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1、材料科学与工程学院毕业论文小论文吉林化工学院材料科学与工程学院毕业论文小论文不同金属材料酸碱介质腐蚀研究Different metal materials under the acid and alkali medium corrosion research学生学号： 10150111 学生姓名： 宋 扬 专业班级： 材料化学1001 指导教师： 张福胜 职 称： 教 授 起止日期： 2014.2.242014.6.18 吉 林 化 工 学 院Jilin Institute of Chemical Technology9不同金属材料酸碱介质腐蚀研究宋扬，张福胜 指导教师：张福胜（1963-），
2、男，吉林东丰人，吉林化工学院教授，从事液晶材料，介孔二氧化硅等方面的研究，联系电话0432-3083092. （材料科学与工程学院，材料化学1001）摘要：材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。从日常生活到交通运输、机械、化工、冶金，从尖端科学技术到国防工业，凡是用到材料的地方，都不同程度的存在着腐蚀问题。本文即在于研究不同金属材料在酸碱介质下的耐腐蚀率，以达到减少金属浪费的目的。关键词：腐蚀机理；金属防护；酸碱介质0 引 言材料腐蚀问题遍及国民经济的各个领域。从日常生活到交通运输、机械、化工、冶金，从尖端科学技术到国防工业，凡是使用到材料的地方，都不同程度地存在着腐蚀问题1。腐蚀给社会带来巨大
3、的经济损失，造成了灾难性事故，耗竭了宝贵的资源与能源，污染了环境，阻碍了高科技的正常发展2。而金属材料是人类历史上应用最为广泛，作用最为明显的材料之一，对推动社会进步与文明发展做出了巨大的贡献。进入工业化社会的今天，金属材料在酸碱介质中的腐蚀与防护则是工业生产是否安全、国民经济是否能稳健发展的不可回避的关键性问题。本论文即在于研究不同金属材料在酸碱介质下的腐蚀与防护，探讨如何减少金属腐蚀所产生的浪费3。金属的电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏。任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反应，并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一
4、起。阳极反应是金属离子从金属转移到介质中和放出电子的过程，即阳极氧化过程。相对应的阴极反应便是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子的还原过程。例如碳钢在酸中腐蚀时，在阳极区铁被氧化成Fe2+离子，所放出的电子自阳极（Fe）流自钢中的阴极（Fe3C）上被H+离子吸收而还原成氢气，即： 阳极反应：FeFe2+2e 阴极反应：2H+2eH2 总反应： Fe+2H+Fe2+H2由此可见，与化学腐蚀不同，电化学腐蚀的特点在于它的腐蚀历程可分为两个相对独立并且可同时进行的过程。由于在被腐蚀的金属表面上一般具有隔离的阳极区和阴极区，腐蚀反应过程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。这种
5、因电化学腐蚀而产生的电流与反应物质的转移可通过法拉第定律定量的联系起来。由上所述，电化学腐蚀的机理，实际上是一个短路了的伽伐尼（Galvani）原电池的电极反应的结果，这种原电池又称为腐蚀原电池。电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀。金属在各种电解质水溶液中，在大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀皆属此类。电化学作用既可单独造成金属腐蚀，也可和机械作用、生物作用共同导致金属的腐蚀。当金属同时受到电化学作用和固定拉应力作用时，将发生应力腐蚀破裂。应力腐蚀破裂的例子很多，例如碱液蒸发器的腐蚀，奥氏体不锈钢在含氯物水溶液的高温环境中非常容易发生应力腐蚀破裂。在高温减水溶液、常温的硫化氢、含连多硫酸的水溶
6、液、高温高压水、高温的硫化物纸浆制造业等介质中，奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂已成为工业上的问题。金属在交变应力和电化学的共同作用下，将产生腐蚀疲劳（例如螺旋桨轴、泵轴的腐蚀）。金属的疲劳极限因此大为降低，固可过早的破裂。金属若同时受到电化学和机械磨损作用、则可发生磨损腐蚀。例如管道弯头处和热交换器管束进口段因受液体湍流的作用而发生冲击腐蚀；又如告诉旋转的螺旋桨和泵的叶轮由于在高速流体的作用下产生了所谓空穴。空穴会周期性的产生和消失，当它消失时，因周期高压形成很大压力差。在靠近空穴的金属表面发生“水锤”作用，破坏了金属表面的保护膜，加快了金属的腐蚀，故称为“空穴”或“空化”腐蚀。1 试验设计1.1
7、 试验试样表1.1 实验仪器一览表序号仪器名称型号数量厂家1恒温水浴锅1000ml3巩义市予华仪器公司2烧杯200ml12天津玻璃仪器制造厂3量筒10ml1天津玻璃仪器制造厂4量筒200ml2天津玻璃仪器制造厂5容量瓶250ml3天津玻璃仪器制造厂表1.2 实验药品一览表序号药品名称分子式分子量规格生产厂家1硫酸H2SO498.07分析纯上海化学试剂总厂2盐酸HCl36.50分析纯沈阳东陵精细化学公司3醋酸CH3COOH60.02分析纯天津市北方天医 化学试剂厂4蒸馏水H2O18.00化学纯自制表1.3 201不锈钢的化学成分C0.15Si0.75Mn5.57.50Cr13.5015.0N0.
