内容发布更新时间 : 2024/11/16 15:26:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
一、绪论
1.金属腐蚀：是金属在周围介质（通常是液体或气体）的作用下，由于它们之间所产生的化学、电化学反应，或者物理溶解作用而引起的破坏或变质。
2.材料腐蚀：是材料受环境介质的化学、电化学和物理溶解作用而产生的破坏或变质的现象。
3.八大局部腐蚀形态指：点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳、氢脆。 4.具有代表性的研究腐蚀经济损失的有Uhlig估算、Hoar报告和NBS/BCL模型。 5.材料腐蚀的分类
腐蚀一般可以按照腐蚀过程的历程、破坏形式、腐蚀环境及腐蚀温度风味四大体系，个体系之间并不孤立，往往是相互联系的。
（1）根据腐蚀过程的历程分类：a.化学腐蚀 b.电化学腐蚀 c.物理溶解腐蚀 （2）根据腐蚀破坏形式分类：a.全面腐蚀 b.局部腐蚀 （3）格局腐蚀环境分类：a.干腐蚀 b.湿腐蚀
（4）根据腐蚀的温度分类a.常温腐蚀 b.高温腐蚀 6.化学腐蚀与电化学腐蚀的区别和联系是什么？
区别 ：化学腐蚀是金属表面的原子与氧化剂直接接触发生氧化还原反应而形成腐蚀产物点在在金属和氧化剂之间直接传递，无腐蚀电流产生。而电化学腐蚀是腐蚀反应过程中至少有一个阳极反应和一个阴极反应，在反应过程中发生电荷转移，伴有电流产生。
联系：都是金属与介质间发生氧化还原反应而产生的腐蚀现象。 7.材料的腐蚀控制方法：
（1）正确选材和防腐蚀设计；
（2）电化学保护，包括阳极保护、阴极保护；
（3）改变腐蚀环境，如：温度和流速、介质处理、应力、缓蚀剂； （4）材料与腐蚀环境隔绝处理。 二、材料腐蚀的电化学理论基础
1.电极电位：电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电层两侧的电位差，极为电极电位，又称为绝对电极电位。
2.极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显著偏离了未通电时的电路电位（平衡电位或非平衡稳定电位）的现象通常称为极化。
3.过电位：某一极化电流下发生的电极电位E偏离于元电极平衡电位Ee变化值的绝对值称为该电极反应的过电位，用希腊字母η表示。
4.钝化现象：金属或合金在一定条件下，或经过一定的处理，失去了原来的化学活性，其腐蚀速率明显降低的现象；
5.钝化膜：如果金属由于同介质作用的结果而在表面上形成能抑制金属溶解过程的电子导体膜，而膜本身在介质中的溶解速率又很小，以致它能使得金属的阳极溶解速率保持在很小的数值，则称这层表面膜为钝化膜。
钝态区 6.活泼金属在水溶液中不能被电沉积出来，原因是其电位比氢的电位负。 7.氧浓差电池中低氧区为阳极，高氧区为阴极。
腐8.合金元素及杂质对金属析氢腐蚀影响较大，对吸氧腐蚀影响较小。 蚀区9.只有当电极上仅有一个电极反应，且外电流为零时的电极电位，即该反
应的平衡电位，极化的绝对值才与该电极反应的过电位值相等。 10.电位-PH图绘制原理及电位-Ph图的应用、局限性，并结合图说明问题。
免蚀区 1）绘图原理：a、列出有关物质的各种存在状态以及它们的标准生成自由能或标准化学位值。b、列出各种有关物质间可能发生的化学反应平衡方程式，并计算相应的电位或PH表达式。位于相对电极电位的规定一致，把 电极反应列成氧化的形式。c、在电位-PH图坐标图上画出各种反应对
