判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种?(1)腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向:当△G <0,则腐蚀反应能自发进行|△G |愈大,则腐蚀倾向愈大。
当△G= 0,腐蚀反应达到平衡。
当△G> 0,腐蚀反应不能自发进行。
(2)标准电极电位与腐蚀倾向:标准电极电位越负,金属越容易腐蚀2.发生阳极极化与阴极极化的原因是什么?阳极极化原因:(1)阳极的电化学极化:如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢,则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正的方向移动(2)阳极的浓度极化:阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近的溶液中,如果这些金属离子向深处扩散的速度比金属离子从晶格进入阳极表面附近溶液的速度慢,就会使阳极电位向正的方向移动(3)阳极的电阻极化:很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜使金属进入钝态,这种保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程,而使阳极电位剧烈地向正方向移动。
阴极极化的原因: (1)阴极的电化学极化:氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢,使得电子在阴极上积累,由于这种原因引起的电位向负的方向移动。
(2) 阴极的浓度极化:氧化态物质到达阴极表面的速度落后于氧化态物质在阴极表面还原反应的速度;或者还原产物离开电极表面的速度缓慢,将导致电子在阴极上的积累。
.氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的异同点、极化曲线?电偶腐蚀:定义:异种金属在同一介质中接触,由于腐蚀电位不相等有电偶电流的流动,使电位较低的金属溶解速度增加,造成接触处的局部腐蚀,而电位较高的金属,溶解速度反而减小,这就是电偶腐蚀,又称接触腐蚀原理:腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生阳极极化,其结果是溶解速度增加,而电位较高的金属,由于和电位较低的金属接触而产生阴极极化,结果是溶解速度下降,即受到阴极保护影响因素:(1)面积比:大阴极小阳极的电偶组合是很有害的,应当避免。
(2)介质的电导率:介质的电导率越高,两极间的溶液电阻小,阳极受到的腐蚀全面,不严重。
反之,则严重。
控制方法:(1)设计上,在选材方面尽量避免异种金属接触,不可避免时,应尽量选取在电偶序中同组或位置相隔较近的金属。
(2)避免大阴极小阳极;(3)若采用不同腐蚀电位的金属材料,尽量采取绝缘措施(4)可以采用表面处理的方法。
小孔腐蚀:定义:在金属表面的局部地区,出现向深处发展的腐蚀小孔,其余地区不腐蚀或腐蚀很轻微,这种腐蚀形态称为小孔腐蚀。
原理:以18-8不锈钢在充气的氯化钠溶液中为例1.处于钝态的金属仍有一定的反应能力即钝化膜的溶解和修复处于平衡状态,当介质中含有活性阴离子,平衡会受到破坏,溶解占优势,以氯离子优先吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉和金属离子形成可溶性的氯化物,形成孔蚀核。
2.孔蚀核活化为微阳极,孔外面为微阴极-蚀孔形成,在自然腐蚀条件下,含氯离子的介质中有溶解氧或阳离子氧化剂时,孔蚀核活化为微阳极,孔外面为微阴极,形成腐蚀电池,而且是小阳极大阴极的面积比,使孔加深。
3.随着腐蚀的进行,二次腐蚀产物在铜口孔内堆积,孔内介质呈滞留状态,溶解的金属阳离子不易往外扩散,孔内金属阳离子浓度增加,氯离子潜入维持电中性,形成小孔内金属氯化物的浓溶液,氯化物水解,孔内介质酸度增加,溶解速度加快,最终形成闭塞电池导致催化作用。
