工程材料的腐蝕與防護(hù)課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,工程材料的腐蝕與防護(hù),工程材料的腐蝕與防護(hù),金屬腐蝕的普遍性與危害,金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞叫,金屬腐蝕,。

金屬腐蝕是自發(fā)的過程，腐蝕現(xiàn)象十分普遍7.2.1,金屬的腐蝕與防護(hù),金屬腐蝕的分類,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,生物腐蝕,金屬管線被腐蝕產(chǎn)生許多小洞,金屬腐蝕的普遍性與危害 金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué),一、化學(xué)腐蝕,單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為,化學(xué)腐蝕,它發(fā)生在非電解質(zhì)溶液中或干燥的氣體中，在腐蝕過程中,不產(chǎn)生電流,屬于,一般的,氧化還原反應(yīng)化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì),-ne,-,被氧化,金屬原子,金屬陽離子,一、化學(xué)腐蝕 單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕稱為化學(xué)腐蝕二、電化學(xué)腐蝕,引起腐蝕的原電池稱為,腐蝕電池,由于形成了原電池而引起的腐蝕稱為,電化學(xué)腐蝕,習(xí)慣上把腐蝕電池中發(fā)生氧化,(,即失電子,),反應(yīng)的電極稱為,陽極,，陽極是電極電勢較小的電對，其還原態(tài)易失電子；把發(fā)生還原（即得電子）反應(yīng)的電極稱為,陰極,，陰極是電極電勢較大的電對，其氧化態(tài)易得電子1.,腐蝕電池,二、電化學(xué)腐蝕引起腐蝕的原電池稱為腐蝕電池由于形成了,2.,析氫腐蝕,電化學(xué)腐蝕，常見的有析氫腐蝕和吸氧腐蝕陽極（,Fe,）,Fe,2e,Fe,2+,陰極（雜質(zhì)）,2 H+2e+,H,2,總反應(yīng),Fe +2 H,+,Fe,2+,+H,2,這種腐蝕過程中有氫氣析出，所以稱為,析氫腐蝕。

條件：水膜酸性較強(qiáng)2.析氫腐蝕 電化學(xué)腐蝕，常見的有析氫腐蝕和吸氧腐蝕3,.,吸氧腐蝕,陽極,(Fe)2 Fe,4e,2 Fe,2+,陰極,(,雜質(zhì),)O,2,+2 H,2,O+4 e,4 OH,總反應(yīng),2 Fe+O,2,+2 H,2,O,2 Fe(OH),2,條件：水膜酸性很弱或中性,這種腐蝕過程中有氧氣溶解，所以稱為,吸氧腐蝕一般條件下，,E(O,2,/OH-)E(H+/H,2,),大多數(shù)金屬電極電勢低于,E(O,2,/OH-),，所以大多數(shù)金屬都可能發(fā)生吸氧腐蝕，甚至在酸性介質(zhì)中，金屬發(fā)生析氫腐蝕的同時(shí)，有氧存在時(shí)也會(huì)發(fā)生吸氧腐蝕3.吸氧腐蝕 陽極(Fe)2 Fe,差異充氣腐蝕,差異充氣腐蝕是由于金屬表面,氧氣分布不均勻,而引起的腐蝕，是金屬吸氧腐蝕的一種形式根據(jù)能斯特方程，氧濃度大的一端電勢高，氧得電子為陰極；氧濃度小一端電勢低，,Fe,失電子為陽極腐蝕過程的電極反應(yīng)如下：,陰極,(O,2,濃度較大的部位,),：,1/2 O,2,+2e,=2OH,陽極,(O,2,濃度較小的部位,),：,Fe+2e,=Fe,2+,差異充氣腐蝕 差異充氣腐蝕是由于金屬表面氧氣,三、生物腐蝕,生物腐蝕主要有下述三種情況：,破壞防腐物,有機(jī)防腐層被細(xì)菌分解；,代謝產(chǎn)物的影響,pH,降低，促進(jìn)金屬腐蝕；,形成氧濃差電池,活性細(xì)菌耗氧引起氧濃度不均,藻類、貝殼類等,生物,，特別是,微生物,在土壤、天然水、自來水、石油及其產(chǎn)品等各種環(huán)境中都存在，它們在,新陳代謝,過程中，對金屬材料所產(chǎn)生的腐蝕破壞作用都是,生物腐蝕,。

