm-1mm; Ⅳ水膜厚度大于1mm
3、土壤中的微生物引起腐蚀 （1）硫杆菌 有排硫杆菌和氧化硫杆菌种。由于 污物发酵结果产生硫代硫酸盐、硫杆菌大 量繁殖，产生元素硫。氧化杆菌将元素硫 氧化成硫酸使土壤酸化，降低pH值，加速 腐蚀。
（2）微生物所产生一些腐蚀气体
细菌 2 2 例：硫酸盐还原菌 SO4 S 2O2
水腐蚀性较大,盐浓度增大海水中溶解的氧量 下降,所以溶盐超过一定值后,金属腐蚀下降.
2、pH值：海水pH值一般在7.2-8.6之间，为
中性，对腐蚀影响不大，在深海区pH值有降 低，不利于生成保护性碳酸盐水垢，使腐蚀 速度增大
3、温度：从动力学角度，温度升高，化学反应
速度提高；但温度升高使氧气的溶解度下降。
例2：铁的腐蚀图
① 酸性范围。
② 在pH4-9之间，腐蚀速度几乎与pH 无关。 ③ pH在9-14之间，铁的腐蚀速度大为 降低。
4.4.3
在盐溶液中的腐蚀
盐有许多形式，它们对金属的作用亦不相
同。一般无机盐分为三种类型。
1、中性盐
中性盐绝大多数是氧去极化引起的腐蚀。
因此，溶液中的氧对腐蚀有很大影响。
总体上说，温度升高，腐蚀速度增大。 4、流速：海水的流速增大使金属腐蚀速度增大； 但对于能钝化的金属，有一定的流速可促进钝 化，提高其耐蚀性。
5、海洋生物：海洋生物在船舶表面附着处产生
了缝隙，易诱发缝隙腐蚀；另外，微生物生理
作用会产生氨、二氧化碳和硫化氢等腐蚀物质，
加速金属腐蚀；有些生物的生长穿过涂层而加 速腐蚀。
• 3、潮汐区——又称潮差区,和飞溅区相 似,金属在该区域中经受周期性海水浸泡。 与飞溅区不同的是,海洋生物会在潮汐区 的金属表面上寄生,使钢的表面加速腐蚀.
• 4、全浸区——根据海水的深度不同,又分 为浅海区和深海区,在浅海区含氧量一般 达到饱和浓度,随着水深增大,腐蚀速度逐 渐减小。
海水腐蚀特点
3、缓蚀剂影响： 缓蚀剂——在介质中添加后能阻止金
属腐蚀的物质。
4、腐蚀促进剂：
腐蚀促进剂——在介质中添加能促进
金属腐蚀的物质。
4.5
人体环境中金属植入材料的腐蚀
植入材料——生物医学材料，目前主要有
某些特定的金属材料、有机高分子材料和陶 瓷材料。
4.5.1
人体环境特点
人体体液是一种典型的电解质溶液。这 种电解质类似于温暖的海水，约含1%NaCl和 有机化合物气体。
4.1.4 提高合金抗大气腐蚀
稳定性方法
1、降低湿度 2、净化大气
3、提高金属的耐大气腐蚀性能
4.2 金属在海水中的腐蚀
4.2.1 海洋环境和海水腐蚀的特点
1、海洋大气区——含盐水分进入大气。
• 2、飞溅区——又称为浪花飞溅区,金属在此 区腐蚀很严重,由于金属表面经常与充气良 好的海水接触,形成了发生氧去极化腐蚀的 有利条件.飞溅区约为全浸条件下腐蚀速度 的3-4倍.
4.3 4.3.1
金属在土壤中的腐蚀 土壤的性质
1、土壤的组成
土壤由各种颗粒状矿物质、有机物质及水
分、空气和微生物等组成，它含砂子、灰、泥
渣和植物腐烂后形成的腐植土，有此体系中有
许多弯曲的毛细管，水分和空气所通过这些微
孔到达土壤深处。
2、土壤中的水分及氧 土壤中的水分少，含盐量少、电 阻大。土壤中的水分多，含盐量高， 电阻小，易腐蚀。 土壤干燥，含氧多。土壤潮湿， 含氧少。
• (1)大多数金属在海水腐蚀时阳极过程的 阻滞很小,主要是海水的氯离子浓度高. • (2)大多数金属在海水中的腐蚀过程是氧 去极化过程,腐蚀速度由氧扩散过程控制. • (3)海水的电导率很高,电阻性阻滞很小.
• (4)海水中金属易发生局部腐蚀破坏.
