材料腐蚀与防护概论课程总结与样卷.docx

材料腐蚀与防护概论考试重点、样卷与课程总结【考试重点】1、金属氧化的恒温动力学规律,直线规律,抛物线规律,立方规律,对数规律,反对数规律y=kty2=2kty3=3kty=kln(t+cl)+c2ly=c-klnt2、析钾晚：二当和离r芦原舞为四过程的金属腐蚀必要条彼釜属需邰施法h5原反响的电位：EM<EHEH：析氢电位（等于氢的平衡电位EO,H与析氢过电位nH之差EH=EO,H-11H）3、吸氧腐蚀：以溶解氧的复原反响为阴极过程的金属腐蚀必要条件：发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧电极的平衡电位低，即：EM<E02析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比拟比拟工程析氢腐蚀吸氧腐蚀去极化剂性质带点氢离子，迁移速度与扩散能力都大中性氧分子，只能靠扩散和对流传播去极化剂浓度浓度大，酸性溶液中H+放电，中性或碱性溶液为TH+0H-浓度不大，在一定条件下，溶解度受到限制阴极控制主要是活化极化2.3RT1.2.3RTl.Hh,=口lg"o+IrlgqCmFanF主要是浓差极化2.3RT.f1ic"lgl1J阴极反响产物以H2泡逸出，电极外表溶液得到附加搅拌产物只能靠扩散或迁移离开，无气泡逸出4、应力作用下的腐蚀：材料在应力（外加的、剩余的、化学变化或相变引起的）和腐蚀环境介质协同作用下发生的开裂或断裂现象。包括：应力腐蚀开裂、氢致开裂、磨损腐蚀、腐蚀磨损、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀、空泡腐蚀、微动腐蚀从宏观或微观角度看，这些腐蚀破坏都涉及断裂过程，断裂是由环境因素引起的，也统称环境断裂。应力腐蚀开裂（StressCorrosionCracking-SCC）受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。在某种特定的腐蚀介质中：材料在不受应力时可能腐蚀甚微；受到一定的拉伸应力时1即使远低于屈服强度），经过一段时间后，即使是延展性很好的金属也会发生脆性断裂断裂事先没有明显的征兆，往往造成灾难性的后果。ScC机理可以分为两大类：阳极溶解型机理、氢致开裂型机理5、过电位与电流密度的关系：极化电流密度与过电位间关系：巴特勒-沃尔默（BUtIeLVOImer）方程实际腐蚀体系（腐蚀金属电极）：在强极化情况下及=a+bIgi塔菲尔方程在微极化情况下E=BXTL线性极化方程ICorr6、无机缓蚀剂作用机理:根据缓蚀剂阻滞腐蚀过程的特点，无机缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。1、阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂可进一步分为阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）和阴极去极化型缓蚀剂。（1）阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）：其作用原理是当溶液中参加阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）时，缓蚀剂将使金属外表发生氧化，形成一层致密的氧化膜，提高了金属在腐蚀介质中的稳定性，从而抑制了金属的阳极溶解。（2）阴极去极化型缓蚀剂：此类缓蚀剂（钝化剂）不会改变阳极极化曲线，但会使阴极极化曲线移动，导致腐蚀电流的降低。2、阴极型缓蚀剂的作用原理是：参加阴极型缓蚀剂后，阳极极化曲线不发生变化，仅阴极极化曲线的斜率增大，腐蚀电位负移，导致腐蚀电流降低。阴极型缓蚀剂与阳极型缓蚀剂的差异在于：阴极型缓蚀剂主要对金属的活性溶解起缓蚀作用，而阳极型缓蚀剂那么是在钝化区起缓蚀作用。3、混合型缓蚀剂：其作用原理是同时阻滞阴极反响和阳极反响。