大气腐蚀(材料1501许晓伟)

大气腐蚀Atmosphericcorrosion目录CONTENTS1大气腐蚀简介2大气腐蚀基本特征和机理3工业大气腐蚀4控制大气腐蚀的措施大气腐蚀简介1论文就是用来进行科学研究和描述研究成果的载体。论文摘要是对论文的简短陈述。它具有不读原文就知全文，短、精、完整三大特点。它一般在全文完成后形成。摘要由目的、方法、结果和结论四部分组成。可以独立使用，也可以引用，还可以用于工艺推广，以供读者确定有无必要阅读原文。为了探讨和掌握论文的基本写作规律和特点，需要对论文进行分类，由于论文本身的内容和性质不同，研究领域，对象、方法、表现方式的不同，因此，论文就有不同的分类方法。大气腐蚀1材料暴露在一地球大气作为腐蚀环境和温度下，由于大气中的水和氧等的化学和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。例：钢铁在大气中生锈就是一种最常见的大气腐蚀现象。大气腐蚀1O2含量基本恒定在大气腐蚀中起主要作用作用很少参与腐蚀成分H2OCO2大气腐蚀基本特征及机理22.1大气腐蚀分类（1）干大气腐蚀：当空气十分干燥，金属表面上不存在水膜金属的腐蚀属于化学腐蚀中的常温氧化，反应速度小例：金属Cu、Ag等在含硫化物污染的空气中失泽（3）湿大气腐蚀：当RH100%，在金属表面上存在肉眼不可见的薄液膜，随水膜厚度增加,V-迅速增大。腐蚀在极薄电解液膜下进行例：铁在没有雨雪淋到时的生锈（2）潮大气腐蚀：当RH≈100%，金属表面上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，V-逐渐减小金属表面在电解液膜下腐蚀，电化学腐蚀2.2大气腐蚀速度---水膜厚度腐蚀速度水膜厚度IIIIIIIV约10nm-1m，连续的电解液薄膜，潮大气腐蚀II—I—不超过10nm，没有连续电解液膜，干大气腐蚀约为1m-1mm，随膜厚增加，氧通过水膜变得困难，腐蚀速度有所下降，湿大气腐蚀III--IV—当水膜厚1mm，相当于金属全浸在电解质溶液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变2.3大气腐蚀机理（1）大气腐蚀初期的腐蚀机理•遵从电化学腐蚀一般规律+电解液膜较薄+常常干湿交替阴极过程：OHeOHO44222电位极负的金属（镁，镁合金等）全浸于电解质中的腐蚀大气腐蚀阴极氢去极化为主阴极氧去极化为主原因：在薄的液膜条件下，氧的扩散比全浸状态更容易导致2.3大气腐蚀机理（1）大气腐蚀初期的腐蚀机理阳极过程：22nMxHOMxHOne阳极钝化及金属离子水化过程在薄的液膜条件下，大气腐蚀的阳极过程会受到较大的阻碍，阳极钝化以及金属离子化过程的困难时造成阳极极化的主要原因。2.3大气腐蚀机理（1）大气腐蚀初期的腐蚀机理结论：1.金属表面电解液层变薄大气腐蚀的阴极过程通常更容易进行，阳极过程变得困难2.潮大气腐蚀，腐蚀过程主要是阳极过程控制。湿大气腐蚀，腐蚀过程是受阴极过程控制。但与全浸于电解液中的腐蚀相比，已经大为减弱了。随着水膜层厚度的变化，不仅表面潮湿程度不同，而且彼此的电极过程控制特征也不一样。3.2.3大气腐蚀机理（2）大气腐蚀在金属表面形成锈层后的腐蚀机理•湿润时：阳极反应发生在金属／Fe3O5界面上：阴极反应发生在Fe3O5／FeOOH界面上（即锈层内发生了Fe3+→Fe2+的还原反应，锈层参与了阴极反应）：eFeFe22OHOFeeFeFeOOH24324328Evans模型2.3大气腐蚀机理（2）大气腐蚀在金属表面形成锈层后的腐蚀机理•干燥时：锈层和底部基体金属的局部电池成为开路，在大气中氧的作用下锈层内的Fe2+重新氧化成为Fe3＋:FeOOHOHOOFe12642243•在干湿交替的情况下，带有锈层的钢腐蚀被加速•在大气中长期暴露钢的腐蚀速度逐渐减慢：原因一：锈层的增厚会导致电阻增大和氧的渗入困难，使锈层的阴极去极化作用减弱；原因二：附着性良好的锈层内层将减小活性阳极面积，增大阳极极化。工业大气腐蚀3请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本。文献分析法：请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本。行动研究法：请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本，请在此输入您的文本。