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3. 金属腐蚀的分类
按腐蚀环境分类：
化学介质腐蚀 大气腐蚀 海水腐蚀 土壤腐蚀
一、腐蚀与防护基础知识
按腐蚀机理分类：
电化学腐蚀：金属表面与离子导电的介质因发生点化学 作用而破坏 特点：包括阳极反应和阴极反应，有电流产生 化学腐蚀：金属与非电解质直接发生纯化学作用而引起 的破坏 特点：无电流产生
M o
腐蚀原电池：只是导致金属材料破坏而不能对外界作 有用功的短路原电池 基本组成：阳极、阴极、电解质溶液、电子回路
一、腐蚀与防护基础知识
8. 电位-pH图 电位~pH~离子浓度 腐蚀过程中电化学反应通式
aO mH ne bR cH2O
a m O H 0.0591 o lg 25℃，1atm下： e e b n R
二、金属防腐蚀基本原理
3.从电化学角度进行保护 （1）阴极保护 （2）阳极保护 4.使材料与腐蚀介质隔开 （1）非金属涂层（涂料） 重防腐涂料 （2）衬里 玻璃钢衬里、橡胶衬里、砖板衬里 （3）暂时性防护 暂时性防锈三大材料： 防锈油脂、气相防锈材料、可剥性塑料
二、金属防腐蚀基本原理
5.改进设计 通过合理的设计防腐 防腐蚀设计基本内容： （1）材料的选择及其加工制造工艺的规定 （2）防腐蚀结构设计与强度设计 （3）防腐蚀方法的选择与设计
一、腐蚀与防护基础知识
5. 金属腐蚀速度表示方法
重量指标
m0 m1 v At

m2 m0 v At

v -：失重指标 g/(m2h) v +：增重指标 g/(m2h) m0 ：金属试件初始重量 g m1 ：清除腐蚀产物后金属试件重量 g m2 ：带有腐蚀产物金属试件重量 g A：金属试件表面积 m2 t：腐蚀进行的时间 h
Cu,0 0.18V Zn,0 1.10V
预测接通后电流：
I
电路接通：
Cu,0 Zn ,0
R
2500μA
铜锌腐蚀原电池
I max 2500μA
I稳定 40μA
一、腐蚀与防护基础知识
原因：腐蚀原电池两极电位发生变化
Cu 1.01V
Zn 1.02V
一、腐蚀与防护基础知识
极化类型

活化极化 电子转移步骤的阻力所造成的极化 又称做电化学极化

浓度极化 液相传质步骤的阻力所造成的极化
又称做浓差极化。

电阻极化：欧姆电位降
一、腐蚀与防护基础知识
（4）理想极化曲线与实测极化曲线 理想极化曲线： 在理想电极上得到的 极化曲线
eMA: 理想阳极 极化曲线
原电池极化作用：由于通过电流引起的原电池两极间电位差减小 并因而引起电池工作电流强度降低的现象 举例：手电 阳极极化 阴极极化
一、腐蚀与防护基础知识
极化的有益作用：降低金属的电化学腐蚀速度
去极化作用：消除或减弱电极极化作用的过程 去极化剂：能减少电极极化的物质 例如：锅炉给水中的溶解氧
阳极极化电流（+）
一、腐蚀与防护基础知识
按腐蚀形态分类：
全面腐蚀：金属腐蚀在整个金属表面进行 局部腐蚀：腐蚀主要其中在金属表面某一区域
类型：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、 应力腐蚀破裂、选择性腐蚀、磨损腐蚀、氢脆等
其它分类方法 ： 按腐蚀温度分类 按腐蚀介质分类
一、腐蚀与防护基础知识
4. 腐蚀损失及防腐蚀重要性
腐蚀损失： 金属材料损失 金属结构的破坏 间接损失难以估计 各国腐蚀损失情况： 平均占GNP的2~4% 美国：1992年 1700亿美元；2000年2760亿美元 中国：2000年约5000亿元人民币
一、腐蚀与防护基础知识
腐蚀较突出行业： 化学工业 交通部门 船舶 各类车辆 建筑部门 能源部门 机械工业 火电厂热力设备腐蚀情况： 锅炉腐蚀 汽轮机腐蚀 凝汽器铜管腐蚀等
金属的腐蚀过程就是就是金属（Fe）回复到它的自然界 存在状态（矿石）的过程
一、腐蚀与防护基础知识
金属腐蚀过程影响因素：
金属材料：组成、结构、力学性质、表面状态等 腐蚀介质：成分、浓度、温度、压力等
防止金属腐蚀思路：
材料：提高材料耐蚀性能 选用耐蚀材料 介质：减少介质的侵蚀性 冶炼工艺、表面处理
一、腐蚀与防护基础知识
腐蚀与防护 腐蚀科学与防护技术
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时，电极2在电池反应中为阳极 发生氧化反应，被腐蚀
判断：当
M o 时
金属M可以被体系中的氧化剂O腐蚀
一、腐蚀与防护基础知识
7. 腐蚀原电池
阳极反应
阴极反应 总反应
Fe Fe 2e
2H 2e H2

