第二部分金属腐蚀机理和分类 在自然界中,大多数金属通常以矿石形式存在,即以化合态形式 存在,如铁矿—Fe2O3的形式存在。而铁的腐蚀产物—铁锈 的主要成分为Fe2O3。大家都知道炼铁的过程(即Fe2O3>Fe)需 要大量的能量,其相反的是铁的腐蚀过程(即Fe→Fe2O3),这 是铁恢复到它的自然状态的过程。 用下式表示:Fe、自发 Feo 能量 从下列数据可知: 2Fe(s)+2/302(g)→Fe2O3(s) △H9=121 KJ. mol1(放热,有利于自发进行 △G0-742 KJ. mol-1(自发,越负,自发倾向越大) 结论: 1)腐蚀过程是自发的; (2)金属腐蚀的倾向可以从矿石冶炼金属时疒耗能量的大小来 判断。如№g、A、Zn、Fe、Cu、Au等,腐蚀倾向逐渐减小
第二部分 金属腐蚀机理和分类 • 在自然界中，大多数金属通常以矿石形式存在，即以化合态形式 存在，如铁矿——Fe2O3的形式存在。而铁的腐蚀产物——铁锈 的主要成分为Fe2O3。大家都知道炼铁的过程（即Fe2O3→Fe）需 要大量的能量，其相反的是铁的腐蚀过程（即Fe → Fe2O3），这 是铁恢复到它的自然状态的过程。 • 用下式表示： Fe Fe2O3 • 从下列数据可知： • 2Fe(s) + 2/3 O2 (g) → Fe2O3 (s) • H=-1121kJ·mol-1 (放热，有利于自发进行) • G=-742kJ·mol-1 (自发，越负，自发倾向越大) • 结论： • （1）腐蚀过程是自发的； • （2）金属腐蚀的倾向可以从矿石冶炼金属时消耗能量的大小来 判断。如Mg、 Al 、Zn 、Fe 、Cu 、Au等，腐蚀倾向逐渐减小。 自发 能量
总过程:金属+腐蚀介质 麽蚀产物 腐蚀在界面处反应,有三个过程: (1)通过对流或扩散作用使腐蚀介质向界面迁 移 (2)在相界面上进行反应; 3)腐蚀产物从相界迁移到介质中去或在金属 表面形成疏松的覆盖膜。 同时腐蚀的过程还要受到离解、水解、吸附 和溶剂化作用等其他过程的影响 据此可以了解金属腐蚀的特点为:
总过程：金属 + 腐蚀介质 → 腐蚀产物 • 腐蚀在界面处反应，有三个过程： • （1）通过对流或扩散作用使腐蚀介质向界面迁 移； • （2）在相界面上进行反应； • （3）腐蚀产物从相界迁移到介质中去或在金属 表面形成疏松的覆盖膜。 – 同时腐蚀的过程还要受到离解、水解、吸附 和溶剂化作用等其他过程的影响。 – 据此可以了解金属腐蚀的特点为：
金属度蚀的待点: (1)腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开 始,然后伴随着金属腐蚀过程的进一步 发展; (2)腐蚀破坏扩展到金属材料的内部;并 使金属性质和组成发生改变。这种破坏 往往是局部向整体扩展; (3)局部一旦遭到破坏;常常造成突发事 件 (4)金属材料的表面状态对金属的腐蚀过 程的进行有显著的影响
金属腐蚀的特点： （1）腐蚀造成的破坏一般先从金属表面开 始，然后伴随着金属腐蚀过程的进一步 发展； （2）腐蚀破坏扩展到金属材料的内部；并 使金属性质和组成发生改变。这种破坏 往往是局部向整体扩展； （3）局部一旦遭到破坏；常常造成突发事 件； （4）金属材料的表面状态对金属的腐蚀过 程的进行有显著的影响
讨论腐蚀的基本过程月的 阐明腐蚀机理:要合理地应用一种腐蚀 检测方法或有效地采用一种控制腐蚀的 措施,就必须了解有关腐蚀机理 下面重点介绍金属腐蚀的机理: 化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生 物腐蚀等,这取决于金属表面所接触的介 质的种类,即环境
讨论腐蚀的基本过程目的： • 阐明腐蚀机理：要合理地应用一种腐蚀 检测方法或有效地采用一种控制腐蚀的 措施，就必须了解有关腐蚀机理。 • 下面重点介绍金属腐蚀的机理： • 化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生 物腐蚀等，这取决于金属表面所接触的介 质的种类，即环境
几种机理: (1)北学腐蚀:指金属表面介质直接发生 纯化学作用而引起的破坏。发生引起化学腐 蚀的氧化还原反应时金属与氧化剂表面的原 子直接相互作用而形成腐蚀产物,没有电流 产生。如:A1在CCl4、CC3H或EOH中; Mg、Ti在甲醇中,Na在HCl气氛中等 (2)电化学腐蚀:指金属表面与离子寻 电的介质因发生电化学作用而产生的破坏 在腐蚀过程中反应至少包含一个阳极反应 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起
