第七章金屬腐蝕與防護(hù)

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1、第七章　　金屬腐蝕與防護(hù) 第一節(jié) 　腐蝕的分類(lèi)和腐蝕速度的表示 腐蝕:金屬或合金由于外部介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用產(chǎn)生的破壞。例如鐵在水中生銹、黃銅在大氣中脫鋅。 　　 金屬腐蝕的危害性：（1)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，全世界因腐蝕而損耗的金屬約占年總產(chǎn)量的30%,其中１/3不可再生而被浪費(fèi)；（２）在某些腐蝕體系中(特別是伴隨著應(yīng)力作用下）,可能造成災(zāi)難性事故;（3）金屬腐蝕可能阻礙科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，例如，法國(guó)的拉克油田l95１年因解決不了設(shè)備發(fā)生H2S應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂問(wèn)題，推遲到1９５7年才能全面開(kāi)發(fā). 腐蝕分類(lèi): (1)按腐蝕形態(tài)分類(lèi)：全面腐蝕(均勻腐蝕)和局部腐蝕。 (２）按腐蝕機(jī)理分類(lèi)

2、：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理溶解（如鉻鐵頭在錫中的溶解）三大類(lèi). (3)若按腐蝕環(huán)境分類(lèi)：高溫腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、有機(jī)物腐蝕、熔鹽腐蝕、工業(yè)酸堿鹽腐蝕、微生物腐蝕等。 (4)考慮力學(xué)作用:應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞（同時(shí)遭受腐蝕和交變應(yīng)力的作用，當(dāng)交變應(yīng)力達(dá)到材料的疲勞極限的數(shù)值,則經(jīng)過(guò)若干次循環(huán)后會(huì)發(fā)生疲勞裂縫）. 全面腐蝕（均勻腐蝕）:腐蝕出現(xiàn)在整個(gè)金屬表面上 局部腐蝕：腐蝕集中在表面某個(gè)局部。 　在各種各樣的腐蝕中純化學(xué)腐蝕并不多,高溫氧化腐蝕和有機(jī)物腐蝕比較多，而最普遍的是電化學(xué)腐蝕。大多數(shù)腐蝕都是在含水介質(zhì)中進(jìn)行的。然而,在工亞生產(chǎn)中常常會(huì)遇到

3、金屬的熔鹽腐蝕問(wèn)題。例如,熱處理用的熔鹽浴中或熱浸鍍用的鹽鍋中的電極就會(huì)發(fā)生腐蝕。為使高溫燃料電池、高溫鋰電池、鈉硫電池等高能電池應(yīng)用于實(shí)際，必須解決熔鹽中材料的腐蝕問(wèn)題。 金屬腐蝕的評(píng)定方法:全面腐蝕常用平均腐蝕速度來(lái)衡量。腐蝕速度可用失重法(或增重法）、深度法和電流密度來(lái)表示。 (1）均勻腐蝕;　 　 　 　　 　 　 　 (2)電偶腐蝕; (3）點(diǎn)蝕； 　　 　 　 　 　　 (４)氧濃差腐蝕; （5）縫隙腐蝕;　 　 　　　　 　 　(6)水線腐蝕

4、； （7)雜散電流腐蝕； 　　 　 　　　 (8)應(yīng)力腐蝕； (９）腐蝕疲勞; 　 　 　 　 　 (10）磨損腐蝕； (１１)氫脆； 　 　　　 　 　 　 　 （1２)晶間腐蝕 圖７．1　　腐蝕形態(tài)示意圖 第二節(jié) 　 金屬腐蝕的傾向和電化學(xué)腐蝕的條件 一、金屬腐蝕的傾向 利用標(biāo)準(zhǔn)電極電位，可以判斷金屬腐蝕的傾向. 大多數(shù)腐蝕是在非平衡電位進(jìn)行的,非平衡電位是金屬浸在不含有該金屬離子的溶液中的電位。在這種情況下，電極上失去電子是一個(gè)過(guò)程，而得到電子是另一個(gè)過(guò)程。如

