表面工程技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)-資料下載頁
2025-08-23 18:26本頁面
【正文】 、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕原理 二、金屬表面的極化、鈍化及活化 三、腐蝕的主要形式 四、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法 一、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕原理 1．基本概念 (分類 ) ?腐蝕原理： 化學(xué)腐蝕：不導(dǎo)電介質(zhì)中發(fā)生，腐蝕過程中 無電流產(chǎn)生。 電化學(xué)腐蝕：導(dǎo)電介質(zhì)中發(fā)生，腐蝕過程中 有電流產(chǎn)生。 ?環(huán)境： 濕蝕 (包括水溶液腐蝕、大氣腐蝕、土壤腐蝕和化學(xué)藥品腐蝕 ) 干蝕 (包括高溫氧化、硫腐蝕、氫腐蝕、液態(tài)金屬腐蝕、熔鹽腐蝕等 ) 微生物腐蝕 (包括細(xì)菌腐蝕、真菌腐蝕等 ) ?腐蝕形態(tài) 全面腐蝕：腐蝕分布在整個(gè)金屬表面上 (包括較均勻的和不均勻的 )。 腐蝕區(qū)域小、分布較均勻， 危害相對(duì)較小。 局部腐蝕：腐蝕局限在金屬的某一部位。 不易發(fā)現(xiàn)，但 危害較大。 2．金屬化學(xué)腐蝕的基本原理 與一般化學(xué)反應(yīng) (金屬氧化反應(yīng) )基本相同。 物理吸咐 → 化學(xué)吸咐 → 擴(kuò)散（離子電遷移） 3．金屬電化學(xué)腐蝕原理 ?電極電位：雙電層的形成 ?標(biāo)準(zhǔn)電極電位：以標(biāo)準(zhǔn)氫電極為負(fù)極 ?平衡電位： 材料的種類、組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)，介質(zhì)的成分、濃度、溫度等均會(huì)影響電極電位。 ?腐蝕電位： 判斷金屬腐蝕的熱力學(xué)可能性－ 其越負(fù)的金屬越容易腐蝕 。 能斯特方程 陰極和陽極的選擇 4．腐蝕原電池與腐蝕微電池 ? 原電池： ? CuZn腐蝕電池的總反應(yīng)： ? 在電解液中的兩種金屬直接接觸也能形成腐蝕原電池 (接觸電池、微腐蝕電池 ) 陽極：電極電位較負(fù)，發(fā)生氧化反應(yīng) 陰極：電極電位較正，發(fā)生還原反應(yīng) 5．電化學(xué)腐蝕速率 ? 腐蝕電流 ? 單位時(shí)間的腐蝕深度 ? 腐蝕電流密度 腐蝕原電池中大陰極、小陽極是極其有害的。 二、金屬表面的極化、鈍化及活化 1．金屬表面的極化現(xiàn)象 ?極化現(xiàn)象 (極化作用 )： 腐蝕電池工作時(shí)，陰、陽極之間有電流通過，使陰、陽極之間的電位差(實(shí)際電極電位 )比初始電位差要 小 得多的現(xiàn)象。 在計(jì)算腐蝕速度時(shí)，應(yīng)采用通電以后的實(shí)際電極電位。 ?極化與電流密度的大小有關(guān)：電流密度越大，極化也越大。 陰 極極化：電極電位隨電流密度增大，向 負(fù) 的方向變化； 陽 極極化：電極電位隨電流密度增大，向 正 的方向變化。 ?極化曲線： ?過電位： 對(duì)于可逆電極，某一電流密度下的電極電位值與平衡電位值之差，稱為該電極在給定電流密度下的過電位。 ?產(chǎn)生極化的機(jī)理： 電化學(xué)極化 濃差極化 電阻極化（ 主要發(fā)生在陽極上 ） 注意： 縱坐標(biāo)方向 2．金屬表面的鈍化現(xiàn)象 ?鈍化： (定義 )由于金屬表面狀態(tài)的改變引起金屬表面活性的突然變化，使表面反應(yīng)速度急劇降低的現(xiàn)象。 (陽極反應(yīng)受阻的現(xiàn)象 ) 鈍化大大降低了金屬的腐蝕速度，是提高金屬耐蝕能力的 主要 方法 。 ?鈍態(tài)和鈍性： ?金屬的鈍化一般與氧化有關(guān) (鈍化劑 )： ?自然鈍化 (化學(xué)鈍化 )，機(jī)械鈍化： 被過分拋光的金屬表面也可產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象。 ?金屬鈍化理論： 成相膜理論：鈍化層的機(jī)械隔離作用 吸附理論：吸附層改變了金屬表面的能量狀態(tài)，降低了金屬表面的化學(xué)活性 3．金屬表面的活化 鈍化膜是實(shí)施許多表面工程技術(shù)的障礙。 ?表面活化：通過表面預(yù)處理，獲得清潔或者潔凈表面，使基體表面處于活化狀態(tài)。 ?表面活化過程是鈍化的相反過程，能消除金屬表面鈍化狀態(tài)的因素都有活化作用： (1)金屬表面凈化 (2)增加金屬表面的化學(xué)活性區(qū) 三、腐蝕的主要形式 金屬腐蝕的主要形式：局部腐蝕、全面腐蝕和在機(jī)械力作用下的腐蝕。 四、金屬材料腐蝕控制及防護(hù)方法 1．產(chǎn)品合理設(shè)計(jì)與正確選材 腐蝕及其控制是一個(gè)貫穿產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、使用和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的重要問題。 ?產(chǎn)品總體設(shè)計(jì) ?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?選材設(shè)計(jì) ?受力分析設(shè)計(jì) ?加工工藝設(shè)計(jì) …… 2．電化學(xué)保護(hù) 陰極保護(hù)、陽極保護(hù) ?陰極保護(hù)法：用電化學(xué)方法使被保護(hù)工件在工作條件下的電位移至平衡可逆電位以下，從而停止腐蝕的方法。 ?陰極保護(hù)法實(shí)現(xiàn)途徑： (1)以被保護(hù)工件為陰極，施以外加電流； (2)以工件為陰極，以電位更負(fù)的金屬與工件相連，成為原電池的陽極 (犧牲陽極 )。 ?陽極保護(hù)法：使腐蝕件的電位正移，使表面形成穩(wěn)定的鈍態(tài)而受到保護(hù)。 ?陽極保護(hù)法實(shí)現(xiàn)途徑： (1)施加外電流，被保護(hù)工件為陽極； (2)在被保護(hù)的工件或合金中加入可鈍化的元素，使表面形成穩(wěn)定的鈍化膜。 當(dāng)介質(zhì)中含有濃度較高的活性陰離子時(shí)，不能采用陽極保護(hù)法。 3．表面覆層及表面處理 ?陽極性金屬覆層： ?陰極性金屬及非金屬涂層： CuNiCr ?表面產(chǎn)生壓應(yīng)力 4．加入緩蝕劑 緩蝕劑是通過添加特殊的活性物質(zhì)吸附到金屬表面，使其表面鈍化，從而達(dá)到減緩抑制腐蝕過程的目的。 思考題： 1. 基于固相宏觀成分差異形成的界面有哪些？其各自的結(jié)合強(qiáng)度特點(diǎn)如何？ 2. 為什么金屬表面會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象？
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