金屬耐蝕合金化原理.ppt

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1、第3章金屬耐蝕合金化原理第一節(jié)影響純金屬耐蝕性的因素（對純金屬）第二節(jié)合金化提高金屬耐蝕性的作用機理和途徑第三節(jié)組織結(jié)構不均勻?qū)饘俨牧夏臀g性能的影響第四節(jié)主要合金元素對耐蝕性的影響第五節(jié)耐蝕金屬材料的分類3.1影響純金屬耐蝕性的因素（對純金屬）3.1.1影響純金屬耐蝕性的因素：1、金屬本身的熱力學穩(wěn)定性。標準電極電位較正的其熱力學穩(wěn)定性較高，較負的則穩(wěn)定性較低。在一般的使用條件下各種純金屬的熱力學穩(wěn)定性可根據(jù)其標準電極電位來估計。金屬的標準電位（V）熱力學穩(wěn)定性可能的腐蝕過程金屬（常見）<-0.414不穩(wěn)定即使在不含氧的中性

2、水溶液中也有腐蝕的可能Ca、Na、Mg、Al、Ti-0.414～0.0不夠穩(wěn)定在含氧或氧化劑的中性介質(zhì)中及無氧的酸性介質(zhì)中有腐蝕可能Ni、Mo、Sn、Pb0.0～+0.815中等穩(wěn)定（半貴金屬）在無氧酸性介質(zhì)中不腐蝕，當氧存在時，在這些介質(zhì)中有腐蝕可能。Cu、Ag>+0.815穩(wěn)定（貴金屬）在含氧的中性介質(zhì)中不腐蝕，在含氧或氧化劑的酸性介質(zhì)或含絡合物的介質(zhì)中有腐蝕可能。Pt、Au注：-0.414V及+0.815V分別為中性介質(zhì)中氫電極平衡電位及相應有氧電極平衡電位。但是，在硝酸及強烈通空氣的溶液中，當有活性離子（F-,Cl-，

3、Br-）存在時和在還原性介質(zhì)中大部分金屬的鈍化態(tài)會受到破壞，產(chǎn)生局部腐蝕。這主要是絡合效應所致。2、金屬由活化態(tài)轉(zhuǎn)為鈍態(tài)的能力。（1）差不多所有的金屬在適當條件下都可以轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，其中最易鈍化的金屬有Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al等。（2）鈍化的主要條件：多數(shù)可能鈍化的金屬都是在氧化性介質(zhì)中易鈍化。3、腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)⑴金屬表面生成難溶的和保護性良好的腐蝕產(chǎn)物膜可提高耐蝕性。⑵熱力學不穩(wěn)定的金屬中除了因轉(zhuǎn)為鈍態(tài)而耐蝕外，還可因在腐蝕初期或在一定階段生成難溶的和保護性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜而提高了耐蝕性。注：這種情況只有當金屬在特

4、定的浸蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)。如：鋁和鉛在硫酸溶液中；鐵在磷酸溶液中；鉬在鹽酸溶液中；鎂在氫氟酸和燒堿溶液中；鋅在大氣中等。4、雜質(zhì)的影響⑴去除能形成有效陽極的雜質(zhì)，可提高耐蝕性。⑵去除金屬中含有的少量氫或電位較高的金屬雜質(zhì)，或避免正電性金屬沉積在腐蝕金屬的表面上，都可顯著提高金屬的耐蝕性。如：高純鋅在硫酸溶液中；高純鋁在鹽酸溶液中；高純鎂在氯化鈉溶液中都具有較高的穩(wěn)定性，反之，腐蝕速度將大大增大。3.2合金化提高金屬耐蝕性的作用機理和途徑合金的耐蝕性不僅取決于腐蝕介質(zhì)的種類與條件等環(huán)境因素，而且取決于合金成分，組織等冶金因素。由于合

5、金的本質(zhì)條件和應用條件的不同，提高合金耐蝕性的途徑也不同。除在熱力學方面要設法提高合金的熱力學穩(wěn)定性外，在動力學方面最好是根據(jù)腐蝕過程的控制因素尋求相應的耐蝕合金化途徑，可以制定提高合金耐蝕性的措施。根據(jù)腐蝕控制因素（主要分為陰極控制、陽極控制、電阻控制），耐蝕合金化途徑有下列四個方面：3.2.1提高金屬或合金的熱力學穩(wěn)定性。這種方法是向本來不耐蝕的純金屬或合金中加入熱力學穩(wěn)定性高的合金元素，形成固溶體，以提高合金的電極電位。1、熱力學穩(wěn)定性高的元素，往往是一些貴金屬（見前面表中。如：Au、Ni、Pt、Cu等）。2、要顯著提高

6、合金的熱力學穩(wěn)定性，元素的加入量必須達到一定值，最低含量一般要使合金中貴金屬原子數(shù)達到合金中總原子數(shù)的1/8、2/8、4/8……即滿足“n/8定律”要求，才能明顯提高合金的耐蝕性。塔曼法則這種方法在由陰極控制的腐蝕過程中有明顯的作用。這時陰極過程的阻滯不是依賴于濃度極化，而是決定于陰極去極化劑還原過程的動力學，具體做法主要有：3.2.2降低合金中的陰極活性（抑制腐蝕發(fā)生的陰極過程）；（2）采用熱處理的方法。（使陰極夾雜物轉(zhuǎn)入固溶體內(nèi)。如：Cu-Al合金在淬火時可使陰極夾雜的CuAl2轉(zhuǎn)入固溶體內(nèi)，從而大大提高這一合金在氯化物中

7、的耐蝕性；碳鋼在淬火時，陰極性夾雜物Fe3C轉(zhuǎn)入固溶體（實化體）中，鋼在非氧化性酸中的腐蝕速度就會降低。）1、減少金屬或合金的活性陰極相面積方法有：（1）生產(chǎn)過程中（如冶煉時）控制和減少雜質(zhì)元素含量。2、加入提高陰極過程過電位的合金元素（從另外角度講也是增加陰極極化，減少陰極活性）⑴碳鋼中加入少量的合金元素Ａs或Sb（銻）（約0.1～1%）后，則會使低碳鋼在非氧化性酸中的溶解速度降低，因為As和Sb沉積在陰極表面上，能強烈提高放氫過電位。⑵在含有少量雜質(zhì)鐵的工業(yè)鎂和鎂合金中，加入過電位比鐵高的多的錳0.5～1.0%,就會使這些

8、合金在氯化鈉溶液中的腐蝕速度大大地降低。注：這種方法只適用于不產(chǎn)生鈍化的且為陰極控制的腐蝕過程（主要是在非氧化性或氧化性不強的酸中的活性溶解過程）。原理：在能夠建立鈍態(tài)的情況下，向金屬或合金中加入少量強陰極性元素，由于電化學作用，使陽極電勢升高，進入穩(wěn)定鈍化區(qū)，從而使合金達到