5、鐵在NaCl溶液中，F(xiàn)e→Fｅ2＋＋2ｅ與O2+２Ｈ2O＋4e→4OH- 金屬的電化學(xué)腐蝕：與它在特定介質(zhì)中的電極電位有關(guān)，也與水溶液的pＨ有關(guān)。 圖7。2 　Fe—H2Ｏ的電位-pH圖 圖7．2中，穩(wěn)定區(qū)（Ｆｅ)，腐蝕區(qū)（Fe2+,Fe3＋,HFeO—2，ＦeO2—４)，鈍化區(qū)(Fe３Ｏ4，F(xiàn)e2Ｏ3或Fe(ＯH）3,Ｆe(OH）２） 從圖7。2可見(jiàn),表示析氫反應(yīng)的平衡線a在所有ｐＨ范圍內(nèi)都位于鐵的穩(wěn)定區(qū)之上,這意味著鐵在水溶液中所有ｐH范圍內(nèi)，都有發(fā)生析氫腐蝕的傾向。 但在不同pH值時(shí),腐蝕產(chǎn)物是不相同的。 當(dāng)鐵的電位正于穩(wěn)定區(qū)的電位時(shí)，在酸性和強(qiáng)堿性溶液中，鐵

6、具有活化溶解的傾向；而在pH約為8～14的堿性溶液中，鐵具有鈍化的傾向. 　 鐵的防腐：根據(jù)鐵接觸溶液的pH值和它的電位，可采用：①把鐵的電位降到穩(wěn)定區(qū),即對(duì)鐵施加陰極保護(hù);②把鐵的電位升高到鈍化區(qū)，即可使用陽(yáng)極保護(hù)法或在溶液中添加陽(yáng)極型緩蝕劑來(lái)實(shí)現(xiàn)；③調(diào)整溶液pＨ值至8～13之間,使鐵進(jìn)入鈍化區(qū)。 　 　犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法:利用比鐵活潑的金屬與鐵相連接,在腐蝕介質(zhì)中形成原電池,鐵成為陰極得到保護(hù),而較鐵活潑的金屬則變?yōu)殛?yáng)極而溶解。 二、腐蝕電池 電化學(xué)腐蝕是腐蝕電池作用的結(jié)果。一個(gè)腐蝕電池必須有陰極、陽(yáng)極和電解質(zhì)溶液以及連接陰陽(yáng)極的電子導(dǎo)體四個(gè)部分。 圖７.

7、4　 腐蝕電池 (ａ）短路Ｄallｉel電池；　 （b)在酸中含雜質(zhì)銅的鋅溶解時(shí)的腐蝕電池；　（c）在含氧的水中含雜質(zhì)銅的鋅溶解時(shí)的腐蝕電池 腐蝕條件的情況： 金屬表面有電位不同的點(diǎn)存在,這些電位不同的點(diǎn)將形成腐蝕電池的陰極和陽(yáng)極.下面幾種情況都有可能產(chǎn)生電位不同的點(diǎn)。（微觀腐蝕電池） 　 　（1)金屬表面化學(xué)成分不均勻:金屬中雜質(zhì)的電位與基體金屬的電位并不相同.例如碳鋼的滲碳體Fe3Ｃ,工業(yè)用鋁的鐵和銅.雜質(zhì)的電位比基體的電位正。 （2)金屬組織不均勻:多數(shù)金屬材料都是多晶材料，晶界的電位往往比晶粒的負(fù).多相合金中不同相之電位也不相同. 　　 ?。?)金屬的