生物腐蝕引發(fā)和加速電化學(xué)腐蝕三、生物腐蝕 生物腐蝕主要有下述三種情況：,代謝產(chǎn)物的影響,硫酸鹽還原菌的作用過程：,主要是參與自然界硫、鐵元素循環(huán)的細(xì)菌，即厭氧的硫酸鹽還原菌和好氧的鐵細(xì)菌及硫桿菌硫酸鹽還原菌作用產(chǎn)生的硫化氫造成局部微酸環(huán)境，會(huì)發(fā)生金屬的析氫腐蝕和氫脆一般厭氧菌的腐蝕只能在裸露的鋼管和鑄鐵管上發(fā)生這類細(xì)菌需要元素硫或化合態(tài)硫以維持生存，因此它們常在硫礦、油田以及處理含硫有機(jī)廢物的排污管內(nèi)及其附近出現(xiàn)，引起地下鋼管的嚴(yán)重腐蝕好氧菌作用過程：,代謝產(chǎn)物的影響硫酸鹽還原菌的作用過程：主要是參與,金屬腐蝕的防護(hù)與利用,金屬材料的腐蝕是,普遍存在,的，是,不可避免,的為了工程建設(shè)、日常生活的安全性和經(jīng)濟(jì)性，我們有必要對金屬材料及其制品進(jìn)行必要的保護(hù)根據(jù)造成金屬材料腐蝕的原因和影響腐蝕速度的因素，我們不難得出這樣的結(jié)論：即防止金屬腐蝕,(,或減緩金屬腐蝕,),可以從,金屬本性,和,環(huán)境介質(zhì),兩個(gè)方面著手金屬腐蝕的防護(hù)與利用 金屬材料的腐蝕是普遍存在的，是,由含鉻,11.5%30%,，含鎳低于,22%,，加上其他少量合金元素所組成的，包括,30,種以上不同合金系列的通稱不銹鋼不是萬能材料,不銹鋼并不是在所有情況下都不生銹，只是耐蝕性較高而價(jià)格相對較低的一大類材料。

在含氯化物的介質(zhì)或被用作受應(yīng)力的結(jié)構(gòu)時(shí)，不銹鋼還不及普通結(jié)構(gòu)鋼耐腐蝕由含鉻 11.5%30%，含鎳低于22%，加上其他少,在耐腐蝕性上下列五類非金屬材料可代替金屬材料：,金屬材料的替代品,強(qiáng)度、硬度低，對氯離子和鹽酸的耐蝕性好，對濃硫酸、硝酸等氧化性酸及有機(jī)溶劑的耐蝕性較差，服役溫度低（,8090,）,天然橡膠和合成橡膠,塑料,陶瓷：,耐蝕和耐熱性好，脆性大、抗拉強(qiáng)度低,碳素材料,(,石墨,),：耐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能好，,脆性大,木材：強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中一般不耐蝕,在耐腐蝕性上下列五類非金屬材料可代替金屬材料：金屬材料的替代,二、防止介質(zhì)對材料的腐蝕,1.,隔絕介質(zhì)與材料的接觸,2.,改善環(huán)境氣體介質(zhì),3.,控制和改善環(huán)境液體介質(zhì),鈍化膜,氧化膜,磷化膜,鍍金屬保護(hù)層,二、防止介質(zhì)對材料的腐蝕 1.隔絕介質(zhì)與材料的接觸鈍化膜氧,也稱發(fā)黑，形成致密的四氧化三鐵,(Fe,3,O,4,),薄膜常用的堿性發(fā)藍(lán)工藝：高濃度的堿,(NaOH),和氧化劑,(NaNO,2,NaNO,3,),溶液，,140 150,反應(yīng)主要是氧化還原反應(yīng)和水解反應(yīng)：,鋼鐵發(fā)藍(lán),3 Fe+NaNO,2,+5 NaOH,3 Na,2,FeO,2,+NH,3,+H,2,O,6 Na,2,FeO,2,+NaNO,2,+5 H,2,O,3 Na,2,Fe,2,O,4,+NH,3,+7 NaOH,Na,2,FeO,2,+Na,2,Fe,2,O,4,+2 H,2,O,Fe,3,O,4,+4 NaOH,(,亞鐵酸鈉,),(,鐵酸鈉,),1.,在金屬材料表面覆蓋各種保護(hù)層,也稱發(fā)黑，形成致密的四氧化三鐵(Fe3O4),鋼鐵磷化,是把鋼鐵制件放入磷酸鹽溶液中，使其表面獲得一層灰黑色不溶于水的磷酸鹽薄膜（磷化膜）。

