金屬腐蝕原理ppt課件.ppt

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1、Chapter2金屬腐蝕原理Section2.1金屬腐蝕概述1.1金屬的腐蝕過程金屬材料+腐蝕介質(zhì)→腐蝕產(chǎn)物H+(包括各種酸)－析氫腐蝕O2－吸氧腐蝕CO2－二氧化碳腐蝕H2S－硫化氫腐蝕細(xì)菌(SRB)－微生物腐蝕H2O是一種載體，而Cl-是促進(jìn)劑。通常的腐蝕性物質(zhì)：1金屬為什么很容易受腐蝕？從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，是因?yàn)榻饘偬幱诓环€(wěn)定狀態(tài)，有與周圍介質(zhì)發(fā)生作用轉(zhuǎn)變成金屬離子的傾向。在熱力學(xué)上，可以用進(jìn)行相應(yīng)的腐蝕反應(yīng)時(shí)吉布斯函數(shù)變?chǔ)來衡量。金屬礦物(氧化物、硫化物等)純金屬金屬冶煉吸收能量金屬腐蝕釋放能量能量的差異是

2、產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)的推動(dòng)力，而腐蝕過程就是釋放能量的過程。伴隨著腐蝕過程的進(jìn)行，將導(dǎo)致腐蝕體系自由能的減少，故它是一個(gè)自發(fā)過程。2化學(xué)腐蝕：?jiǎn)渭冇捎诨瘜W(xué)作用而引起的腐蝕。如高溫腐蝕和無導(dǎo)電性的非水溶液中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，由電化學(xué)氧化還原作用而引起的腐蝕。金屬在大氣、土壤、海水中、人體內(nèi)以及絕大多數(shù)工業(yè)介質(zhì)中的腐蝕都是電化學(xué)腐蝕。陰極陽極e還原反應(yīng)氧化反應(yīng)31.2金屬腐蝕速度的表示方法(1)重量指標(biāo)vg：?jiǎn)挝幻娣e、單位時(shí)間內(nèi)的重量損失(失重)。vg=----------(g·m-2·h-1)w0

3、-ws·t重量指標(biāo)深度指標(biāo)電流指標(biāo)非均勻腐蝕（腐蝕深度和腐蝕面積）均勻腐蝕（平均腐蝕速率）4(3)電流指標(biāo)ia：金屬電化學(xué)腐蝕過程的陽極電流密度?？梢杂梅ɡ诙蓪㈦娏髦笜?biāo)和重量指標(biāo)聯(lián)系起來。ia=----?vg?26.8?10-4(A/cm-2)nAA：摩爾質(zhì)量；n：離子電荷數(shù)。(2)深度指標(biāo)vL：?jiǎn)挝粫r(shí)間、單位面積的金屬厚度的減少。vL=-------------------?10=------------(mm·a-1)vg?24?3651002?ρvg?8.76ρ(g·cm-3)我國部頒標(biāo)準(zhǔn)：vL≤0.0

4、76mm/a5Section2.2腐蝕原電池2.1腐蝕原電池金屬在電解質(zhì)中的腐蝕，是以電化學(xué)腐蝕的機(jī)理進(jìn)行的，即在金屬表面形成了腐蝕原電池。腐蝕原電池定義：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對(duì)外界做有用功的短路原電池。腐蝕原電池包括三個(gè)基本過程：陽極過程、陰極過程、電流流動(dòng)。6(1)陽極過程：金屬的溶解，以金屬離子的形式進(jìn)入介質(zhì)，并將電子留在金屬表面。M→Mn++ne(2)陰極過程：從陽極流過來的電子被電解質(zhì)中能夠吸收電子的氧化性物質(zhì)D(稱為去極化劑)接收，通常為O2、H+。D+ne-→[D·ne](3)電流的流動(dòng)：在金

5、屬內(nèi)部（相當(dāng)于短接的導(dǎo)線）以電子為載體，電流由正極流向負(fù)極；電解質(zhì)中以帶電粒子為載體，由陽極流向陰極（負(fù)極→正極），構(gòu)成一個(gè)電流回路。7陽極區(qū)(負(fù)極)陰極區(qū)(正極)iMn+DD·nenene電解質(zhì)φ低φ高eM-ne+ne金屬基體三個(gè)過程既相互獨(dú)立又互相依存，任何一個(gè)過程受到抑制，整個(gè)腐蝕過程都將受到抑制。以上三個(gè)過程構(gòu)成了一個(gè)完整的腐蝕電池過程。一般金屬的腐蝕破壞集中于陽極區(qū)，陰極區(qū)一般為金屬中電位較正的雜質(zhì)，不會(huì)發(fā)生可察覺的金屬損失。8注意：電化學(xué)腐蝕發(fā)生的本質(zhì)原因在于電解質(zhì)中存在可以氧化金屬的氧化性物質(zhì)，即去

6、極化劑，與金屬構(gòu)成了熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。腐蝕原電池的特點(diǎn)：(1)導(dǎo)致金屬材料的溶解、破壞；(2)不能對(duì)外界作有用功；(3)腐蝕反應(yīng)釋放出來的化學(xué)能全部以熱能的形式耗散掉；(4)腐蝕反應(yīng)以最大程度的不可逆方式進(jìn)行。注意：有一些原電池，盡管其中的氧化還原反應(yīng)的結(jié)果也會(huì)導(dǎo)致金屬材料的破壞，但由于它可以提供有用功，仍然不能叫做腐蝕電池。92.2腐蝕原電池的類型(1)宏觀腐蝕電池：由肉眼可見的電極構(gòu)成。a)異金屬接觸電池：兩種具有不同電極電位的金屬或合金互相接觸（或用導(dǎo)線連接），并處于電解質(zhì)中時(shí)，電位較負(fù)的金屬遭受腐蝕，而電

7、位較正的金屬卻得到保護(hù)，這種腐蝕電池稱為“腐蝕電偶”。b)濃差電池：鹽濃差電池、氧濃差電池?？筛鶕?jù)能斯特方程初步判斷各電極電位的高低，確定陰、陽極。一般氧濃度高的區(qū)域電位較正，氧濃度低的區(qū)域電位較負(fù)，遭受腐蝕。c)溫差電池：一般高溫部分為陽極，低溫部分為陰極。10(2)微觀腐蝕電池：由于金屬表面電化學(xué)不均勻性引起。a)化學(xué)成分的不均勻性：如雜質(zhì)等。b)組織結(jié)構(gòu)的不均勻性：如晶界、晶體缺陷等。c)物理狀態(tài)的不均勻性：如應(yīng)力狀態(tài)等。d)金屬表面膜的不完整性：如沉淀膜、鈍化膜等。112.3共軛體系與腐蝕電位(1)平衡體

8、系與平衡電極電位電化學(xué)中，平衡體系專指單一的電極反應(yīng)體系，即電極系統(tǒng)中只有一個(gè)電極反應(yīng)的體系。其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)為平衡狀態(tài)。ZnZnSO4ZnZnSO4+++eeeeee+++[Zn2+·2e]+nH2O[Zn(H2O)n]2++2eiaic12平衡狀態(tài)下，電極反應(yīng)的陽極反應(yīng)速度ia與逆向進(jìn)行的陰極反應(yīng)速度ic相等，即沒有凈的電極反應(yīng)(ia=ic=i0)，宏觀上電極反應(yīng)沒有進(jìn)行