8、物理狀態(tài)不均勻:金屬在加工裝配過(guò)程中,由于各部分變形不同或應(yīng)力不同都會(huì)引起表面上產(chǎn)生電位的差異。通常,變形較大或應(yīng)力較大的部位的電位較負(fù)。 (4）金屬表面鈍化膜或?qū)щ娡繉硬煌暾涸谀さ目紫痘蚱屏烟幍碾娢惠^負(fù)。 　 因此金屬表面潮濕時(shí)，只要金屬的電位比H＋或O2的還原反應(yīng)電位負(fù)，水中的H+或Ｏ２就會(huì)在電位較正的點(diǎn)上還原而使金屬腐蝕. 　電化學(xué)腐蝕：陽(yáng)極過(guò)程與陰極過(guò)程必定同時(shí)存在。陽(yáng)極過(guò)程是金屬的溶解,M→Mｎ+。陰極過(guò)程最常見(jiàn)的是H＋或O２的還原，即2H++2e→H２或Ｏ2＋2H２O+4ｅ→4OＨ-（在中性和堿性介質(zhì)中）或Ｏ2+4H+＋4ｅ→2H２O（在酸性介質(zhì)中）.

9、 析氫腐蝕：以氫離子還原為陰極過(guò)程的腐蝕。 　吸氧腐蝕:以氧還原反應(yīng)為陰極過(guò)程的腐蝕(或稱(chēng)氧還原腐蝕）。 宏觀腐蝕電池: (1）不同種的金屬接觸，如鋁制容器用銅鉚釘鉚接時(shí),鋁的電位較銅負(fù)，在潮濕時(shí)形成腐蝕電池，稱(chēng)電偶腐蝕或雙金屬腐蝕。 (2)同一金屬與不同濃度的電解質(zhì)溶液或與含氧量不同的介質(zhì)接觸，濃度低或含氧量較低的地方的電位較負(fù)，形成腐蝕電池,稱(chēng)為金屬離子濃差電池或氧濃差電池。 (3）金屬兩端溫度不同,溫度不同之處的電位不同,稱(chēng)熱偶腐蝕。 (4)直流電源漏電會(huì)產(chǎn)生雜散電流腐蝕。 三、金屬表面上水膜的形成 金屬的電化學(xué)腐蝕可以發(fā)生在水中也可以發(fā)生在水膜下。水膜可

10、分為水汽膜和濕膜兩種，水汽膜是看不見(jiàn)的,其厚度為2～4０層水分子,濕膜可以看得見(jiàn)，厚度為2ｕm—1mm. 1。水汽膜的形成 在大氣相對(duì)濕度小于10０％而溫度又高于露點(diǎn)時(shí)，金屬表面上也會(huì)有水的凝聚. （1） 毛細(xì)凝聚:液面形狀不同，飽和蒸氣壓不同，曲率半徑越小飽和蒸氣壓就越 圖7．5存在電位差的一些腐蝕實(shí)例 小,水蒸氣也就越易凝聚。因此,水蒸氣優(yōu)先凝聚在凹形的彎液面上,這時(shí)平面上水蒸氣還未達(dá)飽和。零件之間的間隙、落在金屬表面上的灰塵下的狹縫和材料上的微孔都是毛細(xì)凝聚蒸氣的良好條件. （2) 吸附凝聚：在相對(duì)濕度低于l00%時(shí)，在未發(fā)生毛細(xì)凝聚之前，

11、固體表面對(duì)水分子的吸附作用也能形成水分子層。水分子的層數(shù)隨相對(duì)濕度的增加而增加。 （3）　化學(xué)凝聚：如果金屬表面上落下了吸水物質(zhì),如NaCl等鹽類(lèi),即使鹽已變成了溶液也會(huì)使水的凝聚變得容易。因?yàn)辂}溶液的蒸氣壓低于純水的蒸氣壓,所以金屬表面上留下手汗時(shí)腐蝕容易產(chǎn)生化學(xué)凝聚. 2．濕膜的形成 金屬暴露在雨雪中或在海上受海水起伏的浸潤(rùn)都會(huì)形成一層可見(jiàn)濕膜。凝露也是濕膜的成因.露的生成與溫差有關(guān)，溫差越大成露要求的相對(duì)濕度就越低。所以,金屬制品倉(cāng)庫(kù)應(yīng)保持晝夜溫差小于6℃,相對(duì)濕度小于70％，并避免日光直接照射。 第三節(jié) 電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué) 同學(xué)自學(xué) 第四節(jié) 　金屬的鈍化 把鐵放入稀硝酸

