四川理工学院试卷（2007 至2008 学年第 2 学期）课程名称： 金属腐蚀理论及应用 命题教师： 龚敏，陈琳适用班级： 2005级材料科学与工程专业（腐蚀与防护方向）考试 2008年 5月 日 共 6 页1、 满分100分。

要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。

2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。

3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。

4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷分别一同交回，否则不给分。

试题一、简答题（共35分）1. 什么是阳极保护，其适用条件是什么？（6分）用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。

2分 阳极保护的适用条件是:（1）阳极极化曲线具有活态—钝态转变。

2分 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。

2分 2. ++>H H Cu Cu E E/0/022，为何在潮湿的大气中铜会受到腐蚀；++<H H Ti Ti E E /0/022，为何钛是良好的耐蚀金属？（5分）（1）虽然在潮湿的大气中铜的标准电位大于标氢电位，不生氢腐蚀；但由于空气中含氧且200/2/OH O Cu Cu EE +-〈，发生吸氧腐蚀。

3分（2）虽然钛的标准电位小于标氢电位，但钛是易钝化元素，在介质中钛的自腐蚀电位正移到稳定钝化区，所以其耐蚀性良好。

2分第1页3. 从材料、环境和力学三方面叙述应力腐蚀破裂的主要特征。

（6分）（1）主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。

2分（2）对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―特定环境组合”。

2分（3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。

2分4. 简述腐蚀电池的三个工作环节。

（6分）（1）阳极反应：通式：Me→Men++ne 2分（2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me] 2分析氢反应：2H++2e＝H2吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）；O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）（3）电流回路2分金属部分：电子由阳极流向阴极溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移5. 金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？（6分）（1）P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。

2分（2）膜有良好的化学稳定性。

2分（3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。

2分【或（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异小，不易剥落。

（5）膜的组织结构致密、缺陷少。

】6. CPT和CCT的含义是什么？如何使用CPT、CCT来评价材料的耐蚀性能？（6分）（1）CPT：临界孔蚀温度1分CCT：临界缝蚀温度1分（2）临界孔蚀温度越高，材料的耐小孔腐蚀性能越好。

2分临界缝蚀温度越低，材料的耐缝隙腐蚀性能越差。

2分第2页二、填空题（每空1分，共15分） 1.根据湿度不同，将大气腐蚀分为干大气腐蚀， 潮大气腐蚀 ，湿大气腐蚀。

2.在自然腐蚀状态，氧扩散控制吸氧腐蚀体系的腐蚀电流密度i cor 等于 id （或：氧的极限扩散电流密度） 。

3.在使用环境中覆层材料的电位比基体电位负，则属于 阳极 性覆盖层。

（阳极，阴极）4.高聚物的腐蚀破坏形式有三种，分别为化学浸蚀， 溶胀和溶解 和环境应力开裂。

5.当阴极／阳极面积比增大时，阳极相金属的电偶腐蚀速度 增大 (增大，减少，不变)；当阴极／阳极之间的距离增大时，阳极相金属的腐蚀速度 减少 。

(增大，减少，不变)。

6.比较两种金属的 腐蚀电位 可以判断它们连接时发生电偶腐蚀倾向的大小；而比较金属的 平衡电位 可以判断它们发生氧化反应倾向的大小。

(平衡电位，腐蚀电位，标准电位)。

7.异金属部件连接处要便于排水以防止液体滞留，此措施是针对 电偶 腐蚀。

8.换热器管子和管板之间最好使用焊接，此措施是针对 缝隙 腐蚀。

9.不锈钢设备要防止液体停滞，此措施是针对 小孔 腐蚀。

10.不锈钢部件焊接后规定进行固溶处理，此措施是针对 晶间 腐蚀。

11.“季裂”实质上是铜合金在 氨 介质中的应力腐蚀破裂形式。

12. 土壤的PH 值愈低，腐蚀性愈 强 ，土壤的电阻率愈高，腐蚀性愈 弱 。

（强，弱）。

三、计算题（共30分）1. 用Zn 作牺牲阳极保护海水中的碳钢管道，海水中氧含量为3.2mg/L ，氧的扩散层厚度为δ=10-2cm ，扩散系数D=1.9×10-5 cm 2/s 。

求完全保护时锌的失重腐蚀速度V -。

（10分）解：D=1.9×10-5 cm 2/s =1.9×10-9 m 2/s ，C b =3.2×10-3/32=10-4 mol/L 1分阴极反应：O 2+2H 2O+4e →4OH - id=nFDC b / =（4×96500×1.9×10-9×10-4×103）/10-4 2分第3页得分评阅教师得分 评阅教师系专业 级 班 学号 姓名 密 封 线密 封 线 内 不 要 答 题= 7.33×10-2 mA / cm2= 0.733 A / m2对氧扩散控制的腐蚀体系，由电流加和原理：ia=|i c|－|i－|= id－|i－| 2分完全保护时：ia=0 1分知Zn作牺牲阳极提供的保护电流，其腐蚀电流密度：ipr =|i－|=id =0.733A / m22分得到锌的失重腐蚀速度：V-= iprA/nF=（0.733×65）/（2×26.8）= 0.89 g/m2·h 2分2. 表面积20cm2的铜试样在700︒C的氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm3的氧气(在25︒C，1atm下进行测量)。

