《金属腐蚀与防护》课件.ppt

金属腐蚀与防护欢迎参加《金属腐蚀与防护》课程。本课程将系统地介绍金属腐蚀的基本原理、类型以及各种防护技术。金属腐蚀作为工程领域的重要问题，每年造成巨大的经济损失，深入理解其机理和掌握有效的防护方法对于工程实践具有重要意义。在本课程中，我们将从理论到实践，从基础原理到工程应用，全面探讨金属腐蚀与防护的相关知识。希望通过本课程的学习，您能够掌握分析和解决金属腐蚀问题的能力，为未来的工程实践打下坚实基础。

课程概述课程目标通过本课程的学习，学生将掌握金属腐蚀的基本理论、腐蚀机理以及各种防护技术，能够分析实际工程中的腐蚀问题并提出相应的防护措施。学习重点重点掌握电化学腐蚀理论、各类腐蚀形式的特点、腐蚀监测方法以及常用的金属防护技术，如表面处理、电化学保护和缓蚀剂的应用等。实际应用学习如何将腐蚀理论应用于实际工程问题的解决，包括材料选择、结构设计、防护措施实施以及腐蚀失效分析等方面的知识与技能。

金属腐蚀的定义金属腐蚀的基本概念金属腐蚀是指金属材料在环境介质作用下，由表面开始发生的物理化学变化过程，导致金属材料性能劣化甚至失效的现象。这一过程通常伴随着电子转移和化学反应。腐蚀的本质从热力学角度看，腐蚀是金属回归到更稳定的自然状态（如氧化物）的过程。大多数金属在自然界中以化合物形式存在，提炼成纯金属后处于较高能量状态，有向低能量状态转变的趋势。腐蚀的普遍性几乎所有金属材料在一定条件下都会发生腐蚀，只是腐蚀速率和形式各不相同。了解腐蚀的本质有助于我们采取针对性措施进行防护。

金属腐蚀的类型化学腐蚀化学腐蚀是金属与非电解质环境直接发生的化学反应过程，不涉及电流的产生和流动。典型的化学腐蚀发生在高温气体环境中，如金属与氧气、硫化氢等非电解质气体的直接反应。高温氧化干燥气体腐蚀非极性有机溶剂中的腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的电化学反应过程，伴随着电子转移和电流流动。这是最常见的腐蚀形式，如金属在水、酸、碱、盐溶液或潮湿空气中的腐蚀。水溶液中的腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀电偶腐蚀

化学腐蚀定义和特点化学腐蚀是金属与非电解质环境之间的直接化学反应，没有电子的远距离转移，也不形成闭合电路。最典型的化学腐蚀是金属在高温气体中的氧化反应。常见案例钢铁在高温烟气中的氧化；锅炉管道在高温蒸汽中的腐蚀；金属在含硫气体中的硫化腐蚀；金属在熔融金属或非极性有机液体中的腐蚀等。影响因素化学腐蚀的速率主要受温度、气体浓度、金属表面状态、氧化膜特性等因素影响。温度升高通常会加速化学腐蚀反应，而某些氧化膜的形成则可能减缓腐蚀进程。

电化学腐蚀定义和特点电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的腐蚀过程，涉及电子的转移和电流的流动。这是最常见的腐蚀形式，发生在各种潮湿环境中，如水溶液、湿润大气、土壤等。发生条件电化学腐蚀需要四个基本条件：阳极（金属溶解区）、阴极（接受电子区）、电解质溶液（离子传导介质）以及阳极和阴极之间的电子导体（通常是金属本身）。腐蚀环境电化学腐蚀可发生在多种环境中，包括酸性、中性或碱性水溶液，海水，潮湿大气，土壤等。溶液的pH值、温度、氧含量、流速等因素都会影响腐蚀速率。防护难点电化学腐蚀的复杂性使其防护具有挑战性，往往需要综合考虑材料选择、环境调控、保护措施等多方面因素，采取针对性的防护策略。

电化学腐蚀原理阳极反应金属原子失去电子变成金属离子，进入溶液：M→M^n++ne^-阴极反应溶液中的物质获得电子，发生还原反应，如：2H^++2e^-→H?或O?+2H?O+4e^-→4OH^-电子传递电子通过金属从阳极流向阴极，形成电流离子迁移溶液中的离子迁移形成闭合电路，维持反应持续进行电化学腐蚀是一个复杂的电化学过程，包括氧化还原反应。在阳极区域，金属被氧化，释放电子并形成金属离子；在阴极区域，环境中的物质（如氧气、氢离子）接受这些电子发生还原反应。这些反应共同构成了完整的腐蚀电池。

腐蚀电池的形成微观电池在单一金属表面因组织不均匀形成宏观电池不同金属连接形成电偶浓差电池溶液浓度差异导致温差电池温度梯度引起的腐蚀电池腐蚀电池的形成是电化学腐蚀发生的关键。微观电池通常由金属内部的晶界、相界面、晶格缺陷等不均匀性引起；宏观电池则常见于不同金属连接处，如铜与钢的接触。浓差电池和温差电池分别由溶液浓度差异和温度梯度导致，这些因素都会在金属表面产生电位差，驱动腐蚀电流流动，加速金属的溶解。

金属腐蚀的热力学金属标准电极电位(V)腐蚀倾向金(Au)+1.50最低铂(Pt)+1.20很低银(Ag)+0.80低铜(Cu)+0.34较低氢(H)0.00中等铅(Pb)-0.13较高铁(Fe)-0.44高锌(Zn)-0.76很高铝(Al)-1.66极高镁(Mg)-2.37最高金属腐蚀的热力学原理解释了金属的腐蚀倾向性。电极电位是衡量金属腐蚀倾向