12、中,鐵會(huì)腐蝕得很快，有大量的氫氣放出.開(kāi)始是硝酸的濃度越大，腐蝕速度越大，但當(dāng)濃度增加到３５%附近時(shí)，鐵的腐蝕會(huì)突然停止，這是鈍化現(xiàn)象（見(jiàn)圖7.10）.經(jīng)鈍化的鐵重新放入稀硝酸中再也不容易溶解，這是因?yàn)殍F處于鈍態(tài)。除Ｆe外，Co，Ni，Nb，Ta，Ｃr，Mo，W，Tｉ都會(huì)被一些氧化劑鈍化.Ｆe,Ｎｉ,Ｃr三者相比,Ｃｒ最易鈍化,Ni次之，Ｆｅ再次之.鈍化的結(jié)果是金屬的電位大幅度正移,甚至接近于貴金屬的電位。 化學(xué)鈍化:由化學(xué)試劑引起的鈍化,如空氣中氧的鈍化作用。 電化學(xué)鈍化：陽(yáng)極極化引起金屬的鈍化。某些金屬會(huì)在某一電位下突然停止腐蝕，例如18—8型不銹鋼在30%硫酸溶液中的陽(yáng)極溶解

13、，當(dāng)極化到—0.1V時(shí)，溶解速度突然下降到原來(lái)的萬(wàn)分之一。 圖7.10鐵在硝酸中的鈍化 圖7.１１金屬陽(yáng)極鈍化時(shí)的鈍化 圖７。11是典型的陽(yáng)極鈍化的極化曲線,曲線上有四個(gè)區(qū)域：活化、鈍化過(guò)渡、穩(wěn)定鈍化以及過(guò)鈍化.AB段-金屬的活性溶解，BC段-金屬表面狀態(tài)急劇變化.B點(diǎn)-鈍化膜的生成速度趨于超過(guò)它的溶解速度，是從活化進(jìn)入鈍化的轉(zhuǎn)折點(diǎn).臨界鈍化電位或致鈍電位:B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電位。臨界電流密度:B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流密度.C點(diǎn)－金屬已進(jìn)入穩(wěn)定鈍態(tài)。維鈍電流密度:ＣD范圍內(nèi)的電流密度,基本不隨電位而變，維持鈍化狀態(tài)。D點(diǎn)以后,某些金屬的鈍化膜會(huì)因電位太正而被氧化為可溶的離子,于是金屬又開(kāi)始陽(yáng)

14、極溶解甚至伴隨O2的析出.Fe,Nｉ，Cｒ，Mｏ等金屬在稀硫酸中都可以進(jìn)行陽(yáng)極鈍化。合金中隨Cr含量的增加，致鈍電位向負(fù)方向移動(dòng)，ＣD變寬，而且維鈍電流密度變小。 　　 鈍化的應(yīng)用:從金屬腐蝕的角度看,希望金屬鈍化；但是對(duì)于電鍍用的可溶性陽(yáng)極以及化學(xué)電源來(lái)說(shuō)，則避免金屬鈍化. 鈍化與活化的關(guān)系:有利于鈍化的因素將不利于活化。氧化劑的存在是鈍化的因素,其反面，即還原劑會(huì)引起活化。陽(yáng)極極化引起鈍化,而陰極極化則是活化因素。使電位變正將引起鈍化，電位變負(fù)則引起活化。和電位更正的金屬接觸促使鈍化，而與更負(fù)電位的金屬接觸,則導(dǎo)致活化。降低溫度有利于鈍化，升高溫度則有利手活化。很光滑的表面有利于鈍化,

