金属腐蚀

1、金属腐蚀过程的特点是什么？采用那些指标可以测定金属全面腐蚀的速度。答：特点因腐蚀造成的破坏一般从金属表面开始，然后伴着腐蚀的过程进一步发展，富士破坏将扩展到金属材料的内部，并使金属的性质和组成发生改变；金属材料的表面对腐蚀过程进行有显著的影响。重量指标：就是金属因腐蚀而发生的重量变化。深度指标：指金属的厚度因腐蚀而减少的量。电流指标：以金属电化学腐蚀过程阳极过程电流密度的大小。2、双电层的类型有哪些？平衡电极电位，电极电位的氢标度的定义？答：类型：金属离子和极性水分子之间的水花力大于金属离子与电子之间的结合力；金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力；吸附双电层。平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，反映的正逆过程的电荷和物质达到平衡，这是电位为平衡电极电位；电极电位的氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。3、判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？答：a腐蚀反映自由能的变化△G0则反应能自发进行△G=0则达到平衡△G0不能自发反应b标准电极电位越负，金属越易腐蚀4、以Fe-H2O体系为例，试述电位-PH图的应用。答：以电位E为纵坐标，PH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表现在图上，这种图叫做电位PH平衡图。应用：预测金属的腐蚀倾向；选择控制腐蚀的途径。5、腐蚀原电池的组成及工作历程？它有那些类型。答：组成：阴阳极、电解质溶液、电路四个部分；工作历程：阳极过程、阴极过程、电流的流动；类型：a宏观腐蚀电池：异金属解除电池、浓差电池、温差电池；b微观腐蚀电池。6、极化作用、极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？极化的类型有哪几种？答：极化作用：由于通过电流而引起原电池两级的电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象；阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象；阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象；极化的本质：电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快；极化的类型：电化学极化、浓度极化、电阻极化。7、发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？答：阳极：阳极的电化学极化：如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正方向移动；阳极的浓度极化：阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极表面附近的金属离子浓度逐渐增加；阳极的电阻极化：很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈的向正的方向移动，生成保护膜而引起的阳极极化。阴极：电化学：氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动；阴极的浓度极化：氧化态物质达到阴极表面的速度落后于在阴极表面还原反应的速度，或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。8、比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？极化率的定义是什么？极化图有哪些应用？怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面。答：区别：理想极化曲线是理想电极上得到的曲线，只发生一个电极反应，初始电位为平衡电极电位，实际极化曲线是实际测量得到的曲线，不只发生一个电极反应，初始电位为混合电位。