▪ 在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝 化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀 受阴极极化控制
▪ 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此 腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。
析
出 30
H2 或 20
吸
1
收 10
O2 的
体
种
50 100 150 200
(cm3/dm2)
镁在全浸,蒸镏水薄膜和洁净大气条
➢ II区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在， 开始了电化学腐蚀过程．腐蚀速度急剧增加。
➢ III区为可见的液膜层，III区相当于“湿大气腐蚀”。随 着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀 速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液 体中的腐蚀相同。
➢ 一般环境的大气腐蚀大多是在II、III区进行的，随着气 候条件和相应的金属表面状态的变化，各种腐蚀形式可 以互相转换。
件下腐蚀时的氢去极化及氧去极化
全浸
薄水膜 大气腐蚀
氧去极化
氢去极化
(根据ToMawoB)
(ų) (mA/cm2)
氧 还 原
1.2 1.0
反 0.8
应 速 度
0.6 0.4
0.2
0
150 氧 扩
150 散
层
2
120 厚
90 度
60
30
1
0
200
400
600
水膜厚度(ų)
铜表面上水膜厚度(0.1NNacl)与氧还原反 应速度及氧扩散层厚度的关系
大气腐蚀的三种类型
(1)干的大气腐蚀 当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐
蚀属于常温氧化。 (2) 潮的大气腐蚀
当Rh<100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液 膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大。 (3) 湿的大气腐蚀
当Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随 水膜厚度增加， V-逐渐减小。
盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还
具有强腐蚀性。
烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者 在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。
120 暴露55天
100 80 60 40 20 0
腐 蚀 增 120 量
80
40
E烟尘颗粒
+0.01%SO2
D硫铵颗粒
空气
1172
100
氮(N2) 879
75
氧 (O2) 氩(Ar)
269
23
水蒸汽 15
1.26
二氧化 8
0.70
碳
0.5
0.04
成分 毫克/米３
重量
氖(Ne)
14
12
氪(Kr)
4
3
氦(He)
0.8
0.7
氙(Xe)
0.5
0.4
氢(H2)
0.05
0.04
根据Meetham. 转引自＜ Corrosion＞ 上卷 P2.4
大气腐蚀机理
金属基底 微孔内
氧化物界面
氧化物外层
Fe Fe 2+ + 2e 3Fe 2+ + 2OH- +1/2O2 Fe3O4 +H2O 8FeOOH + 3Fe 2+ +2e 3 Fe3O4 + H2O 3 Fe3O4 +0.75 O2 + 4.5 H2O 9FeOOH
大气腐蚀的特点
▪ 氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。 即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的 主要地位。
春季测量
质
的数字
的
工业区：4.8
典
农村地区：2.1
型
内地工业区：冬天4.8夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4
浓
内地工业区：冬天7.9夏天5.3 沿海农村区：冬天57夏天18
毫克/升
度
工业区：冬天250夏天100 农村地区：冬天60夏天15
根据Meetham. 转引自Shreir ed.<Corrosion>
杂质
二氧化硫(SO2) 二氧化硫(SO3)
硫化氢(H2S)
氨(NH3) 氯化物(空气样品) 氯化物(雨水样品)
尘粒
典型浓度，微克/米３
工业区：冬天350.夏天 100 农村地区：冬天100.夏天40
大
气
大约为SO2含量的10％
杂
工业区：1.5~90 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45
大气腐蚀原理
O2 O2
化学凝聚
H2O
毛细管凝聚
H2O
吸附凝聚
H2O
OH-
M
Mn+
ee
阴极反应：O2+ H2O + 4e 4OH— 阳极反应：Fe Fe2++2e
湿条件： 4Fe2O3 + Fe2++ 2e 3Fe3O4 干条件： 3Fe3O4 + 0.75 O2 4.5 Fe2O3
湿/干交替— 腐蚀不断发展
+0.01%SO2 大
C 含0.01%SO2 气
无颗粒
腐
B含硫铵颗盐粒 无SO2
蚀
A 纯净空气
20 40 60 80 10
相对湿度(%)
铁的大气腐蚀速度与 相对湿度的关系
(大气中含0.01%so2) 暴露55天的结果
30 50 60 80
90
99
相对湿度逐渐增大(到99%)
空气中杂技对抛光钢试样 大气腐蚀速度的影响
防止大气腐蚀措施
（1） 选材－Mn钢，不锈钢，Al, Ti, Fe+Cu+P+Cr+N； （2） 表面覆盖保护层－表面处理、电镀、有机物涂覆 （3） 防锈油、防锈液、气相缓蚀剂、包装封存 （4） 吸氧 Na2SO3+ H2O + O2 Na2SO4 （5） 去水(除湿)
氧还原反应速度 氧扩散层厚度
(根据 Po3eHΦe∧b4)
大气腐蚀的影响因素
（1）气候条件：湿度 ；降水量 ；温度 ；日照量
（2）大气污染物质
SO2 ：能强烈促进Байду номын сангаас铁的大气腐蚀
▪
Fe + SO2 + O2 = FeSO4
▪
4FeSO4 + O2 +6H2O = 4FeOOH + 4H2SO4
▪
4H2SO4 + Fe + O2 = 4FeSO4 + 4H2O
第四章 金属在各种介质中的腐蚀
不同环境中腐蚀形式和机制 不同环境的规律性 不同环境腐蚀的控制
在自然和工业环境中，腐蚀介质种类 繁多，金属在不同腐蚀介质环境中， 其腐蚀的规律性不同，对实际腐蚀体 系的腐蚀规律要作具体分析。
大气的近似组成
（不包括杂质）温度10oC,压力100KN/m2
成分
克/米３ 重量％
金属表面上的水膜
金属表面上的水膜对大气腐蚀起着关键性作用。 当空气湿度达到100%，形成肉眼可见的水膜。 当空气的相对湿度低于100%，金属表面也可能形成 水膜，其原因有三： ◆毛细凝聚 ◆化学凝聚 ◆吸附凝聚 金属表面上形成的水膜并不是纯净的水。
因此，大气腐蚀属于电化学腐蚀范畴。
大气腐蚀的特点
大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系
腐 蚀 速 度
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
水膜厚度
大气腐蚀速度随金属表面 水膜厚度的变化
I－ =100～1000A II－ = 1000A～1m III－ = 1m～1mm IV－ > 1mm
➢ I区为金属表面上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形 成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学 腐蚀。