15、而粗糙的表面有利于活化. 　 金屬表面的機(jī)械損傷可以使許多鈍化了的金屬活化.鐵在硝酸中鈍化后，稍加磨擦,便失去鈍性，但是鋁、鉻、不銹鋼等在空氣或許多介質(zhì)中卻容易自行鈍化,故機(jī)械損傷后可以重新鈍化。 　 陰離子的活化作用：例如鋁在平常條件下不易腐蝕，但在海水中卻很易腐蝕,原因是氯離子破壞了鈍態(tài).陰離子使金屬失去鈍化能力的強(qiáng)弱順序: 　C1->Br-＞Ｉ->F－>ClＯ－4＞ＯH->SＯ2-4 　斑點(diǎn)腐蝕:在某些溶液中，氯離子常常只使金屬表面部分活化,這些個(gè)別部分金屬以很高的速度溶解，而使其表面形成許多深坑的現(xiàn)象.　 鈍化現(xiàn)象的機(jī)理:成相膜理論和吸附理論 第五節(jié) 金

16、屬腐蝕速度的電化學(xué)測(cè)量方法及有關(guān)測(cè)試技術(shù) 一、極化曲線外延法 二、線性極化法 三、三點(diǎn)法 四、金屬表面微區(qū)電位和電流密度分布的測(cè)量 第六節(jié)金屬的防護(hù) 一、金屬防護(hù)措施及耐腐蝕金屬材料的選擇 　金屬的防護(hù)措施： 　 （1） 提高金屬本身的耐蝕性，例如鎳中加銅,鉻鋼中加鎳,在銅鋅合金中加錫,低碳鋼中加鉻和銅等。 　 （２)　采用保護(hù)性覆蓋層,例如鐵上鍍鋅，鋁上涂漆，鋼上磷化以及管子上繞防護(hù)帶(由PVC或ＰE材料做成)等. （3)　改變腐蝕環(huán)境,例如介質(zhì)除氧脫鹽，添加緩蝕劑等. 　 (4） 電化學(xué)陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)。 常用的金屬材料中,銅、鋁、鎂、鈦、

17、鋯等可以純金屬的形式使用，大量的是以合金形式使用。合金化可提高金屬的耐蝕性。 合金化的基本原則：①降低合金中陽(yáng)極相的活性,例如鋼中加鎳，鎳中加鉻;②降低合金中陰極相的活性，例如工業(yè)鎂中加錳,鋼中加銻；③合金表面形成保護(hù)膜,例如鐵中加硅,不銹鋼中加鉬。 選擇材料的基本要求：耐蝕性、力學(xué)性能、成本、資源等,例如高硅鐵的耐蝕性能良好,但較脆，不能進(jìn)行車(chē)、鉆、鏜、銑等冷加工。 典型環(huán)境中，金屬材料的選擇方法: 　　 （１） 大氣:鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、抗大氣腐蝕鋼(例如ｌ０ＭnSiCu鋼）、碳鋼和鑄鐵(若要提高其耐蝕性，可在表面鍍鎳或滲鋁）、銅及銅合金、不銹鋼. (２） 工業(yè)大氣:鋁及

18、鋁合金、鈦及鈦合金、碳鋼或鑄鐵（表面可采用滲鋁、噴鈦等保護(hù)）。 (3) 淡水：鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、高硅鐵、不銹鋼、銅及銅合金、鉛及鉛合金、鎳。 　 　(4) 海水：鈦及鈦合金、銅及銅合金、鎳及鎳合金、l8-8鋼。 (5） 硫酸：高硅鐵、鉛（低濃度時(shí)用）、鐵碳合金(高濃度時(shí)用）。 　 (6) 硝酸：鈦及鈦合金、高硅鐵、不銹鋼（低濃度時(shí)用)、鋁（高濃度時(shí)用）。 　 （7)　鹽酸:高硅鐵、加鉬高硅鐵、哈氏合金（62Nｉｌ7Crl5Mo)。 (８） 脂肪酸：高硅鐵、1８—8-Mｏ不銹鋼、l８-8鋼、鋁。 　 　(9） 甲醇：碳鋼、高硅鐵、1８—８鋼、ｌ8