2
Fe 2H Fe2 H 2
一、腐蚀与防护基础知识
金属发生腐蚀必要条件： 溶液中存在可以将金属氧化成离子或化合物的 物质O，它与金属构成热力学不稳定的体系。
6. 电化学腐蚀倾向的判断 （1） 腐蚀反应自由能变化与腐蚀倾向
根据热力学第二点定律对过程进行的方向判断
对任意反应
mA nB pC qD
反应平衡条件： 对自发反应：
(G)T , P 0 (G)T , P 0
反应不能自发进行： (G)T , P 0
一、腐蚀与防护基础知识
一、腐蚀与防护基础知识
厚度指标
vL 8.76v


vL：厚度指标 mm/a v -：失重指标 g/(m2h) ：金属密度 g/cm3
电流指标
nv 4 i 26.8 10 M
i：腐蚀电流密度 A/cm2 n：反应物质得失电子数 M：反应物质摩尔质量 g/mol
一、腐蚀与防护基础知识
加入能增大阴极反应过电位的元素 例如：Zn中加入Hg，可使析氢过电位增大
（3）增大阳极控制 提高合金的钝化能力 钢铁不锈钢
二、金属防腐蚀基本原理
2.改变环境 （1）去除环境中的侵蚀性物质 O2、H+、Cl-、S2-等 （2）加入缓蚀剂 （3）改变其它条件 温度、流速、应力 O2和流速在腐蚀和防护中的双重作用
例如简化电位-pH图中A处金属的腐蚀控制措施：
降低电位免蚀区
升高电位钝化区 升高溶液pH 钝化区
一、腐蚀与防护基础知识
9. 金属电化学腐蚀动力学原理 热力学局限性： 只能判断腐蚀倾向，
不能反映腐蚀发生时的速度和历程
腐蚀速度：
由腐蚀动力学决定
一、腐蚀与防护基础知识
（1）极化 极化现象 电路断开：
三、常用的防腐蚀方法
2.介质处理 除去介质中的有害成分 调节pH 降低气体介质中的水分 （1）除去介质中的有害成分
例如：锅炉给水中的除氧 a）热力除氧 将水加热到沸点，使水中的各种气体解析出来 b）化学除氧（辅助除氧） 化学药剂：N2H4、Na2SO3等
N2H4作用：
三、常用的防腐蚀方法
（2）调节介质的pH值
（4）设备预期寿命概率和可靠性分析
例如： 防缝隙腐蚀设计
改变连接方式
选材、绝缘
防电偶腐蚀设计
三、常用的防腐蚀方法
1.合理选材 依据： a) 设备工艺条件及其生产中可能发生的变化 b）材料的结构、性质及其使用中可能发生的变化 （1）首先考虑介质的性质、温度和压力 介质的性质：氧化还原性、浓度、杂质、导电性、pH、产物等 例如：HNO3 — 氧化性酸 可采用在氧化性酸中钝化的材料 不锈钢，铝、钛及其合金 HCl — 还原性酸 可采用非金属耐蚀材料
一、腐蚀与防护基础知识
1.腐蚀的定义
定义：材料和周围环境发生化学或 电化学的作用而 破坏的现象
腐蚀体系：材料+环境介质
材料：金属、非金属 通常还是指金属的腐蚀
一、腐蚀与防护基础知识
2.金属的腐蚀过程
冶炼(吸热) 金属自由能高) 矿石 ( 腐蚀( 放热) 冶炼(吸热) 铁(Fe) 赤矿石(Fe2O3 ) 腐蚀( 放热)
三、常用的防腐蚀方法
（2）考虑设备用途、工艺过程及其结构设计特点 例如：泵用材料—良好铸造性能和抗磨损性能 高温炉—良好的耐热性能
（3）考虑环境对材料的腐蚀以及产品特殊要求
例如：医药、食品工业—不选用有毒材料 可选用：不锈钢、钛、搪瓷及其它非金属材料 （4）考虑材料的性能 材料的强度、塑性、加工工艺性能等 例如：高硅铸铁—耐蚀性能好，但又硬又脆，切削加工困难，限制了它的使用 （5）考虑材料的价格和来源
对腐蚀反应：
(G)T , P 0
腐蚀反应可能发生 G负值越大，金属越不稳定
(G)T , P 0
腐蚀反应不可能发生 G正值越大，金属越稳定
一、腐蚀与防护基础知识
（2）电极电位与腐蚀倾向