第5章局部腐蚀.ppt

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1、第第5章章 局部腐蚀局部腐蚀 5.1 电偶腐蚀电偶腐蚀 5.2 点蚀点蚀 5.3 缝隙腐蚀与丝状腐蚀缝隙腐蚀与丝状腐蚀 5.4 晶间腐蚀晶间腐蚀 5.5 选择性腐蚀选择性腐蚀 5.6 应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀局部腐蚀与全面腐蚀的比较局部腐蚀与全面腐蚀的比较全面腐蚀：均匀腐蚀，腐蚀分布于金属整个表全面腐蚀：均匀腐蚀，腐蚀分布于金属整个表面，使金属变薄。阴、阳极面积非常小，微阴极面，使金属变薄。阴、阳极面积非常小，微阴极和微阳极的位置是变幻不定的，整个金属表面在和微阳极的位置是变幻不定的，整个金属表面在溶液中都处于活化状态。溶液中都处于活化状态。局部腐蚀：腐蚀仅局限或集中在金属的某一特局部

2、腐蚀：腐蚀仅局限或集中在金属的某一特定部位。阳极和阴极区一般是截然分开的，其位定部位。阳极和阴极区一般是截然分开的，其位置容易区分和辨别。腐蚀电池中的阳极溶解反应置容易区分和辨别。腐蚀电池中的阳极溶解反应和阳极区腐蚀剂的还原反应在不同区域发生。和阳极区腐蚀剂的还原反应在不同区域发生。5.1.1 电偶腐蚀电偶腐蚀 (galvanic corrosion)电偶腐蚀（接触腐蚀）：当两种金属或合金在腐蚀介质中相电偶腐蚀（接触腐蚀）：当两种金属或合金在腐蚀介质中相互接触时，电位较负的金属或合金比单独处于腐蚀介质中时互接触时，电位较负的金属或合金比单独处于腐蚀介质中时腐蚀速度增大，而电位较正的金属腐蚀速度

3、较小，称为电偶腐蚀速度增大，而电位较正的金属腐蚀速度较小，称为电偶腐蚀。腐蚀。电偶腐蚀现象中，电位较负的阳极金属腐蚀速度电偶腐蚀现象中，电位较负的阳极金属腐蚀速度增大的效应，称为电偶腐蚀效应；而电位较正的增大的效应，称为电偶腐蚀效应；而电位较正的阴极性金属速度较小的效应称为阴极保护效应。阴极性金属速度较小的效应称为阴极保护效应。当两种不同的金属在同一电解液中组成电偶时，两当两种不同的金属在同一电解液中组成电偶时，两者都发生极化，它们各自重新以一种新的腐蚀速度进者都发生极化，它们各自重新以一种新的腐蚀速度进行腐蚀。其腐蚀电位、极化参数和腐蚀速度是变化的。行腐蚀。其腐蚀电位、极化参数和腐蚀速度是变

4、化的。例如：观察两块表面积相同的金属例如：观察两块表面积相同的金属M1、M2放在同一放在同一酸性介质中电偶腐蚀前后极化情况。可以看出电位较酸性介质中电偶腐蚀前后极化情况。可以看出电位较负的阳极性金属腐蚀速度增大，而阴极性金属腐蚀速负的阳极性金属腐蚀速度增大，而阴极性金属腐蚀速度减小。度减小。5.1.2 电偶腐蚀原理电偶腐蚀原理电偶腐蚀效应：电偶腐蚀效应：11,11,1corrgcorrcgcorraIIIIIII 该公式表示，两种金属相接触后，阳极性金属溶解速该公式表示，两种金属相接触后，阳极性金属溶解速度比金属单独存在时增加的倍数。度比金属单独存在时增加的倍数。越大，则电偶腐蚀越大，则电偶腐

5、蚀越严重。越严重。5.1.3 宏观腐蚀电池对微观腐蚀电池的影响宏观腐蚀电池对微观腐蚀电池的影响铝、铝、镁镁等等金金属属的的负负差差异异效效应应5.1.4 影响电偶腐蚀的因素影响电偶腐蚀的因素RSPSPIaaccacg阴、阳极金属面积、化率阴、阳极金属的平均极、阴、阳极金属稳定电位、之间流过的静电流构成电偶腐蚀后两电极acSSPPIacccg（1）金属材料的电位差值）金属材料的电位差值 电偶腐蚀与相互接触的金属在溶液中的电位有关，电偶腐蚀与相互接触的金属在溶液中的电位有关，因此构成了宏观腐蚀原电池，组成电偶的金属的因此构成了宏观腐蚀原电池，组成电偶的金属的电位差是电偶腐蚀的推动力。电位差是电偶腐