鋼鐵磷化,常用的磷酸鹽是磷酸二氫錳鐵鹽，俗名,馬日夫鹽,分子式為：,n,Fe(H,2,PO,4,),2,m,Mn(H,2,PO,4,),2,，簡寫為,M(H,2,PO,4,),2,，其中,M,表示二價(jià)的錳、鐵、鋅等金屬元素鋼鐵在該酸性溶液中反應(yīng)生成,Fe,2+,，,Zn,2+,，,Mn,2+,等離子的,HPO,4,2,與,PO,4,3,的復(fù)合鹽，結(jié)晶沉積于金屬表面，形成磷化保護(hù)膜其主要反應(yīng)可用下列通式表示：,M,2+,+HPO,4,2,MHPO,4,3M,2+,+2 PO,4,3,M,3,(PO,4,),2,鋼鐵磷化是把鋼鐵制件放入磷酸鹽溶液中，使其表,覆蓋層也可以用,金屬保護(hù)層，,是以另一種金屬鍍在被保護(hù)的金屬制品表面上形成保護(hù)層制備金屬保護(hù)層有,電鍍、電刷鍍、滲鍍、化學(xué)鍍,等方法圖,6-3,電鍍裝置示意圖,需要鍍層的零件作為陰極（連接電源負(fù)極）電鍍,溶解后作鍍層用,溶解后作鍍層用,V,A,+,工件,鍍層的金屬（如,Cu,，,Zn,，,Ni,，,Sn,等）作為陽極（連接電源正極）覆蓋層也可以用金屬保護(hù)層，是以另一種金屬鍍在被保護(hù)的,電鍍液（電解液）的選擇直接影響著電鍍質(zhì)量電解液：氰化物（主要由,CuCN,和,NaCN,組成），,CuCN,和過量的,NaCN,反應(yīng)將生成配合物：,NaCu(CN),2,是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中全部電離：,由于氰化物劇毒，污染環(huán)境嚴(yán)重，正逐步被無氰銅液所取代。

電鍍液（電解液）的選擇直接影響著電鍍質(zhì)量電解液：氰化物（主,用焦磷酸鍍銅工藝，也能獲得厚度均勻、結(jié)晶細(xì)致、拋光性能良好的鍍銅層，而且具有操作簡便、成本低廉、利于大量生產(chǎn)的特點(diǎn)總反應(yīng)為：,其他類型覆蓋層：搪瓷層、噴塑和噴漆,用焦磷酸鍍銅工藝，也能獲得厚度均勻、結(jié)晶細(xì)致,CoCl,2,6H,2,O,CoCl,2,2H,2,O,CoCl,2,H,2,O,CoCl,2,52.5,120,90,(,粉紅,),(,紫紅,),(,藍(lán)紫,),(,藍(lán),),2.,改善環(huán)境氣體介質(zhì),使用干燥劑,：含,CoCl,2,硅膠干燥劑,干燥空氣封存法（控制相對濕度法）和去氧,(,充氮,),封存法,相對濕度控制在,35%,以下，,金屬就不易生銹，非金屬也不易發(fā)霉CoCl26H2OCoCl22H2OCoCl2H2OC,緩蝕劑,是指添加到腐蝕性介質(zhì)中能阻止金屬腐蝕或降低腐蝕速率的物質(zhì)根據(jù)緩蝕劑的化學(xué)組成，分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑3.,緩蝕劑法,非氧化性的，如,NaOH,，,Na,2,CO,3,，,Na,2,SiO,3,，,Na,3,PO,4,，,Ca(HCO,3,),2,等，在金屬表面形成難溶保護(hù)膜,無機(jī)緩蝕劑,氧化性的，如,K,2,CrO,4,，,K,2,Cr,2,O,7,，,NaNO,3,，,NaNO,2,等，,使鋼鐵鈍化,有機(jī)緩蝕劑：瓊脂、糊精、動(dòng)物膠、胺類以及含,N,和,S,的有機(jī)物質(zhì)等。

緩蝕劑是指添加到腐蝕性介質(zhì)中能阻止金屬腐蝕或降低腐蝕,生成的難溶碳酸鈣覆蓋于陽極表面，增強(qiáng)了電極的極化作用，阻滯了陽極反應(yīng)，從而降低了金屬的腐蝕速率例如：,Fe,2+,+2 OH,Fe(OH),2,3 Fe,2+,+2 PO,4,3,Fe,3,(PO,4,),2,又如,Ca(HCO,3,),2,能與陰極附近所形成的,OH,進(jìn)行如下反應(yīng)：,Ca,2+,+HCO,3,+OH,CaCO,3,+H,2,O,生成的難溶碳酸鈣覆蓋于陽極表面，增強(qiáng)了電極的,4,、電化學(xué)保護(hù)法,電化學(xué)保護(hù)法是將被保護(hù)的金屬作為腐蝕電池或電解池的陰極它一般分為,犧牲陽極保護(hù)法,和,外加電流保護(hù)法,犧牲陽極保護(hù)法,圖,6-4,犧牲陽極保護(hù)法示意圖,e,船體,(,鐵,),陰極,陽極,Zn,一般常用的材料有鋁、鋅及它們的合金可用于鍋爐、海輪外殼等的防腐將較活潑的金屬或其合金連接在被保護(hù)的金屬上形成腐蝕電池4、電化學(xué)保護(hù)法 電化學(xué)保護(hù)法是將被保護(hù)的金屬作為腐蝕,圖,6-5,外加電流保護(hù)法示意圖,Fe,Pb,+,陰極,陽極,這種方法主要用于防止土壤、海水和河水中金屬。