极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化图的应用：用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素；表示腐蚀电池的控制类型。控制取决于：阴极极化控制、阳极极化控制、欧姆电阻控制。9、氧去极化腐蚀与氢去极化腐蚀的定义、一般规律、影响因素？它们之间的异同点、极化曲线。答：氢（氧）去：以氢离子作为去极化剂（氧去极化剂）的腐蚀过程；氧去规律：a如果腐蚀金属在溶液中的电位较正，如交于是1点，此时主要是氧离子反应过程控制；如果腐蚀金属在溶液中的电位较负，如交于23点，此时主要是氧的扩散过程控制；如果腐蚀金属在溶液中的电位较负，如交于4点，此时主要是氧去极化与氢离子去极化反映共用控制；在空三控制的腐蚀过程中，阳极的起始电位与阳极曲线的走向对腐蚀速度没有影响；在扩散控制的腐蚀过程中，金属的阴极杂质的增加，对腐蚀速度的增加只起较小的作用。影响因素：氢去，溶液PH值金属材料的本质及表面的状态极化面积温度；氧去，溶解氧浓度溶液流速盐浓度温度比较：（氢氧）a去极化剂的性质氢离子可对流，扩散和电迁方式传质，扩散系数很大；中性分子，只能以对流和扩散传质，扩散系数较小b浓度浓度很大，酸性溶液中氢离子作为去极化剂，中性或减性溶液中水分子作为去极化剂；浓度较小，随温度升高和盐浓度增加，溶解度下降c阳极反映产物氧气，使金属表面附近的溶液得到搅拌水分子或氢氧根离子，只能以对流或扩散离开金属表面，没搅拌作用d腐蚀的控制类型阴极控制，混合控制和殃及控制都有，阴极控制较多，并且主要是阴极的活化极化控制；阳极控制居多，并且主要是氧扩散控制，阴极控制和混合控制较少e合金元素或杂质的影响影响显著；较小f服饰速度大小在不发生钝化现象识，单纯的氢去极化腐蚀速度大；小。10、钝化的定义？钝化曲线有那几个区、其曲线上一些拐点参数的意义？答：钝化就是指金属表面状态的突变，这种突变使得金属的阳极溶解过程不再服从塔菲尔规律，其溶解速度也随之急剧下降。活性溶解去、钝化过程区、稳定钝化区、过钝化区。11、影响钝化的因素有哪些？答：钝化剂、氧化剂浓度、金属本性、外加阳极电流、温度、酸碱度、溶液中溶解氧对金属的腐蚀性具有双重作用、金属表面上氧化物的存在。12、电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、晶间腐蚀的定义，影响因素和控制方法？答：电偶腐蚀：异种金属在同一介质中接触，由于腐蚀电位不相等有电偶电流的流动，使电位较低的金属溶解速度增加，造成接触处的局部腐蚀，而电位较高的金属，溶解速度反而减小。原理：在电偶腐蚀中，腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电位较高的金属接触而产生的阳极极化，其结果是溶解速度增加，而电位较高的金属，由于和电位较低的念书接触而产生阴极极化，其结果是溶解速度下降，即受到了阴极保护。因素：面积比、介质的电导率。控制：设计上，在选材方面尽量避免异种金属接触，不可避免时，就尽量选取在电偶序中同组或位置相隔较近的金属；避免大阴极小阳极；若采用不同腐蚀电位的金属材料，尽量采取绝缘措施；可采用表面处理的方法。小孔腐蚀：在金属表面局部专区，出现向深处发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀较微。原理：Cl离子吸附行程孔蚀核、孔蚀核活化为微阳极、自催化作用—闭塞电池的行程，随着腐蚀的进行，孔口将有2次腐蚀产物生成，孔内介质相对于孔外介质呈滞留状态，溶解的金属氧离子不易往外扩散，溶解氧也不易扩散进来，孔内金属阳离子浓度增加，氯离子迁入维持电中性，这就行程孔内金属氯化物的浓溶液，使孔内金属继续维持活态，又由于氯化物水解的结果，孔内介质酸度增加，使阳极溶解速度加快。影响因素：金属的本性和表面状态、截止的影响、PH控制方法：选用耐孔蚀的合金作为制作材料、降低截至中卤素离子含量、加入缓蚀剂、设备加工后进行钝化处理、外加阴极电流保护可以可抑制孔蚀。缝隙腐蚀：金属部件在介质中，由于金属与金属或非金属之间行程特别小的缝隙，使缝隙内截止处于滞留状态，引起缝内金属的加快腐蚀。原理：腐蚀刚开始，氧去极化腐蚀在孔隙内、外均进行，因滞留关系，氧只能以扩散方式向缝隙内传递，传缝内的氧消耗后难以得到补充，氧化还原反映很快便种植。