求铜试样的腐蚀速度V p。

已知腐蚀产物是Cu2O，铜的密度为8.9g/cm3。

（10分）解：氧化反应：O2+4Cu→2Cu2O 1分耗氧摩尔数为：M=（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4mol 1分则：ΔW—= 64×4×M=64×4×（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4 =0.142g 2分由V—=（W0-W1）/S·t [g/m2·h] ，V p=8.76 V-/d [mm/y] 2分得：V p =8.76ΔW—/（S·t·d）2分=8.76×0.142／0.002 ×2×8.9= 34.94mm/y 2分第4页3. Fe 试样在0.5mol/L H 2SO 4（平均活度系数为0.154，25℃）溶液中发生析氢腐蚀，实验测出其腐蚀电位为E cor = -0.462V(vs SCE)，SCE 相对于SHE 的电位为 0.242伏。

已知阴极反应符合Tafel 公式： η = -0.70 –0.12 lg ∣i c ∣，式中 ηc 的单位为V ，i c 的单位为A/cm 2。

求自然腐蚀状态下Fe 试样的腐蚀电流密度。

（10分）解：(1) 自然腐蚀状态阴极反应： 2H + + 2e = H 2 1分 其平衡电位： 2分E cor = -0.462V(vsSCE) = -0.462 + 0.242 = -0.22V(vsSHE) 1分在腐蚀电位下，阴极反应的过电位ηc = E cor – E ec = -0.22 – (-0.048) = -0.172 (V) 2分代入Tafel 公式)/(1098.3104.412.0172.070.0lg 254.4E E corcorcm A i i cc --⨯==-=+-=2分 由此得出： 2分四、作图题（共20分） 1.某个腐蚀体系（忽略欧姆电阻）的腐蚀电流为I cor ，假定阳极面积不变，阴极面积减小后，腐蚀电流变为I 'cor 。

在E-I 坐标系下画出改变前、后的Evans 极化图。

（6分）图中未标注I cor 、Icor'时各扣1分。

第5页得分评阅教师)(048.0154.0lg 0591.0lg 0591.0V a E H ec -=⨯==+corE ci lg 12.070.0172.0--=-5223.9810/0.398/corcor E i i A cm A m -==⨯= 系专业 级 班 学号 姓名 密 封 线密 封 线 内 不 要 答 题2.在E-lgi坐标系下画出活化极化腐蚀体系的真实极化曲线和实测极化曲线。

（8分）图中未标注Eec、Eea、icor、Ecor时各扣1分。

3. 在E-lgi坐标系下采用极化曲线画出促进阴极反应型钝化剂的作用机理。

（6分）阴极极化曲线向右上方移动第6页第一篇金属腐蚀原理●金属腐蚀和耐蚀性的意义。

● 均匀腐蚀速度的表示方法：失重腐蚀速度，增重腐蚀速度，年腐蚀度的计算公式，相互换算公式。

● 腐蚀电池的概念和特点。

● 腐蚀电池的工作环节（举例说明）。

●腐蚀电流密度和失重腐蚀速度的换算公式。

● 电位的表示方法，平衡电位的意义，Nernst公式的应用，非平衡电位的概念。

● 电化学腐蚀倾向的判断，电位比较准则的应用。

● 用电位－pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径。

● 基本概念：极化，去极化，过电位η，极化值ΔE。

● Evans极化图的作法，用Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素。

● 活化极化、浓度极化的概念，判断电极反应极化控制类型的条件。

● 过电位和电极反应速度的关系，动力学方程和极化曲线的概念。

● Tafel方程式的数学形式、图形表示、适用条件和应用。

● 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系。

● 极限扩散电流密度的计算（注意Cb的单位）● 均匀腐蚀的腐蚀电位和腐蚀电流密度。

●电极反应的耦合，混合电位，电流加和原理的应用。

● 均相腐蚀电极极化状态下的电位、电流关系，活化极化腐蚀体系的动力学方程式和极化图，阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制体系的动力学方程和极化图。

● 微极化和强极化的意义，用极化电阻Rp和法拉第电阻Rf求icor和i0方法。

● 复相电极的电位和电流关系。

● 用活化极化腐蚀体系的理论说明析氢腐蚀的特点。

● 用阳极反应受活化极化控制，阴极反应受浓度极化控制腐蚀体系的理论说明吸氧腐蚀特点。

● 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较。

● 金属钝态的特征。

● 阳极钝化体系的阳极极化曲线，单位区间及钝化参数。

● 几种钝化体系的极化图。

● Flade电位的意义。

● 高温氧化倾向的判断，氧化物的分解压和电动势的应用。

● 氧化物的分解压和电动势的计算，它们与温度和氧压的关系。