Fe-H2O的电位—PH图 应的平衡线，最后汇总得到综合的电位-PH图。
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2）应用：a、预测反应自发方向，从热力学上判断材料腐蚀的趋势；b、估计腐蚀产物成分；c、预测减缓或防止腐蚀的环境因素，选择控制材料腐蚀的途径。
如图所示：I腐蚀区：该区域内，固态金属不稳定，随时都可能被腐蚀，而可溶离子和络合离子是稳定的；II免蚀区：该区域内，金属在热力学上出于稳定态，ph改变不会导致金属腐蚀；III钝化区：在该区域，金属经过腐蚀在其表面形成保护膜，使金属腐蚀停止或腐蚀速率变得很低。
3)局限性：a、不能体现复式反应的速率；b、没有考虑其他产物对平衡的影响；c、认为ph值分布是均匀的，实际上，材料表面ph分布不均；d、没考虑钝化膜的稳定性。
10.材料发生腐蚀的热力学条件：材料的氧化还原反应的平衡电极电位比氧化剂反应的平衡电极电位低时，材料的腐蚀就会自发进行，否则不会发生腐蚀。 11.腐蚀的电极过程
A、阳极过程：金属溶解，同时在金属上留下等量的自由电子。 B、电子的流动：电子从阳极流向阴极，形成回路。
C、阴极过程：溶液中的某些离子、原子、分子在阴极发生还原反应，中和掉从阳极流入的电子。 12.腐蚀电池按电极的大小分为两类，分别为:
A、宏观腐蚀电池：利用肉眼可以分辨出电极极性，而且阴极区和阳极区长时间保持稳定，会产生明显的局部腐蚀。典型的宏观腐蚀包括：异种金属构成的腐蚀电池和浓差电池。
B、微观腐蚀电池：是肉眼难于变出电极的极性，但确实存在氧化还原反应过程的原电池。微观电池主要有：由化学成分不均匀、金属组织不同或结构不均匀性、金属表面物理状态不均匀、金属表面膜不完整引起的为电池。 13.极化类型
阳极极化：电流通过电极时阳极电位朝正的方向变化的现象。 阴极极化：电流通过电极是，阴极电位朝负的方向变化的现象。
无论是阳极极化还是阴极极化，最终是使腐蚀电池两极电位差减小，导致通过腐蚀电池减弱，降低腐蚀速率。腐蚀电池的原始电位差，即阴极与阳极的平衡电位差，是金属发生腐蚀的原始驱动力，而决定金属腐蚀过程中腐蚀速率的主要因素是极化作用。
阳极极化的产生原因：a活化极化b浓差极化c电阻极化
阴极极化的产生原因：a阴极电化学极化（阴极活化极化）b阴极浓差极化
14.氢去极化腐蚀：溶液中的氢离子作为去极化剂，在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进行而引起的腐蚀，也称为析氢腐蚀。
+-原理:⑴金属发生析氢腐蚀时，阴极反应2H+2e→H2。
才能发生析氢腐蚀。PH=7时，氢电极的平衡电位E氢=-0.414V， ⑵当阳极金属电位较氢电极的平衡电位低时，
当金属的阳极电位E 析氢腐蚀步骤：⑴水化氢离子迁移、对流、扩散并在电极表面脱水； ⑵氢离子放电产生原子态氢； ⑶氢原子成对结合成氢分子； ⑷电极表面的氢分子通过扩散，聚集成氢气从表面逸出。 15.析氢过电位：指在一定电位密度下，氢的析出电位与平衡电位之差。用ηH表示。 ηH=EH'-EH 分类：高析氢过电位、中析氢过电位、低析氢过电位 在阴极上，析氢过电位越大，氢去极化腐蚀越困难，而且腐蚀速率越低。P32图2.14 。 16.析氢腐蚀主要特点 ⑴阴极材料性质对腐蚀速率影响很大（析氢过电位）； ⑵溶液流动状态对腐蚀速率影响较小； ⑶阴极面积增加，腐蚀速率加快； ⑷氢离子浓度、温度的升高可以加快析氢腐蚀。 