19、—８-Mo不銹鋼、銅及銅合金、鈦及鈦合金。 （１0) 氫氧化鈉：鎳及鎳合金、高硅鑄鐵、加鎳鑄鐵(〉2％Nｉ）、鐵碳合金、l8-８鋼、ｌ8-８-Mｏ、不銹鋼、銅及銅合金、鈦及鈦合金。 （１１） 氯化鈉：高硅鐵、l8－8鋼、l8－８—Mo、不銹鋼、鎳及鎳合金、鈦及鈦合金. （1２） 二氧化硫:碳鋼、l8—８—Mo不銹鋼、銅及銅合金、鈦及鈦合金。 （13） 硫化氫:碳鋼、高硅鐵、18—8鋼、l8-８—Mo不銹鋼、鋁及鋁合金。 (14） 氯氣（干)：碳鋼、高硅鐵、l８-8鋼、l8—8—Mｏ不銹鋼、鋁及鋁合金. 　　 (15) 氯氣(濕）:鈦及鈦合金、高硅鐵

20、、哈氏合金。 　 以上選材是按均勻腐蝕速度來(lái)考慮的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還要注意它們的局部腐蝕傾向。 　 二、緩蝕劑保護(hù) 　緩蝕劑:在腐蝕介質(zhì)中添加少量就能抑制金屬腐蝕的物質(zhì)。緩蝕劑保護(hù)金屬的優(yōu)點(diǎn)在于用量少、見(jiàn)效快、成本低、使用方便。緩蝕劑在工業(yè)上的應(yīng)用很廣，例如,黑色金屬酸洗用若丁(Ｒoｄｉne）來(lái)保護(hù)基體金屬，在冷卻水中加鉻酸鈉來(lái)保護(hù)冷卻水系統(tǒng)。緩蝕劑保護(hù)的缺點(diǎn)是它只適用于腐蝕介質(zhì)有限體積的情況，例如電鍍和噴漆前的酸洗除銹、產(chǎn)品包裝。不適用于開(kāi)放體系，例如碼頭。 　 1。 緩蝕劑的分類(lèi)和應(yīng)用范圍 　　 （a)按化學(xué)成分分類(lèi)，分為無(wú)機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩類(lèi)。某些有機(jī)物對(duì)無(wú)

21、機(jī)緩蝕劑具有協(xié)同作用,例如乙醇胺+鉬酸鈉對(duì)A3鋼的緩蝕作用明顯優(yōu)于鉬酸鈉，表明其分子內(nèi)的醇胺基團(tuán)與鉬酸根有明顯的協(xié)同緩蝕效應(yīng)。 ?。╞）按物理性質(zhì)分類(lèi)，分為水溶性、油溶性以及氣相緩蝕劑三類(lèi)。油溶性緩蝕劑是具有極性的有機(jī)化合物，兼有界面活性。石油磺酸鹽是目前使用最多的一類(lèi)油溶性緩蝕劑。 （c） 按成膜特征分類(lèi),分為氧化膜型、沉淀膜型和吸附型三類(lèi)。氧化膜型緩蝕劑多為氧化劑，但并非氧化性越強(qiáng)作用越大，例如高錳酸鉀氧化性很強(qiáng)，但緩蝕效果不大.氧化型緩蝕劑有鈍化作用，又稱(chēng)鈍化劑.沉淀膜型緩蝕劑如聚磷酸鈉,在水中有足量Ｃa２+存在及有溶解氧時(shí),生成沉淀膜起緩蝕作用.吸附型緩蝕劑如硫脲，