工业大气腐蚀3•对于大多数工业结构用钢和合金来讲，在工业大气中，腐蚀程度最大的是潮湿的、受严重污染的工业大气，污染物有SO2、H2S、Cl-•曲线A：非常纯净的空气，腐蚀很小,•曲线C：有SO2存在，没有颗粒，相对湿度高70%时，腐蚀速率大大加快•曲线D、E：再有硫酸铵和煤烟粒子存在时腐蚀更剧烈•在污染的空气中，相对湿度小于70%时即使长期暴露，腐蚀也不大相对湿度：在一定温度下大气中实际水蒸汽压力与饱和水蒸汽压力之比。3.1工业大气腐蚀3•可见在大气污染中，存在一个临界湿度低于临界湿度时，金属表面没有水膜，是化学作用引起的腐蚀，腐蚀程度很小；高于临界湿度时，水膜形成，便形成了严重的电化学腐蚀，腐蚀速度突然增大。临界湿度：腐蚀速度开始急剧增加的湿度。钢铁、Cu、Ni、Zn等金属的临界湿度约为50－70%之间。3.133.2大气腐蚀影响因素湿度金属的大气腐蚀与水膜的厚、薄有直接关系，而水膜的厚度又与大气中的含水量有关。结露当金属表面处于比其温度高的空气中，空气中的水蒸汽将以液体凝结于金属表面上。结露是发生潮大气腐蚀的前提。温度结露与环境的温度有关。在一定的湿度下，环境温度越高，越容易结露。平均气温高的地区，大气腐蚀速度较大。昼夜温度变化大，也会加速大气腐蚀。33.2大气腐蚀影响因素SO2的影响（1）工业废气中排放的SO2有一部分在高空中直接被氧化成SO3，溶于水中生成H2SO4（2）SO2促进金属大气腐蚀的自催化反应机理SO2被吸附在金属表面，与Fe作用形成FeSO4，FeSO4进一步氧化并由于强烈的水解作用生成硫酸，硫酸可返回与Fe作用，生成新的FeSO4，整个过程具有自催化的特性。422FeSOOSOFe422244464SOHFeOOHOHOFeSOOHFeSOOFeSOH24242222233.2大气腐蚀影响因素Schwartz认为锈层中FeSO4生成有如左图模型，锈层分为外层FeOOH，内层Fe（OH）2，和基体铁表面FeSO4.nH2O的三层。党大气中的SO2、H2O及O2浸入锈层形成，它与铁表面阳极溶解出的Fe2+反应生成FeSO4Fe2++SO4-FeSO4阴极部位：2e+1/2O2+H2O2OH-Fe2++2OH-Fe(OH)2可溶FeSO4存在于锈层中，锈层保护能力下降，腐蚀速度加快33.2大气腐蚀影响因素海盐粒子的影响（Cl-、NaCl）海盐粒子（Cl-、NaCl等）作用在金属表面，它具有吸湿的作用，增大了表面液膜层的电导，Cl-本身又有很强的侵蚀性，因而使腐蚀变得严重。右图表明离海岸线距离越远，空气中的海盐粒子减少，材料腐蚀也小33.2大气腐蚀影响因素固体颗粒的影响颗粒本身具有腐蚀性：如NaCl颗粒及铵盐颗粒，有吸湿作用，溶于金属表面水膜中，提高了电导和酸度，阴离子又有很强的侵蚀性；颗粒吸附腐蚀性物质：碳粒能吸附SO2及水汽，冷凝后形成酸性溶液颗粒既非腐蚀性，又不吸附腐蚀性物质，如沙粒落在金属表面能形成缝隙而凝聚水份，形成氧浓差的局部腐蚀条件。控制大气腐蚀的措施4控制大气腐蚀的措施4（1）合理选用金属材料碳钢和低合金钢是在大气环境中应用最广的金属材料，为了提高其耐蚀性，通过合金化在普碳钢中加入某些合金元素改变锈层结构特点，生成具有保护性的锈层，改善了耐大气腐蚀性能。其中加入Cu、P等合金元素效果比较明显。国外比较著名的是耐候钢。在腐蚀性较强的工业、海洋环境中，耐候钢比碳钢耐蚀性的提高十分明显，但在腐蚀性较弱的一般大气环境中相差不是很大，因而选用耐候钢，也要因地制宜。控制大气腐蚀的措施4耐候钢(耐大气腐蚀钢WeatheringSteel):通过合金化在钢中加入一定量的Cu、P、Cr、Ni、Mo等合金元素形成的具有优异的耐大气腐蚀性能的低合金钢。耐蚀原因：在大气中暴露一段时间后在钢的疏松外腐蚀产物层和基体之间能够形成一层致密、连续的含有Cu、Cr、P等合金元素的非晶产物层，并最终转化成富集上述元素的－FeOOH层——锈层的稳定化过程。致密、连续的非晶内氧化层及－FeOOH层除了可以有效地隔离腐蚀介质与钢基体的接触，且具有极高的阻抗，极大地减缓了腐蚀阳极区和阴极区之间的电子迁移，降低了电化学反应的速度，使耐候钢的腐蚀速率有较大幅度下降。控制大气腐蚀的措施4（2）采用有机、无机涂层和金属镀层保护涂层保护是防止大气腐蚀最简便的方法，伟提高涂层的仿蚀效果，根据大气环境和涂料的特性，目前常采用多层涂装或几种防护层的组合使用。在大气环境中，有许多有色金属耐蚀性比钢铁好，有的还能起到阴极保护作用。例如电镀锌、锡等。（3）气相缓蚀剂和暂时性保护涂层主要用于保护储藏和运输过程中的金属制品。例如可用于保护钢铁、铝制品的气相缓蚀剂有亚硝酸二环已胺和碳酸环己胺。注意气相缓蚀剂随温度的升高挥发量增加，因此严禁暴晒，使用完毕后立即加盖密封。暂时性保护涂层有水稀释型防锈油、溶剂稀释型防锈油、防锈脂等。控制大气腐蚀的措施4（4）降低大气湿度适用于室内储存物品的环境控制，通常湿度控制在50%以下，最好保持在30%以下。方法有加热空气、冷冻除湿或利用各种吸湿剂等。END