影响因素:(1)金属的本性和表面状态(2)介质的影响控制方法:(1)选用耐孔蚀的合金作为设备部件的制备材料(2)尽量降低介质中卤素离子的含量(3)加入缓蚀剂(4)设备加工后进行钝化处理(5)外加阴极电流保护可以抑制孔蚀缝隙腐蚀:定义:金属部件在介质中,由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙,使缝隙内介质处于滞流状态,引起缝内金属的加速腐蚀,这种局部腐蚀形态称为缝隙腐蚀。
原理:缝内外构成宏观的氧浓差电池腐蚀刚开始时,氧去极化腐蚀在缝隙内外均有进行,因滞留关系,氧只能以扩散方式向缝内传递,缝内的氧消耗后难以得到补充,而缝外的氧可以随时得到补充,缝内外构成宏观的氧浓差电池,缝内是阳极,而且是小阳极大阴极面积比,腐蚀速度加快。
影响因素:(1)金属本身(2)环境(3)温度控制方法:(1)结构上尽量避免缝隙和死角;(2)采用对焊比采用铆接或螺栓连接好,要无缝连接(3)采用耐缝隙腐蚀的材料(4)尽量采用不吸水的垫片(5)可采用电化学保护方法缝隙腐蚀与孔蚀的比较;1.从腐蚀发生的条件来看,孔蚀起源于金属表面的孔蚀核,缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙孔蚀必须在活性阴离子的介质中才会发生,而缝隙腐蚀即使不在含活性阴离子的介质中也能发生2.从腐蚀过程来看,孔蚀是通过腐蚀逐渐形成闭塞电池,闭塞程度较大,缝隙腐蚀是事先已有缝隙,腐蚀刚开始便形成闭塞电池,闭塞程度小。
3.缝隙腐蚀比孔蚀更容易发生4.从腐蚀形态来看,孔蚀的蚀孔窄而深,而缝隙腐蚀的蚀坑相对而浅。
4.晶间腐蚀的定义、原理、控制方法是什么?定义:腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展,晶粒本身腐蚀很轻微,这种腐蚀称为晶间腐蚀原理:贫铬理论不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀(这是最常见的情况,因为不锈钢一般都是在这种介质中使用),可以用贫铬理论解释。
(1)奥氏体不锈钢(敏化温度450C—850C)(2)铁素体不锈钢(敏化温度900C以上)控制方法:(1)重新固溶处理(2)稳定化处理(3)采用超低碳不锈钢(4)采用双相钢应力腐蚀破裂:定义:金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂称为应力腐蚀破裂(SCC)原理:1.裂纹源2.微观裂纹的形成3.裂纹的扩展纯度极高的金属,组织结构上难免会有缺陷,而自钝化能力强的金属钝化膜总会存在薄弱点,材料电化学不均匀性为应力腐蚀提供裂纹源,若材料已有划痕小孔,就是裂纹源。
材料表面的裂纹源在特定介质及拉应力联合作用下有可能产生塑性变形而产生滑移阶梯。
若滑移阶梯足够大便把表面膜拉破,新露出的金属表面相对于敦化表面电位较负,形成面积小的阳极,溶解速度加快,发展为微观裂纹。
微观裂纹形成后,裂纹尖端起了应力升高器的作用,使应力高度集中,应力集中使尖端及离进区域迅速屈服变形,滑移阶梯出现迅速屈服变形,滑移阶梯导致裂纹不断向深处发展。
影响因素:(1)应力(2)金属及冶金(3)介质(温度、含氧量等)控制方法:(1)选用耐蚀材料(2)减弱介质的浸蚀性(3)采用外加电流的阴极保护法(4)控制应力腐蚀疲劳:定义:由于腐蚀介质和交变应力的联合作用而引起的破坏。
原理:是一个力学—电化学过程,当构件受交变应力作用时,金属的结晶结构将发生位错,位于滑移面上的金属原子具有更高的自由能,它们相对于未受应变的部分成为阳极,在电化学和力学作用下,产生微裂纹并沿滑移面不断扩展,产生裂纹。
影响因素:(1)表面应力状态(2)介质(3)交变应力的振幅和频率控制方法:(1)采用表面覆盖层的方法(2)降低部件的应力磨损腐蚀:定义:腐蚀性流体与金属构件以较高的速度做相对运动而引起金属的腐蚀破坏。
原理:(1)定义:流体流速达到湍流状态而导致金属的加速腐蚀。
