文档介绍：1第五章材料的腐蚀性性江苏大学材料学院25 . 1 纯金属的耐蚀性5 . 1 . 1 金属耐腐蚀合金化原理5 . 1 . 1 . 1 利用合金化提高全属耐蚀性向耐蚀性较差的金属中加入热力学稳定性高的合金元素进行合金化,使合金表面形成由贵金属元素的原子组成的连续性保护层,从而提高金属的耐蚀性,如铜中加金,镍中加铜,铬钢中加镍等。这种方法贵金属的添加量较大,不够经济,如Cu-Au合金中需加入质量分数为25%-50 % (原子)的金;另外此法还受合金化元素在固溶体中的溶解度的限制,许多合金要获得高浓度固溶体是不可能的。35 . 1 . 1 . 2 阻滞阴极过程当金属腐蚀过程受阴极控制时,用合金化提高合金的阴极极化度,可降低腐蚀速度,金属在酸中的活性溶解就可通过降低阴极活性来减小腐蚀。其具体途径是:A 减小金属或合金中的活性阴极面积B 加入析氢过电位高的合金元素4金属或合金在酸性溶液中腐蚀时,阴极析氢过程优先在氢过电位小的阴极相或夹杂物上进行。如果减小合金中阴极相或夹杂物,就相当于减小了活性阴极面积,就可以阻滞阴极反应过程的进行,可提高合金的耐蚀性。例如,减小锌、铝、镁等金属中的阴极性杂质,可显著降低这些金属在氧化性酸中的腐蚀速度。对于电位值很低的金属,如铝、镁及其合金,在中性水溶液中,效果也十分明显。对于阴极控制的腐蚀过程,采用固溶处理以获得单相组织,可提高合金耐蚀性;反之,时效或退火处理,由于阴极相的析出,将降低其耐蚀性。例如,固溶状态的硬铝比退火状态时有更高的耐蚀性。A 减小金属或合金中的活性阴极面积56B 加入析氢过电位高的合金元素合金中加入析氢过电位高的元素,可提高合金的阴极析氢过电位,从而降低合金在酸中的腐蚀速度。这只适用于不产生钝化的由析氢过电位控制的析氢腐蚀过程,即金属在非氧化性或氧化性弱的酸中腐蚀。如含Fe、Cu等杂质的锌中加入氢过电位高的镉Cd、汞Hg等元素,可使其在酸中的腐蚀速度显著降低。含铁杂质的工业纯镁中,%-1%的锰可大大降低在氯化物水溶液中的腐蚀速度。因为锰上的氢过电位比铁高。在碳钢和铸铁中加入氢过电位高的硒Se 、锑Sb 、钒V 和锡Sn 也能显著降低在非氧化性酸中的腐蚀速度。75 . 1 . 1 . 3 阻滞阳极过程用合金化的方法降低合金的阳极活性,尤其是用提高合金钝性的方法阻滞阳极过程的进行,可大大提高合金的耐蚀性,是耐蚀合金化中的最有效、最广泛采用的措施。A 减小合金表面阳极区的面积B 加入易钝化的合金元素C 加入强的阴极性合金元素8A 减小合金表面阳极区的面积腐蚀过程中,如果合金基体是阴极,第二相或合金中其他微小区域(如晶界)是阳极,则减小阳极区面积可提高合金的耐蚀性。例如,Al-Mg 合金中强化相Al2Mg3对基体而言为阳极,在海水逐渐被溶解,使阳极面积减小,腐蚀速度降低,因此Al-Mg 合金耐海水性能比第二相为阴极的Al -Cu 合金高。但大多数合金中,第二相皆为阴极相,所以此措施有局限性。提高合金纯度和进行适当热处理,使晶界细化或钝化,可减小阳极面积,提高合金耐蚀性。但对具有晶间腐蚀倾向的合金,仅减小晶界阳极区面积,而不消除阳极区,反倒会加重晶间腐蚀,如粗晶粒的高铬不锈钢比细晶粒的晶间腐蚀严重。9B 加入易钝化的合金元素工业上常用的合金元素铁、镍、铝、镁等都具有一定的钝化性能,但其钝化性不够高,特别是铁,只有在氧化性较强的介质中才能钝化,而在一般自然条件下不钝化。为了提高耐蚀性,可加入更易钝化的合金元素,提高整个合金钝化的性能,制成耐蚀合金。例如铁中加入12%-30%的铬,制成不锈钢或耐酸钢;镍或钛中加入钼中,制成Ni-Mo或Ti-Mo合金,耐蚀性都有极大的提高。C 加入强的阴极性合金元素对于可钝化的腐蚀体系,如果在金属或合金中加入阴极性很强的合金元素,可使金属的腐蚀电位进入稳定钝化区,成为耐蚀性金属。105 . 1 . 1 . 4 加入合金元素-表面形成完整的有保护性的腐性产物膜向金属中加入一些能促使表面生成致密保护膜的合金元素,可进一步阻滞体系腐蚀过程的进行。例如,在钢中加入铜和磷,能显著提高低合金钢耐大气腐蚀的性能主要因为他们能促进表面生成致密的非晶态羟基氧化铁FeOx·(OH )3- 2x保护膜。