8、25P0.060S0.030Ni3.50-5.50%半铜 0.8%高铜 1.5%本实验，是以201不锈钢片作为样品为腐蚀对象，采用的是三种不同性质的酸为腐蚀剂，并在不同温度下进行对比腐蚀试验。由于腐蚀属于均匀腐蚀试验，采用重量法来计算腐蚀程度。1.2 试样制备将试验原料（201不锈钢片），用剪刀剪成长、宽分别为15mm、10mm的碎片，去除表层氧化皮污垢和材料的缺陷,经表面处理后,还必须对实验去油脱脂,除污并彻底清洗,干燥后置于干燥器中静止24小时,称重使用。1.3 试验及结果将配制好的硫酸（=26%）放入三个烧杯中，编号为硫酸1、硫酸2和硫酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅
9、内。硫酸（=13%）放入三个烧杯中，编号为硫酸4、硫酸5和硫酸6，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。盐酸（=5%）放入三个烧杯中，编号为盐酸1、盐酸2和盐酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。醋酸（=12%）放入三个烧杯中，编号为醋酸1、醋酸2和醋酸3，并分别置于室温（20）、40和60的恒温水浴锅内。将试样1与试样2放入编号为盐酸1的烧杯中；将试样7与试样8放入编号为硫酸1的烧杯中；将试样13与试样14放入编号为硫酸4的烧杯中；将试样19与试样20放入编号为醋酸1的烧杯中。然后将四个烧杯放入设置为20的恒温水浴锅内，再用保鲜膜覆盖水浴锅。将试样3与试样4放入
10、编号为盐酸2的烧杯中；将试样9与试样10放入编号为硫酸2的烧杯中；将试样15与试样16放入编号为硫酸5的烧杯中；将试样21与试样22放入编号为醋酸2的烧杯中。然后将四个烧杯放入设置为40的恒温水浴锅内，再用保鲜膜覆盖水浴锅。将试样5与试样6放入编号为盐酸3的烧杯中；将试样11与试样12放入编号为硫酸3的烧杯中；将试样17与试样18放入编号为硫酸6的烧杯中；将试样23与试样24放入编号为醋酸3的烧杯中。然后将四个烧杯放入设置为60的恒温水浴锅内，再用保鲜膜覆盖水浴锅。静置并观察实验现象。表1.4 HCl溶液（=5%）下试样的未腐蚀及腐蚀五次后的质量（g）室温（试样1）0.32710.32480.
11、32000.31650.3132室温（试样2）0.30390.30140.29730.29700.296540（试样3）0.36470.35410.34280.33720.328440（试样4）0.34170.32580.31490.30940.300560（试样5）0.34140.29910.27820.26950.261560（试样6）0.34500.30650.28630.27570.2545表1.5 H2SO4溶液（=26%）下试样的未腐蚀及腐蚀五次后的质量（g）室温（试样7）0.33130.33120.33050.32960.3290室温（试样8）0.32110.32080.3203
12、0.31980.319340（试样9）0.37720.37670.37640.37600.375540（试样10）0.39810.39780.39700.39640.396260（试样11）0.27110.27020.26960.26920.268560（试样12）0.32390.32340.32310.32270.3225表1.6 H2SO4溶液（=13%）下试样的未腐蚀及腐蚀五次后的质量（g）室温（试样13）0.35420.35210.35160.35080.3500室温（试样14）035450.35390.35320.35260.352140（试样15）0.22850.22660.225
13、90.22480.224340（试样16）0.36550.36380.36300.36220.361460（试样17）0.25360.25190.25060.24970.248960（试样18）0.37150.37020.36930.36850.3677表2.7 CH3COOH溶液（=12%）下试样的未腐蚀及腐蚀五次后的质量（g）室温（试样19）0.34160.34110.34070.34010.3395室温（试样20）0.33190.33160.33140.33110.330740（试样21）0.38160.38090.38060.38010.379540（试样22）0.31810.31750.31710.31650.316260（试样23）0.27690.130060（试样24）0.32970.32930.32880.32830.3281图1 (a) 1 BE5T/4陶瓷 (1300 3h+1350 2h); (b) BE5T/8陶瓷(1300 3h+1350 2h); (c) BE5/2T2E陶瓷(1300 3h); (d) BE3/2T2E陶瓷 (1300 3h)。 (a) (b) (d) (c) 图1.1 HCl