(2)机理:由于高速流体击穿了紧贴金属表面几乎静态的边界液膜一方面加速了去极化剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移另一方面高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力,不断地剥离金属表面的腐蚀产物影响因素:(1)金属(2)表面膜(3)流速控制方法:(1)合理设计(2)选择能形成保护性好的表面膜的材料(3)采用适当的涂层或阴极保护细菌腐蚀的特征:(1)金属表面伴随着粘泥的沉积;(2)腐蚀部位总带有孔蚀的迹象细菌作用的的特点:(1)新陈代谢产物的腐蚀作用;(2)生命活动影响电极反应的动力学过程;(3)改变金属所处的环境状况;(4)破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀剂的稳定性。
细菌的类型:(1)喜氧性细菌:铁细菌、硫氧化菌等(2)厌氧性细菌:硫酸盐还原菌等控制方法:(1)清洁设备表面(2)保持设备的光洁度(3)采用杀菌剂(4)阴极保护3.金属在工业水、酸、碱、盐中的腐蚀特点是怎样的?工业水:(1)淡水的腐蚀:受氧含量、温度、pH值、流速的影响(2)高温水和蒸汽冷凝水的腐蚀酸:(1)金属在盐酸中的腐蚀:发生氢去极化腐蚀影响因素:金属的性质、介质的影响、温度的影响、氧和氧化剂等(2)金属在硝酸中的腐蚀:1.碳钢在硝酸中的腐蚀:硝酸浓度低于30%时,随着浓度的增加,腐蚀速度加快。
硝酸浓度高于30%时,随着浓度的增加,腐蚀速度下降。
硝酸浓度超过85%时,随着浓度的增加,腐蚀速度加快:2.不锈钢在硝酸中的腐蚀:不锈钢在稀硝酸中很耐蚀。
不锈钢在浓硝酸中由于过钝化腐蚀速度增大。
3.铝在硝酸中的腐蚀硝酸浓度在30%时,腐蚀速度最大。
硝酸浓度高于30%时,腐蚀速度下降。
(3)金属在硫酸中的腐蚀:1.铁在硫酸中的腐蚀硫酸浓度低于50%时,随着浓度的增加,腐蚀速度加快。
硫酸浓度高于50%时,随着浓度的增加,腐蚀速度下降。
硫酸浓度超过100%时,腐蚀速度加快。
2.铝在硫酸中的腐蚀铝在稀硫酸中很耐蚀。
铝在中、高浓硫酸中不稳定。
3.铅在硫酸中的腐蚀铅在60%以下的稀硫酸中很耐蚀。
铅在浓硫酸中不耐蚀。
金属在碱中的腐蚀:影响碱对铁腐蚀的因素:pH值和碱液浓度温度应力金属在盐中的腐蚀:酸性盐中性盐碱性盐氧化性盐1.硅酸盐材料的特点是什么?(1)性脆(2)极好的耐蚀性(3)孔隙性2.高分子材料破坏的形式有哪些?(1)化学裂解在活性介质作用下,渗入高分子材料内部的介质与大分子发生化学反应。
(2)溶胀与溶解溶剂分子渗入高分子材料内部破坏大分子之间的次价键,与大分子发生溶剂化作用。
(3)应力开裂(4)渗透破坏2.防止金属腐蚀的控制方法有哪些?合理选用耐腐蚀材料缓蚀剂阴极保护阳极保护表面覆盖层合理的防腐蚀设计介质处理3.电化学保护主要有哪几种?其定义是什么?它们的基本原理是什么?(1)阴极保护:定义:将被保护金属进行外加阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法,叫阴极保护原理:由外电路向金属通入电子,以供去极化剂还原反应所需,从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。
当金属氧化反应速度降低到零时,金属表面只发生去极化剂阴极反应,金属得到了保护。
(2)阳极保护:定义:将被保护设备与外加直流电源的正极相连,在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位,在此电位下,金属能建立起钝态并维持钝态,则阳极过程受到抑制,金属腐蚀速度降低,设备得到保护,称为阳极保护。
原理:对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐蚀体系,通过阳极极化电流,使金属的电位正移到稳定钝化区内,金属的腐蚀速度就会大大降低。
4.金属腐蚀防护层的方法有哪几种金属的电镀、化学镀、喷镀、热浸镀、渗镀5.防腐蚀设计从哪些方面考虑防腐蚀设备结构设计工艺流程的防腐蚀设计机械加工的防腐蚀设计1.制浆造纸设备发生腐蚀时一般从哪些方面去分析?蒸煮设备机械制浆设备漂白系统造纸设备碱回收设备。