22、能吸附在金屬表面從而阻擋腐蝕劑的接觸,這類(lèi)緩蝕劑大多是含Ｏ，N，S和P的有機(jī)物. (ｄ）按用途分類(lèi),分為冷卻水緩蝕劑（例如在凝結(jié)水系統(tǒng)中加入聯(lián)氨）、鍋爐緩蝕劑（例如蒸汽鍋爐中注入磷酸鹽）、酸洗緩蝕劑(例如在鹽酸或硫酸中用的烏洛托品)、油氣井緩蝕劑(例如４11一甲醛、若丁一A)、石油化工緩蝕劑（例如煉油廠用的溴代烷基吡啶）等。 　 ?。╡)按腐蝕電池的作用機(jī)理來(lái)分類(lèi)，有陽(yáng)極型、陰極型和混合型三類(lèi)。 陽(yáng)極型緩蝕劑：鉻酸鹽、硝酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽等屬這類(lèi)。其中苯甲酸 鹽只有當(dāng)介質(zhì)含有溶解氧時(shí)才起作用.這類(lèi)緩蝕劑的作用主要是使金屬表面鈍化并持續(xù)保持此鈍態(tài)，導(dǎo)致陽(yáng)極極

23、化增大從而使腐蝕電流減小. 陰極型緩蝕劑：聚磷酸鹽、碳酸氫鈣、硫酸鋅等屬于這類(lèi)。按其作用機(jī)理分為成膜型陰極型緩蝕劑(生成氫氧化物或碳酸鹽覆蓋于陰極表面)和增加氫離子放電過(guò)電位的緩蝕劑。兩者都是抑制陰極反應(yīng)，使陰極極化增大而降低腐蝕電流。 混合型緩蝕劑:主要是含N或S,以及既含N又含S的有機(jī)物、生物堿、瓊脂等。它們對(duì)陽(yáng)極過(guò)程和陰極過(guò)程同時(shí)起抑制作用,結(jié)果是腐蝕電位變化不大而腐蝕電流變小。有些無(wú)機(jī)鹽，例如硅酸鈉、鋁酸鈉，在溶液中有呈膠體態(tài)的粒子，在陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)均沉淀成為保護(hù)膜，阻滯鐵的溶解和氧接近金屬. 2。緩蝕劑的評(píng)選 緩蝕劑有著明顯的選擇性:金屬不同,介質(zhì)不同,

24、適用的緩蝕劑可能不同.中性水介質(zhì)多用無(wú)機(jī)緩蝕劑，以氧化膜型和沉淀膜型為主。在酸性介質(zhì)中多用有機(jī)緩蝕劑，以吸附型為主.不但要選出緩蝕劑品種，還要確定其用量;有時(shí)不同類(lèi)型的緩蝕劑配合使用，效果更好。因此,必須對(duì)緩蝕劑進(jìn)行評(píng)選。 　 　緩蝕效率計(jì)算公式: 式中:為緩蝕效率，分別為無(wú)緩蝕劑、有緩蝕劑時(shí)試樣的腐蝕速度，單位為g·m—2。 　　 緩蝕劑的篩選方法：①失重法求腐蝕速度再計(jì)算緩蝕效率。②容量法（只用于析氫腐蝕）,即用單位時(shí)間內(nèi)單位試樣表面所析出的氫的體積表示腐蝕速度,再?gòu)母g速度計(jì)算緩蝕效率。③電化學(xué)方法，可用線性極化法或極化曲線外延法求腐蝕電流。此外,通過(guò)測(cè)微分電容可以了解緩蝕劑在電極

25、表面上的吸附機(jī)理，吸附、脫附的電位范圍以及吸附覆蓋度，進(jìn)而判斷緩蝕劑的吸附能力. 三、電化學(xué)保護(hù) 電化學(xué)保護(hù)分為陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)兩種. 1．陰極保護(hù) 陰極保護(hù)是在被保護(hù)的金屬表面通入足夠大的陰極電流,使其電位變負(fù)，從而抑制金屬表面上腐蝕電池陽(yáng)極的溶解速度。圖７．1６所示的極化曲線可以說(shuō)明陰極保護(hù)的原理，未進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，金屬以Icorr速度不斷溶解不斷溶解.當(dāng)往金屬輸入陰極電流時(shí),金屬發(fā)生陰極極化,金屬的電位從Eｃorr負(fù)移至Ｅ’，這時(shí)總的陰極極化電流由兩部分組成:一部分由腐蝕電池提供（AB段），另一部分是外加的（BC　段).這表明金屬的電位移到E'時(shí)，金屬仍有與AＢ段相等的腐蝕電流