4.2.2 影响腐蚀因素：
1、盐类及浓度:海水中Cl-含量很高,使海
图4-14,4-15)
b)盐酸存在氧化剂时,铜、钼、镍基合金
腐蚀速度显著增加。
c)在盐酸中金属的钝态区很窄或完全不
存在钝态区。
4.4.1.2 在氧化性介质中腐蚀
主要是氧化剂的还原过程，多
数是氧去极化腐蚀
4.4.2 在碱性介质中的腐蚀 例1：锌的腐蚀图
① 在酸性范围PH在0-4之间由于生成锌酸 盐而不耐蚀。 ② pH在4-11之间,腐蚀速度随pH的上升而 下降，在pH为11时，腐蚀最慢。 ③pH在11-14较强碱性范围，腐蚀速度又重 新上升。因为锌在强碱范围内会生成锌酸 盐，并电离为（ZnO2）。
4.1.2 大气腐蚀机理
当金属表面形成连续的电解水膜时，
大气腐蚀的阳极过程：
Me → Men+ +ne 阴极过程： O2 + 2H2O + 4e→4OH是氧去极化过程。
• 4.1.3 影响大气腐蚀的因素
• （1）气候因素： 大气相对湿度:(如图4-1) 气温:当相对湿度低于金属临界相对湿度时，温 度对大气腐蚀的影响很小，无论气温多高，因环 境干燥，金属腐蚀轻微。当相对湿度大于金属临 界相对湿度时，温度升高，反应速度提高。 降尘：分为三种情况：1）尘粒本身为可溶性、 腐蚀性，增加腐蚀；2）尘粒本身不可溶且没有腐 蚀性，如炭粒，但它能吸附腐蚀性物质，促进腐 蚀；3）尘粒无腐蚀性和无吸附性，如土粒，但沉 积在金属表面形成缝隙，发生局部腐蚀。
产生的氧化加重吸氧腐蚀，而 S2又加重土壤的酸性，加重土壤腐蚀。
4.3.4
防止土壤腐蚀措施
1、采用表面处理手段
2、采用电化学保护 3、其他
4.4
金属在各种化学介质中腐蚀
化学介质(酸、碱、盐溶液)
4.4.1
在酸性介质中的腐蚀
酸类对金属的腐蚀情况，要视其是
氧化性的还是非氧化性的而大不相同。
① 在腐蚀过程中，非氧化性酸的特点是
4.2.3 金属和合金在海水中的 耐蚀性
金属在海水中的耐蚀性见P91页， 表4-6中所示。其中最耐蚀的金 属有钼、钛、钨、铌等。
4.2.4 防止海水腐蚀的措施
• （1）研制和应用耐海水腐蚀的材料,如Ti、Ni、 Cu和耐海水钢。
• （2）涂层保护，腐蚀最严重处采用护屏保护，
如使用耐腐蚀合金包覆；或应用防锈油漆等。 • （3）电化学保护，只限于全浸区才有效，可 采用外加电流阴极保护法或牺牲阳极法。
在这种介质作用下，主要发生的
阴极过程：（氧去极化腐蚀） O2 +2H2O+4e→ 4OHO2+4H+ +4e→ 2H2O 阳极过程：Me → Men+ +ne
4.5.2 腐蚀形式
1、均匀腐蚀
目前较好的材料是钛，因为钛钝化能力强。
2、点腐蚀。 3、电偶腐蚀。 4、缝隙腐蚀。 5、磨损腐蚀。 6、晶间腐蚀。 7、腐蚀疲劳。
• 3、土壤中的微生物
厌氧的硫酸盐还原菌、硫杆菌、嗜氧
的铁杆菌。
4.3.2 土壤腐蚀的特点
1、土壤是一种特殊性质的电解质 由于土壤是毛细管多孔性的，还是胶 土壤中还含有盐类。因此，土壤具有离子 导电性。土壤是一种电解质。
质体系，土壤的空隙为空气和水汽所充满。
2、土壤腐蚀的过程 本质：与电解质一样；大多数的 金属在土壤中属氧去极化腐蚀，少数 情况发生氢去极化腐蚀。
水膜厚度δ
1、干的大气腐蚀—无水汽水膜厚度 δ≤100 Å 2、潮的大气腐蚀—空气中有大量水汽，但 相对湿度小于100%,形成水膜看不见, Ⅱ— δ= 100Å～1μm。 3、湿的大气腐蚀—表面有可见水膜，相 对湿度为100%，相当于下雨天，Ⅳ— 1μm ～ 1m m。Ⅳ~δ＞1μm耐腐蚀性决定于 膜厚度。 大气组成：CO2 、 SO2 、 Cl2 灰分、尘 粒、盐……。
腐蚀的阴极过程纯粹为氢去极化过程。