全面腐蚀与局部腐蚀的比较全面腐蚀局部腐蚀腐蚀形貌腐蚀分布在整个金属表面上腐蚀主要集中在一定区域，其他部分不腐蚀腐蚀电池阴阳极在表面上随机变化，且不可分辨阴阳极在宏观上可分辨电极面积阳极面积=阴极面积阳极面积V阴极面积电位阳极电位=阴极电位=腐蚀（混合）电位阳极电位阴极电位腐蚀产物可能对金属具有保护作用无保护作用极化图IO7、平衡电极电位E和溶液PH的关系1、只与电极电位有关，而与溶液的PIl无关以铁在水溶液中的某些反响为例：Fe=Fe2+÷2eFe2+=Fe3+e这类反响的特点是只有电子交换，不产生氢离子（或氢氧根离子）（图平行于X轴）2、既同电极电位有关，又与溶液PH有Fe2+2H20=Fe（OH）2+H+eFe2+3H20=Fe（OH）3+3H+÷e（图为减函数）3、只与PH有关，与电极电位无关：Fe2+2H20=Fe（OH）2+2H+（沉淀反响）Fe3+H20=Pe（OH）2+H+（水解反响）化学反响：不涉及电子的得失，与电位无关。（图垂直于X轴）8、极化现象：电极上有净电流通过时，原电池电位差变小，电极电位发生偏离。电极极化定义：当电极上有净电流通过时，引起电极电位偏离平衡电位的现象电极反响的过电位：为了表示电位偏离平衡电位的程度，把某一极化电流密度下的电极电位E与其平衡电极电位Ee间之差的绝对值称为该反响的过电位，以n（eit）表示。阳极极化：通过电流时阳极电位向正方向移动的现象阴极极化:通过电流时阴极电位向负方向移动的现象极化作用使电池两电极间电位差减小、电流强度降低，从而减缓了腐蚀速率极化是决定腐蚀速率的主要因素去极化作用或去极化过程：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程极化曲线：是表示电极电位随着电流密度而改变的关系曲线。电极极化率：极化曲线斜率的绝对值。腐蚀极化图：是种电位-电流密度图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极方案曲线画在同一张图上而构成的。为了方便起见，常常忽略电位随电流变化的细节，将极化曲线画成直线。极化曲线的绘制9、腐蚀控制因素： 阴极控制：当R非常小时，如果Pc>>Pa,那么InIaX根本上取决于PC的大小，即取决于阴极极化能力 阳极控制：当R非常小时，如果Pa>>Pc时，Imax主要由阳极极化Pa所决定 混合控制：PC和Pa同时对腐蚀电流产生影响 电阻控制：如果系统中的电阻较大（如土壤环境中），那么腐蚀电流密度就主要由电阻控制10、金属的自钝化,在没有外加阳极极化的情况下，由于腐蚀介质中氧化剂（去极化剂）的复原而促成的金属钝化条件：氧化剂的氧化复原平衡电位要高于该金属的阳极维钝电位，即E0c>Ep氧化剂的复原反响的阴极极电流密度必须大于金属的致钝电流密度，即ic>ippIK高温氧化：金属与环境介质中的气相或凝聚态物质发生化学反响而遭到破坏的过程称高温氧化。12、缓蚀率：缓蚀剂的缓蚀效率，即缓蚀剂降低的腐蚀速度与原腐蚀速度的比值。13、PB比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。14、平衡电极电位：当金属电极上只有唯一一种电极反响，并且该反响处于动态平衡时，金属的溶解速度等于金属离子的沉积速度，那么此时电极获得的不变的电位值，称为平衡电极电位。15、腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。16、腐蚀防护的根本途径：提高材料本身的抗蚀性：材料的热力学稳定性、控制腐蚀动力学改变环境：介质温度与流速，介质中02、S02含量，改变溶液PH值，改变应力状态，参加缓蚀剂等电化学保护：阴极极化降低氧化反响速度、阳极钝化防腐采用涂镀层和外表改性：化学转化膜、金属涂镀层、非金属涂层、改变材料外表结构将材料与腐蚀介质隔开：采用衬里、防锈油、防锈纸等正确选材与合理设计腐蚀与防护的管理与教育【样卷】第一大题填空题（每空1分，共10分）1 .金属钝化理论可用成相膜理论和（吸附理论）来解释。2 .应力腐蚀断裂是金属在（拉伸应力和腐蚀介质）的共同作用下产生的破坏。