而缝外的氧随时可以得到补充，所以氧化还原反应可以继续进行，缝内、外构成了宏观的浓度差电池，缝内是阳极，由于电池是具有大阴极小阳极的面积比，腐蚀电流较大，缝外是阴极，两次腐蚀产物在缝口行程，逐步发展成闭塞电池，随着二价三价Fe离子的积累，正电荷过剩，促使缝内外氯离子迁移入内以保持电荷平衡。金属氧化物的水解使缝内介质酸化，PH可降至3左右，因此加速了阳极的溶解。阴极的加速溶解又引起更多氯离子的迁入，氧化物的浓度又增加氯化物的水解，又使介质更酸化，这样形成了一个自催化过程。影响因素：金属本身环境温度控制：结构上尽量避免缝隙和死角区；采用耐缝隙腐蚀材料、采用不吸水的垫片、采用电化学保护。应力腐蚀破裂：金属材料在固定拉应力和特定截止的共同作用下引起的破裂。影响因素：盈利金属及冶金介质控制：选择耐腐蚀材料、减弱介质的侵蚀性、采用外加电流的阳极保护法、控制应力。疲劳腐蚀：由于腐蚀介质和交变应力的联合作用而引起的破坏。影响：表面应力状态介质交变应力的振幅和频率控制：采用表面覆盖层、降低部件的应力。磨损腐蚀：腐蚀性流体与金属物件以较高的速度做相对运动而引起金属的腐蚀破坏。影响：金属表面膜流速控制：合理设计、选择能形成保护性好的表面膜的材料、采用适当的涂层或阴极保护。晶间蚀：腐蚀沿着金属或合金的晶粒边界或它的邻近区域发展，晶粒本身腐蚀很轻微。影响：氧化性或弱氧化性介质、强氧化性介质控制：重新固融处理、稳定性处理、采用超低流不锈钢、采用双相钢13、金属在大气中的腐蚀特点是怎样的？金属在土壤中有哪几种腐蚀形式。答：特点：a干的大气腐蚀：比较简单，速度小，破坏性小；b湿：水膜厚度增加，腐蚀速度小；c潮：水膜厚度增加，腐蚀速度增加。形式：a由于充气不均引起的腐蚀b由于杂散电流引起的腐蚀，杂散电流流出的部位成为腐蚀电池的阳极区。金属氧化反应转变为离子进入土壤c由微生物引起的腐蚀。14、金属在工业酸碱盐中的腐蚀特点是怎样的？答：工业中：淡水腐蚀：受温度、PH、流速影响。高温水和蒸汽冷凝水腐蚀。金属在酸中腐蚀：发生氢去极化腐蚀影响因素：金属的本性，介质、温度、氧和氧化剂。金属在硝酸中腐蚀：浓度30%,随着浓度上升，腐蚀速度上升；30%上升，下降；超过85%，上升，上升。不锈钢在硝酸中耐腐蚀，浓硝酸中由于过钝化腐蚀速度增大。铝在硝酸中腐蚀，浓度在30%时，腐蚀速度最大，大雨30%时下降。金属在硫酸中腐蚀：Fe，浓度小于50%，浓度上升，速度上升；大于50%，上升下降；超过100%，腐蚀速度加快。Al在硫酸中耐腐蚀，在中高浓度硫酸中不稳定。铅在60%一下的稀硫酸中耐腐蚀，浓硫酸中不耐蚀。金属在碱中的腐蚀：a影响因素：PH和碱液浓度。Ph4-9,几乎无关，9-14腐速降低，温度、应力。金属在盐中腐蚀：a酸性盐，由于水解生成酸，对Fe既有氧去极化作用，又有氢去，速度与相同PH的酸差不多，b中性盐：开始时，腐蚀速度随浓度增加而增加，当浓度到一定时，速度最大，然后随之下降。c碱性盐：PH10时候，和希碱一样，腐蚀笑。d氧化性盐：很强的极化剂，对金属腐蚀很严重，使钢铁钝化，要用两适合，可以组织腐蚀，是很好的缓蚀剂。15、碳钢和不锈钢的腐蚀特点。答：碳钢在强氧化性介质中可以钝化具有一定耐蚀性，在非强氧化性介质中耐蚀性差，在PH9.5，浓度不超过30%的碱溶液中耐腐蚀；不锈钢的耐蚀性与含金含量有关，遵循稳定性台阶定律。16、硅酸盐材料的特点，高分子材料破坏的形式有那些？答：共性：性脆、耐蚀性好、空隙性。破坏形式：化学裂解，在活性介质作用下，渗入高分子材料内部的截止与大分子发生化学反映溶胀与溶解，溶剂分子渗入高分子材料内部破坏大分子之间的次价键与大分子发生溶剂化作用。应力开裂、渗透破坏。17、防止金属腐蚀的控制方法有哪些？答：合理选材、阳极保护、阴极保护、介质处理、添加缓蚀剂、金属表面覆盖层、合理的仿佛是设计及改进生产工艺流程一减轻或防止、金属的腐蚀。18、电化学保护主要有哪几种？其定义是什么？她们的基本原理是什么？答：阴极保护：将被保护金属进行外加阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法。原理：由外电路向金属通入电子，以供去极化剂花园反应所需，从而使金属氧化反应收到抑制，当金属氧化反映速度降低到零时，金属表面只发生去极化阴极反应，金属得到保护。阳极保护：将被保护设备与外加滞留电源正极相连，在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化到一定电位，在此电位下，金属能建立起钝态并维持钝态