金屬耐腐蝕合金化原理(已修改)
2025-06-30 01:05 本頁面
【正文】 金屬耐腐蝕合金化原理作者：日期：第五章 耐腐蝕金屬材料167。51 金屬耐腐蝕合金化原理工業(yè)上所用的金屬材料中，純金屬并不多，應(yīng)用較多的則是鐵、銅、鎳、鈦、鋁、鎂等各種金屬的合金。本節(jié)討論如何通過合金化和熱處理等途徑，從成分和組織上使合金具有高的耐蝕性，并闡明其作用原理。一、提高金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性以熱力學(xué)穩(wěn)定性高的元素進(jìn)行合金化，向不耐蝕的合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素進(jìn)行合金化，可在合金表面形成由貴金屬組元組成的連續(xù)保護(hù)層，提高其耐蝕性。例如，銅中加金，鎳中加銅，鉻中加鎳等。但是其應(yīng)用是有限的。因為，一方面要耗費大量的貴金屬，經(jīng)濟上昂貴；另一方面，由于合金組元在固態(tài)中的溶解度是有限的，許多合金要獲得具有多組元的單一固溶體是比較困難的。二、降低陰極活性在陰極控制的金屬腐蝕中，可用進(jìn)一步加強陰極極化的辦法來降低腐蝕速度。如金屬在酸中的活性溶解就可以用降低陰極活性的方法減少腐蝕。具體方法是：1．減小金屬或合金中的活性陰極面積 金屬或合金在酸中腐蝕時，陰極析氫過程優(yōu)先在氫超電壓低的陰極相或夾雜物上進(jìn)行。如果減少合金中的陰極相或夾雜物，減小了活性陰極面積，增加了陰極極化電流密度，增加陰極極化程度，阻礙陰極過程的進(jìn)行，提高耐蝕性。例如，當(dāng)鋁中鐵含量減少時，其在鹽酸中的耐蝕性提高，如P128圖1。這是由于鐵能形成陰極相。對于陰極控制的腐蝕過程，采用固溶處理獲得單相固溶體組織，可提高耐蝕性。反之，退火或時效處理降低其耐蝕性。2．加入氫超電壓高的元素 加入氫超電壓高的元素，可提高陰極析氫超電壓，顯著降低合金在酸中的腐蝕速度。但它只適用于不產(chǎn)生鈍化的析氫腐蝕。如金屬在非氧化性或氧化性低的酸中的活性溶解過程。例如，在鋅中含有鐵、銅等電位較高的金屬雜質(zhì)時，加入氫超電壓高的鎘、汞，可使鋅在酸中腐蝕速度顯著降低。又如，在含有較多雜質(zhì)鐵的工業(yè)純鎂中，%錳可大大降低其在氯化物水溶液中的腐蝕速度，這是由于錳比鐵高得多的析氫超電壓之故。三、降低合金的陽極活性用合金化的方法降低合金的陽極活性，尤其是用提高合金鈍性的方法阻礙陽極過程的進(jìn)行，可提高合金的耐蝕性，它是一種最有效、應(yīng)用最廣泛的措施。1. 減小合金表面上陽極部分的面積，在腐蝕過程中，合金基體是陰極，第二相或合金中其它微小區(qū)域（如晶界）是陽極，如能減小陽極面積，可加大陽極極化電流密度，增加陽極極化程度，阻滯陽極的進(jìn)行，提高合金的耐蝕性。例如在海水中，AlMg合金中強化相Al2Mg3對其基體而言是陽極，它在腐蝕過程中逐漸被溶解，使合金表面陽極總面積減小，腐蝕速度降低。所以AlMg合金耐海水腐蝕性就比第二相是陰極相的AlCu合金高。實際上合金中第二相是陽極相的較少，絕大多數(shù)合金中第二相是陰極相，這種耐蝕措施的應(yīng)用受到限制。另外，若晶界區(qū)為陽極時，這條途徑可有所應(yīng)用。例如，通過提高金屬和合金的純度或進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硎咕Ы缱儽∽兗儍簦商岣吣臀g性。對于具有晶間腐蝕傾向的合金僅從減小晶界陽極區(qū)面積，而不消除陽極區(qū)的做法，常會加重晶間腐蝕，例如粗晶粒的高鉻不銹鋼比細(xì)晶粒的晶間腐蝕嚴(yán)重。2．加入容易鈍化的合金元素 工業(yè)上常用的合金的基體元素鐵、鋁、鎂、鎳等都具有一定的鈍化性能，但其鈍化性能不夠高，特別是鐵，只有在氧化性較強的介質(zhì)中才能鈍化，而在一般自然條件下不鈍化。為了提高耐蝕性，可往這些基體金屬中加入易鈍化的合金元素。如往鐵中加入12～30%Cr，制成不銹鋼或耐酸鋼；往鎳或鈦中加入鉬，制成鎳鉬或鈦鉬合金，耐蝕性有很大的提高。這是一種應(yīng)用最廣的合金化途徑。3．加入陰極性合金元素促使
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