26、存 圖７.16用極化曲線說(shuō)明陰極保護(hù)的原理 在，即腐蝕速度變小而沒(méi)有完全停止。當(dāng)輸入電流使金屬的電位負(fù)移到等于金屬的平衡電位時(shí)，外加電流便足以使金屬完全停止腐蝕，使金屬得到完全保護(hù). 陰極保護(hù)分類(lèi)：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)和外加電流的陰極保護(hù)兩類(lèi)。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)是靠電位較負(fù)的金屬的溶解來(lái)提供陰極電流，一般是用鋅合金、鋁合金、鎂合金。在保護(hù)過(guò)程中電位較負(fù)的金屬為陽(yáng)極，逐漸溶解犧牲掉。外加電流的陰極保護(hù)則靠外部電源提供陰極電流，這時(shí)要用鋼鐵、石墨、高硅鑄鐵、鉛銀(２％）合金、鍍鉑的鈦等作陽(yáng)極,稱(chēng)為輔助陽(yáng)極。 圖7.17船的電化學(xué)保護(hù)示意圖（ａ)犧牲陽(yáng)極保護(hù)；（b)外加

27、電流保護(hù) 對(duì)管道的陰極保護(hù):必須考慮電位和電流分布的均勻性.例如，對(duì)埋地鋼管實(shí)施陰極保護(hù)大多采用相隔一定距離的分立位置的輔助陽(yáng)極，這時(shí)鄰近陽(yáng)極的管段的保護(hù)電位最負(fù),而兩個(gè)陽(yáng)極之間的管段的電位就要正一些。為了改變這種情況,使在受陰極保護(hù)的管道上獲得均勻的電位分布,采用與管道平行敷設(shè)的帶狀犧牲陽(yáng)極是一條可行的途徑，因?yàn)檠刂S線方向的電位分布一定是均勻的。 2。陽(yáng)極保護(hù) 陽(yáng)極保護(hù)是在被保護(hù)金屬表面通人足夠大的陽(yáng)極電流，使電位變正進(jìn)入鈍化區(qū)從而防止金屬腐蝕(圖7．1８)。陽(yáng)極保護(hù)主要用來(lái)保護(hù)貯存硫酸用的碳鋼貯槽、貯存氨水用的碳鋼貯槽、生產(chǎn)碳酸氫銨用的碳鋼制的碳化塔以及鋼制紙漿

28、蒸煮釜。陽(yáng)極保護(hù)的輔助陽(yáng)極（見(jiàn)圖7。19)所用的材料，對(duì)濃硫酸可用鍍鉑電極、高硅鑄鐵、銀等；對(duì)稀硫酸可用鋁青銅、石墨等；對(duì)堿液可用高鎳鉻合金或普通碳鋼。若介質(zhì)含Ｃl—多,就不宜用陽(yáng)極保護(hù)的方法，因此陽(yáng)極保護(hù)的應(yīng)用是有限的. 圖7．18陽(yáng)極保護(hù)原理圖 （ａ）電位-pH圖；(b)極化曲線 圖７。19硫酸貯槽的陽(yáng)極保護(hù) 第七節(jié) 　新型防腐蝕膜層的研究與應(yīng)用 一、金屬防腐新工藝-—達(dá)克羅 二、防腐蝕的導(dǎo)電高分子膜 三、自由組裝膜技術(shù)在金屬防腐蝕中的應(yīng)用 四、化學(xué)修飾與電化學(xué)修飾防腐膜 五、光催化TiO２涂層在金屬防腐蝕中的應(yīng)用 文中如有不足，請(qǐng)您見(jiàn)諒！ 131 / 12