几种机理： • （1） 化学腐蚀:指金属表面介质直接发生 纯化学作用而引起的破坏。发生引起化学腐 蚀的氧化还原反应时金属与氧化剂表面的原 子直接相互作用而形成腐蚀产物，没有电流 产生。如：Al在CCl4、CCl3H或EtOH中； Mg、Ti在甲醇中，Na在HCl气氛中等。 • （2） 电化学腐蚀：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。 在腐蚀过程中反应至少包含一个阳极反应一 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起
反应: 阳极—氧化反应过程 Fe÷Fe2++2e 阴极——还原反应过程, 2H+2e÷H2(g)(析氢) O2+2HO+4e÷4OH(吸氧) 电化学反应机理,实际上是一个短路的原电池 的奠基反应的结果,这种原电池又称为腐蚀原 电池。 腐蚀原电池分为腐蚀微电池和腐蚀宏电池两种
反应： • 阳极——氧化反应过程， • Fe⇌ Fe2+ + 2e - • 阴极——还原反应过程， • 2H+ + 2e - ⇌ H2 (g)（析氢） • O2 + 2H2O + 4e - ⇌ 4OH-（吸氧） • 电化学反应机理，实际上是一个短路的原电池 的奠基反应的结果，这种原电池又称为腐蚀原 电池。 • 腐蚀原电池分为腐蚀微电池和腐蚀宏电池两种
宏电池: 当金属构件通过质地和结构不同的土壤 时,就可能使不同的部件产生一定的电 位差,形成士壤宏电池,宏电池腐蚀为 局部腐蚀,危害作用大,以造成地下管 线及金属设施的腐蚀破坏。其中有氧浓 差腐蚀、盐孩差腐蚀等。土壤宏电池腐 蚀主要包括上述两种情况。 下面简单介绍:氧浓差腐蚀 盐浓差腐蚀
宏电池： • 当金属构件通过质地和结构不同的土壤 时，就可能使不同的部件产生一定的电 位差，形成土壤宏电池，宏电池腐蚀为 局部腐蚀，危害作用大，以造成地下管 线及金属设施的腐蚀破坏。其中有氧浓 差腐蚀、盐浓差腐蚀等。土壤宏电池腐 蚀主要包括上述两种情况。 • 下面简单介绍： 氧浓差腐蚀 • 盐浓差腐蚀
氧含量不同: 人们很早发现,当地下金属构件通过质地和 结构不同的土壤时,由于土壤的乳隙度和同期状 况的差异所形成的扩散速度和途疫不同,腐蚀程 度不同。通气较差的粘土段接触,加速腐蚀;通 气较好的沙土段,减轻腐蚀。为此,美国、前苏 联都设计了不同的供氧差异腐蚀电池进行实验, 验证了氧浓度不同的腐蚀情况 结论:土壤类型的变化跟严重的管线腐蚀相 关,同时,地下水位的频繁波动也会引起严重的 宏电池腐蚀
氧含量不同： • 人们很早发现，当地下金属构件通过质地和 结构不同的土壤时，由于土壤的孔隙度和同期状 况的差异所形成的扩散速度和途径不同，腐蚀程 度不同。通气较差的粘土段接触，加速腐蚀；通 气较好的沙土段，减轻腐蚀。为此，美国、前苏 联都设计了不同的供氧差异腐蚀电池进行实验， 验证了氧浓度不同的腐蚀情况。 • 结论：土壤类型的变化跟严重的管线腐蚀相 关，同时，地下水位的频繁波动也会引起严重的 宏电池腐蚀
例如我国的情况: 我国在五十年代开始对于土壤中宏电池腐蚀进 行调查研究发现,地势的改变、水份状况不同 或性态有明显差异的土壤交界处,会产生严重 的宏电池腐蚀。 如:克拉玛依某管线100Km的腐蚀区内, 786%的穿孔发生在地势差异比较大的以及土 壤性态不同的交界处;大庆某条55Km的管线, 沿线有Km的管处于线处于低洼地段,土壤水 分饱和,其余地段地势较高,结果该管线大部 分严重腐蚀均集中在地势变化交界处水分饱和 低湿地段一侧
例如我国的情况： • 我国在五十年代开始对于土壤中宏电池腐蚀进 行调查研究发现，地势的改变、水份状况不同 或性态有明显差异的土壤交界处，会产生严重 的宏电池腐蚀。 • 如：克拉玛依 某管线100Km 的 腐蚀区内 ， 78.6%的穿孔发生在地势差异比较大的以及土 壤性态不同的交界处；大庆某条5.5Km的管线， 沿线有1Km的管处于线处于低洼地段，土壤水 分饱和，其余地段地势较高，结果该管线大部 分严重腐蚀均集中在地势变化交界处水分饱和 低湿地段一侧
盐含量不同 土壤中当地下金属设施通过不同盐含量 的土壤时,也可形成宏电池,但腐蚀情 况往往非常复杂。这也是腐蚀研宄的很 重要的方向。如:
盐含量不同： • 土壤中当地下金属设施通过不同盐含量 的土壤时，也可形成宏电池，但腐蚀情 况往往非常复杂。这也是腐蚀研究的很 重要的方向。如：