金屬材料的電偶腐蝕綜述

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1、金屬材料的電偶腐蝕王俊摘要：電偶腐蝕，是指當(dāng)兩種或者兩種以上不同金屬在導(dǎo)電介質(zhì)中接觸后，由于各自電極電位不同而構(gòu)成腐蝕原電池。電偶腐蝕是一種普遍存在的且危害極大的腐蝕形成，它廣泛地存在石油、天然氣、船舶、航空和建筑工業(yè)等行業(yè)中，一旦發(fā)生則極有可能造成嚴(yán)重的損失。本文針對金屬材料的電偶腐蝕從其腐蝕原理、影響因素、控制方法及腐蝕評定進(jìn)行綜述。并展望了金屬材料的電偶腐蝕的研究發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：金屬接觸；電偶腐蝕；電位差1、前言現(xiàn)代社會中，金屬材料的應(yīng)用及其廣泛，已然涉及到方方面面，這種情況下，研究金屬材料的腐蝕及其防護(hù)就成為了一項重要任務(wù)。金屬在其使用過程

2、中或多或少會產(chǎn)生各種各樣的腐蝕，如若防范不當(dāng)會造成金屬材料在其使用壽命結(jié)束之前就產(chǎn)生破壞，特別是在航空等國防領(lǐng)域，金屬材料的腐蝕引起的后果是災(zāi)難性的，所以，針對金屬材料的腐蝕及其防護(hù)的研究日益重要。2、電偶腐蝕的原理2.1概述由于腐蝕電位不同，造成同一介質(zhì)中異種金屬接觸處的局部腐蝕，就是電偶腐蝕（galvaniccorrosion），亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。當(dāng)兩種或兩種以上不同金屬在導(dǎo)電介質(zhì)中接觸后，由于各自電極電位不同而構(gòu)成腐蝕原電池，電位較正的金屬為陰極，發(fā)生陰極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程受到抑制;而電位較負(fù)的金屬為陽極，發(fā)生陽極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程

3、加速。它是一種危害極為廣泛和可能產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失的腐蝕形式，廣泛地存在于船舶、油氣、航空、建筑工業(yè)和醫(yī)療器械中。它會造成熱交換器、船體推進(jìn)器、閥門、冷凝器與醫(yī)學(xué)植入件的腐蝕失效，是一種普遍存在的腐蝕類型。可以是金屬與金屬，也可以是金屬與導(dǎo)電的非金屬材料（如石墨纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料）在介質(zhì)中形成回路，形成電偶腐蝕[1]。電偶腐蝕往往會誘發(fā)和加速應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆等其他各種類型的局部腐蝕，從而加速設(shè)備的破壞。兩種或兩種以上不同電極電位的金屬處于腐蝕介質(zhì)內(nèi)相互接觸而引起的電化學(xué)腐蝕，又稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。電偶腐蝕原理見圖1。發(fā)生電偶腐蝕時,電極

4、電位較負(fù)的金屬通常會加速腐蝕，而電極電位較正的金屬的腐蝕則會減慢。合金中呈現(xiàn)不同電極電位的金屬相、化合物、組分元素的貧化或富集區(qū)，以及氧化膜等也都可能與金屬間發(fā)生電偶現(xiàn)象，鈍化與濃差效應(yīng)也會形成電偶型的腐蝕現(xiàn)象，這些微區(qū)中的電偶現(xiàn)象通常稱為腐蝕微電池，不稱作電偶腐蝕。在工程技術(shù)中，不同金屬的組合是不可避免的，幾乎所有的機(jī)器、設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)件都是由不同的金屬材料部件組合而成，電偶腐蝕非常普遍。利用電偶腐蝕的原理可以采用賤金屬的犧牲對有用的部件進(jìn)行犧牲陽極陰極保護(hù)。2.2電偶腐蝕條件及電動序不同接觸金屬產(chǎn)生電偶腐蝕必須具備三個條件：（1）、具有不同腐蝕電

5、位的材料；（2）、存在離子導(dǎo)電支路；（3）、存在電子導(dǎo)電支路。電動序是金屬標(biāo)準(zhǔn)電極電位按大小排列的順序，它體現(xiàn)了純金屬與其離子在介質(zhì)中的平衡電位的大小，它的大小可以衡量金屬被氧化脫離金屬表面進(jìn)入溶液的難易程度，是金屬腐蝕的熱力學(xué)判據(jù)，金屬的電動序越小，就越容易離子化進(jìn)而擴(kuò)散進(jìn)入溶液中，也就越容易腐蝕[2]。因為根據(jù)電偶序即可判斷金屬在某一特定介質(zhì)中的相對腐蝕傾向，也就是說電偶序是電偶腐蝕傾向的熱力學(xué)依據(jù)[3]，但是電偶序也只是給出一種腐蝕傾向而不能肯定電偶腐蝕一定發(fā)生也不能判斷腐蝕速率的大小，例如Mansfeld通過研究鋁合金與不同金屬在模擬海水溶液

6、中的電偶腐蝕行為表明電動序基本能夠準(zhǔn)確預(yù)測電偶腐蝕發(fā)生的方向，但電偶腐蝕的速率取決于金屬本身結(jié)構(gòu)及在海水中的電化學(xué)行為[3]。2.3電偶腐蝕機(jī)理闡釋電偶腐蝕的原理以下面的內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管為例。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管是通過冷滾壓復(fù)合技術(shù),將內(nèi)管為不銹鋼，外管鍍鋅鋼管復(fù)合而成。它分成：(1)適量復(fù)合：復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量大于25μ，復(fù)合強(qiáng)度為大于0.2MPa；(2)過盈復(fù)合：復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量5～25μ，復(fù)合強(qiáng)度為2～4Mpa；(3)過量復(fù)合：復(fù)合界面接合距離用電子顯微鏡測量小于5μ，復(fù)合強(qiáng)度為大于4Mpa。電位差電位較正的“不銹

7、鋼管”和電位較負(fù)的“碳鋼管”偶接，“不銹鋼管”呈陰極，“碳鋼管”呈陽極，二者的電位差越大則電偶腐蝕傾向愈大。形成電子通道經(jīng)導(dǎo)線連接或直接接觸后形成電子通道?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子到達(dá)“不銹鋼管”表面被腐蝕劑吸收(內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，沒有電解質(zhì)成為離子通道"面積")。金屬間接觸區(qū)兩種金屬的接觸區(qū)有電解質(zhì)覆蓋或浸沒?！疤间摴堋敝械蔫F失去的電子形成離子進(jìn)去溶液，“不銹鋼管”表面的電子被電解質(zhì)中的腐蝕劑（如空氣中的氧）拿走。電解質(zhì)成為離子通道。內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，沒有電解質(zhì)成為離子通道；沒有鐵失去的電子形成離子進(jìn)去溶液；只有兩金屬電位差。因此，沒有形成電

8、偶腐蝕。1、電偶腐蝕的影響因素3.1陰、陽極面積比的影響偶對中的陰極和陽極的面積的相對大小，對腐蝕速度影響很