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1、材料腐蚀蚀与防护护王鹏鹏材料科学与工程学院 15250949067第十章 金属材料的耐蚀蚀性能10.1 纯金属的耐蚀性 10.2 金属耐腐蚀合金化原理 10.3 铁和铁基合金的耐蚀性 10.4 其他金属的耐蚀性p 在恒温恒压条件下，反应的自由能与 电动势 或电位之间可依据下式转换 ：p 纯金属的热力学稳定性标标准电电极电电位越负负，则热则热 力学上越不稳稳定 标标准电电极电电位越正，则热则热 力学上越稳稳定G = nF E10.1 纯纯金属的耐蚀蚀性1. 同一族中：稳稳定性随元素的原子序数增大而增加 2. 最容易钝钝化金属：长长周期偶数列IV、VI，原子内电电子层层未被填满满。 3. 最活性
2、的金属：第I主族，比较较不稳稳定的金属位于第II主族金属的耐蚀蚀性与元素周期表活 性 增 大稳 定 性 增 大耐蚀材料的合金化原理10.2 金属耐腐蚀蚀合金化原理合金化耐蚀途径的极化图(a）提高阳极金属的平衡电电位；（b）增加阴极极化率； （c）增加阳极极化率；（d）加入易钝钝化元素使之钝钝化； （e）加入强阴极性元素促进进阳极钝钝化；（f）增大腐蚀蚀体系电电阻利用合金化提高金属材料耐蚀性的途径 ：腐蚀过程的推动力 提高金属的热力学稳定性 加入平衡电电位较较高的合金元素（通常为贵为贵 金属） ，可使合金的平衡电电位升高，增加热热力学稳稳定性 塔曼定律或n/8定律 通过合金化把 提高，对于非钝化
3、控制的阳极活化溶解过程，使腐蚀电流降低1.合金化提高热力学稳定性 在实际中的应用有限 原因： 使用大量的贵金属，价格过于昂贵固溶度有限 增加阴极极化率Pc，使阴极反应受阻 合金化阻滞阴极过程可使腐蚀减轻 若受氧扩散控制：合金化很难改善耐蚀性能 海水中，不论钢论钢 的组织组织 是马马氏体还还是珠光体， 是退火态还态还 是冷加工状态态，是碳钢钢、低合金钢还钢还 是铸铁铸铁 ，腐蚀蚀速度都是在0.13mma左右2. 合金化阻滞阴极过程 阻滞析氢腐蚀阴极方法1. 消除或减少阴极面积 冶金过过程中金属和合金纯净纯净 度、固溶热处热处 理2. 提高阴极析氢过电 位在合金中加入析氢过电氢过电 位高的元素，增
4、大析氢氢 反应应的阻力 工业业Zn中含Fe或Cu杂质杂质 ，Fe、Cu的析氢过电氢过电位低，成为为Zn在酸中腐蚀蚀的有效阴极区，加 速Zn的腐蚀蚀； 加入析氢过电氢过电 位高的Cd或Hg，由于增加了析氢氢反应应的阻力，可使Zn的腐蚀蚀速度显显著降低3.合金化阻滞阳极过程 增加阳极极化率Pa，使阳极过程受阻： 减少阳极相的面积积 加入易于钝钝化的合金元素 加入阴极性合金元素促进进阳极钝钝化 减少阳极相的面积积基体是阴极，第二相或晶界是阳极， 减少阳极面积，提高耐蚀性 海水中，A1Mg合金中的第二相Al2Mg3是阳极， 随着Al2Mg3 逐渐被腐蚀掉，阳极面积减小，腐蚀速度降低 合金中第二相是阳极
5、的情况很少，多数合金第二相是阴极相 加大局部腐蚀的危险性（阳极相构成连续 的通道 ）加入易钝化元素，提高钝化能力最有效途径 工业合金的主要基体金属（Fe、Al、Mg、Ni等）在特定的条件下都能够钝 化，但钝化能力还不够高 Fe要在强氧化性条件下才能自钝化，而在一般的自然环境里（如大气、水介质）不钝化 若加入易钝化的合金元素Cr的量超过12时，便可在自然环境里保持钝态 ，即所谓的不锈钢 加入易于钝钝化的合金元素 加入阴极性合金元素促进进阳极钝钝化 可加入的阴极性合金元素主要是一些电位较正的金属，如Pd、Pt、Ru及其它Pt族金 属 灰口铸铁 中含有石墨，在20的10硝酸中，石墨的存在使基体Fe处于钝态 。 碳钢不能自钝化，在盐酸中，Fe无法钝化，石墨反而使腐蚀增加。 对于可能钝化的腐蚀体系，加入强阴极性合金元素，提高阴极效率，使腐蚀电 位正移，合金进入稳定钝化区 只适用于可钝化的腐蚀体系 加入阴极性元素的合金化只需很少（0.10.5 ） 促使合金表面生成具有保护作用的腐蚀产 物 对合金元素和腐蚀产 物的要求：1. 与基体金属形成固溶体，满满足力学性能要求 2. 腐蚀产蚀产 物不溶于腐蚀蚀介质质、电电阻高、致密完 整 典型应用：加入Cu、P、Cr等元素的低合金耐候钢4. 合金化增大腐蚀体系的电阻