6、蚀的推动力。在判断电偶腐蚀发生的倾向时，常应用电偶序来在判断电偶腐蚀发生的倾向时，常应用电偶序来判断不同金属材料接触后的电偶腐蚀倾向。判断不同金属材料接触后的电偶腐蚀倾向。电偶序是在具体的腐蚀介质中，金属和合金稳定电偶序是在具体的腐蚀介质中，金属和合金稳定电位的排序表。电位的排序表。值得注意的是，电偶序只能反映一个腐蚀值得注意的是，电偶序只能反映一个腐蚀发生的倾向，不能表示出实际的腐蚀速率。发生的倾向，不能表示出实际的腐蚀速率。另外，电偶序因介质条件不同而异，所以另外，电偶序因介质条件不同而异，所以电偶序总是要规定在什么电偶序总是要规定在什么环境环境中才适用。中才适用。（2）极化作用）极化作用

7、 一方面，如不锈钢与碳钢偶接，不锈钢的钝化使一方面，如不锈钢与碳钢偶接，不锈钢的钝化使不锈钢的阳极极化率大幅度提高，从而使碳钢的不锈钢的阳极极化率大幅度提高，从而使碳钢的腐蚀速度大大加速。腐蚀速度大大加速。另一方面，如在海水中不锈钢与铝组成的电偶组另一方面，如在海水中不锈钢与铝组成的电偶组成的电偶相比铜与铝组成的电偶颠覆使得加速作成的电偶相比铜与铝组成的电偶颠覆使得加速作用小。这两对电偶的电位差值相差不大，而前者用小。这两对电偶的电位差值相差不大，而前者的阴极极化率和阳极极化率都很大，电偶腐蚀效的阴极极化率和阳极极化率都很大，电偶腐蚀效应小。应小。电偶体系的电偶体系的欧姆电阻欧姆电阻也会对电偶

8、电流产生影响。电也会对电偶电流产生影响。电偶腐蚀主要发生在相互接触的两者的边线附近，而偶腐蚀主要发生在相互接触的两者的边线附近，而在远离边缘的区域，其腐蚀程度要轻得多。这就是在远离边缘的区域，其腐蚀程度要轻得多。这就是因为电流流动要克服电阻的作用。因为电流流动要克服电阻的作用。在蒸馏水中，电流的有效距离只有几厘米，使阳极在蒸馏水中，电流的有效距离只有几厘米，使阳极在结合部位腐蚀形成深的沟槽；在结合部位腐蚀形成深的沟槽；在海水中，电流有效距离可达几十厘米，阳极电流在海水中，电流有效距离可达几十厘米，阳极电流分布较宽，腐蚀比较均匀。分布较宽，腐蚀比较均匀。3、阴、阳极面积比例的影响、阴、阳极面积比

9、例的影响 如果电偶腐蚀系统是阴极控制，阳极面积的增大对于总的如果电偶腐蚀系统是阴极控制，阳极面积的增大对于总的腐蚀速率没有什么影响，但是阴极面积的变化有显著的影腐蚀速率没有什么影响，但是阴极面积的变化有显著的影响。响。尤利格腐蚀手册（第二版）尤利格腐蚀手册（第二版）P102 如电偶腐蚀受氧的扩散控如电偶腐蚀受氧的扩散控制，同时忽略阴极金属上制，同时忽略阴极金属上的阳极溶解。的阳极溶解。)1(12,1SSiiLa 如电偶腐蚀受活化控制，同时忽略阴极金属上的如电偶腐蚀受活化控制，同时忽略阴极金属上的阳极溶解和阳极金属上的阴极反应。阳极溶解和阳极金属上的阴极反应。CACaPPPBBAAI,)ln(l

10、n12,1 I1.a与与（A2/A1)对数之间呈对数之间呈线性关系。线性关系。习题：习题：5个铁铆钉，每个的总暴露面积为个铁铆钉，每个的总暴露面积为3.2cm2,插入暴插入暴露面积为露面积为7430cm2的铜板中，此板浸入充空气的搅拌着的铜板中，此板浸入充空气的搅拌着的电解液中。已知该溶液中未铆接时的铁以的电解液中。已知该溶液中未铆接时的铁以0.165mm/a的速度腐蚀。的速度腐蚀。（1）问铆接后铁铆钉的腐蚀速度多大（）问铆接后铁铆钉的腐蚀速度多大（mm/a）？）？（2）若同样尺寸的）若同样尺寸的5个铜铆钉插入同样尺寸的铁板，问个铜铆钉插入同样尺寸的铁板，问铁板的腐蚀速度多大？铁板的腐蚀速度多大？电偶腐蚀的控制电偶腐蚀的控制1.避免由异种金属或合金相互接触形成电偶；规定避免由异种金属或合金相互接触形成电偶；规定不同金属相接触时，金属间的电位差在不同金属相接触时，金属间的电位差在0.25V以下以下时允许组合。时允许组合。2.避免大阴极和小阳极面积比的组合。避免大阴极和小阳极面积比的组合。3.施工中不同金属的联接处或接触面采取绝缘措施，施工中不同金属的联接处或接触面采取绝缘措施，如垫圈或垫片等。如垫圈或垫片等。4.采用电化学保护方法。采用电化学保护方法。