降低或防止析氢腐蚀的方法： ⑴减小或消除金属中析氢过电位小的阴极性杂质； ⑵加入析氢过电位小的阴极性杂质； 2 ⑶佳啊如缓蚀剂、减小阴极面积、增大析氢过电位； -2-⑷降低活性阴离子成分，如Cl、S 17.氧去极化腐蚀：氧在腐蚀电极的阴极上进行离子化反应，因而这类腐蚀统称为氧去极化腐蚀，也称为吸氧腐蚀。 吸氧腐蚀的必要条件： ⑴溶液中必须有氧存在； ⑵腐蚀电池中金属阳极的电位必须低于溶液中氧的还原反应电位，即：EM＜EH -- 中性、碱性溶液中，阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH； +- 酸性溶液中，阴极氧的还原反应：O2+4H+4e→2H2O 注意：氧去极化腐蚀比氢去极化腐蚀更容易进行，因为在相同的条件下，EO＞EH，且无论在酸性、中性、碱性电解质溶液中，只要有氧存在，就可以发生吸氧腐蚀。 吸氧腐蚀的特征： ⑴无论在酸性、中性、碱性电解质溶液中，只要有氧存在，就可以优先发生吸氧腐蚀； ⑵氧在稳态扩散时，其氧去极化速率受氧浓差极化的控制； ⑶氧具有双重作用，对易钝化金属可能起到腐蚀剂的作用，也可能起到阻滞作用。 19..氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀比较 比较项目 去极化剂 去极化剂浓度 阴极控制类型 氢去极化腐蚀 氢离子 很大 氢气 氧去极化腐蚀 氧气 很小 水或氢氧根离子 比较项目 腐蚀控制类型 合金元素或杂质影响 腐蚀速率影响 氢去极化腐蚀 阴极活化 显著 较大 氧去极化腐蚀 浓差极化 较小 较小 20.金属及合金阳极钝化极化曲线 ⑴AB段为活化区 此阶段阳极过程阻滞小，且腐蚀电流随电极电位升高而增大。 Ept ⑵BC段为活化—钝化过渡区 Ipp为致钝电流密度，Epp为致钝电位。此阶段腐蚀电流密度随电位升高而逐渐减小。 ⑶CD段为钝化区 此阶段在Ep—Ept电位区间内电流密度Ip保持Ep 不变，Ip为维钝电流。 ⑷DE段为过钝化区 当E>Ept时，腐蚀电流逐渐增大。Ept为过钝Epp 化电位。 21.金属或合金的自钝化：在没有任何外加极化的情况下，由于腐蚀介质的氧化剂的还原引起的金属或合金的钝化，称为金属或合金的自Ip Ipp 钝化。 22.金属或合金的腐蚀电位能否落在钝化区，取决于钝化区范围大小和阴极极化曲线的形状和位置。P42图2.21 ⑴阴极曲线与阳极极化曲线在活化区有一个交点。此时，实测曲线与理论真是曲线形状相似，出现活化腐蚀。 ⑵阴极曲线与阳极极化曲线在钝化区、活化区及二者之间曲线某处有交点，此时金属及合金可能处于活化态或钝化态。 ⑶阴极曲线与阳极极化曲线在钝化区有一个交点，此时，金属及合金厨卫稳定钝态，发生自钝化。 金属或合金腐蚀系统中的致钝电流越小，致钝电位越低越易发生钝化。 23.钝化膜的破坏 -⑴化学、电化学因素引起的破坏：介质中有或人为加入活性阴离子，如Cl,促进钝化膜破话。 ⑵机械因素引起的破坏：a、机械碰撞电极表面；b、膜厚增加，内应力增大，膜破损；c、膜的介电性质引起的。 三、金属材料的腐蚀理论 1.全面腐蚀：腐蚀发生在全部或大部分面积上，生成或不生成腐蚀产物膜。分类：无膜腐蚀、成膜腐蚀。 2.点蚀：金属大部分表面不发生腐蚀或腐蚀轻微，但局部地方出现腐蚀小孔并深入到金属内部的腐蚀形态。 3.腐蚀的发生条件和特征 条件：a、材料：具有自钝化特性；b、介质：有氧化剂和活性阴离子同时存在的介质。 3