3 .根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（G）,p<0）。4 .在酸性溶液的电化学反响中，溶解氧发生复原反响，其反响方程式为（O2+4H+4e2H2O）。5 .氧去极化腐蚀速度主要取决于（溶解氧向电极外表的传递速度和氧在电极外表的放电速度）。6 .在氧去极化的电化学反响中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度（降低）。7 .产生严重大气腐蚀的条件是：1潮湿环境与盐分）。8 .点蚀通常发生在（有钝化膜）金属外表上，并且介质条件为（含有CI漓子）。9 .缝隙腐蚀发生应满足的条件为：（氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用）。第二大题名词解释题（每题2分，共10分）1. Cathodicpolarisation（阴极极化）：在电流通过时，阴极电极电位偏离平衡电位，向负方向移动。2 .缝隙腐蚀：由于缝隙的存在，使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难而引起缝隙内金属的腐蚀的现象。3 .Mixedpotential（混合电位）：指腐蚀过程可分为两个或两个以上的氧化反响和复原反响，且反响过程不会有净电荷的积累，也称为自腐蚀电位。4 .局部腐蚀：是指仅局限或集中在金属的某一特定部位的腐蚀，其腐蚀速度远大于其他部位的腐蚀速度。5 .保护电位：在阳极极化曲线中，在极化电流上升时进行回扫，与正扫曲线相交，此点的电位称为保护电位。第三大题简述题（每题4分，共16分）1 .腐蚀极化图不能由实验直接测定，试画图说明使用TafeI极化曲线反推法如何得到腐蚀极化图。测得Tafel曲线后，将两条曲线做切线，切线交点为S,过S做平行线，得Ecorr。将S与两平衡电位，Eo.a，Eo.c连接起来就得到腐蚀极化图。2 .简述电化学腐蚀与化学腐蚀的区别。电化学腐蚀所在环境要有电解液，阴阳极反响可以不在同一区域上发生，通过导线导电，化学能转变为电能，破坏金属。化学腐蚀所在环境枯燥，氧化复原反响同时发生，无电流产生，化学能转变为热能等。3 .简述析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别主要都是阴极的反响，区别主要为去极化剂的性质，去极化剂的浓度，阴极控制的因素，阴极反响的产物不同。4 .简述阴极极化产生的原因。由于阴极的复原反响速度小于电子进入阴极的速度，造成了电子在阴极的积累，使阴极电位向负方向移动。或是由于浓差极化引起的。由于阴极附近反响物或反响产物扩散速度慢，造成阴极附近浓差极化（2）第四大题论述题（共54分）1.阐述腐蚀速度与腐蚀电池的初始电位差的关系。（10分）初始电位差是腐蚀的原动力。在其他情况相同的情况下，初始电位差越大，腐蚀电流越大（4）作图。（3）由于不同金属的平衡电位不同，发生阳极极化，当阴极反响相同时，金属的平衡电位越低，其服饰电流越大。（4）2 .论述点蚀的机理，并阐述点蚀与缝隙腐蚀的区别。（10分）点蚀是闭塞性腐蚀，在金属面上首先有金属的溶解，形成蚀坑，在蚀坑内氧浓度比外界低，形成浓差腐蚀。使腐蚀进一步加速蚀孔生长。由于金属的腐蚀而产生金属离子的浓度升高，吸引负离子和水解产生M形成HCl等继续维持了点蚀（5）。点蚀先前没有蚀孔，形成之后继续腐蚀，在回扫形成的包络曲线所环绕的面积上，点蚀只继续生长,不会有新的点蚀生成。（2）缝隙腐蚀是在腐蚀前就已经有了缝隙，在腐蚀介质中继续沿缝隙进行腐蚀，在回扫形成包络曲线所环绕的范围内，缝隙腐蚀不但继续生长还有新的腐蚀生长。（3）3 .试画出氧去极化过程的阴极极化曲线并解释图中各拐点的意义（12）。作图（3）当阴极电流密度较小且供氧充分时，相当于方案曲线的EoAB段，这时过电位与电流密度的对数呈直线关系，阴极过程的速度取决于氧的离子化反响。（3）当阴极电流密度增大时，相当于图中的BCD段，由于氧的扩散速度有限，供氧受阻，出现了明显的浓差极化。阴极过程