金属腐蚀理论13

第13章 机电装备的腐蚀与控制

13.1 航空器的腐蚀与控制

13.1.1 航空器及其结构特点

13.1.1.1航空器的种类

航空器属于飞行器中的一种。所谓飞行器是指所有能离开地面，在大气层内或空间飞行的器械的总称。以不同的飞行环境、飞行原理为依据，飞行器可分为三大类：航空器、航天器、火箭和导弹。

在大气层内飞行的飞行器称为航空器，

如气球、飞艇、飞机、直升机等。在大气层

外飞行的飞行器称为航天器，如人造地球卫

星、航天飞船、航天飞机、行星探测器等。

火箭是指以火箭发动机为动力的飞行器，如

探空火箭、地球物理火箭等，而导弹既有主

要在大气层之外飞行的如远程弹道导弹，也

有装有翼面在大气层之内飞行的如空—空

导弹、巡航导弹等。航空器属于航空研究领

域，而航天器、火箭与导弹则通常归于航天

研究领域。飞行器分类如图13.1所示。

飞机是飞行器中品种最多、用途最广、

数量最大、服役状态最复杂，失效事故最严

重的飞行群。

飞机根据不同情况，可按用途、构造特

点、布局状况、质量大小、速度范围、适航

要求等来分类。

1．按用途分类:可将飞机分为两大类，

即军用飞机和民用飞机。军用飞机又可主要

分为歼击机、轰炸机、运输机、侦察机、预

警机、教练机、舰载机等，而民用飞机的分

类如图 13.2所示。军用和民用飞机中均还有在水上起降的水上飞机。

2. 按适航要求分类：该分类方法用于航空器签证方面，是指根据航空器的预期使用或使用限制所进行的分类。可分为运输、普通、通用、特技、特殊用途、限用和临时使用的飞机等。

图13.1飞行器分类图

由于飞机、直升机及其动力装置的腐

蚀与控制问题是航空领域倍受关注的重要

问题，因此本书仅讨论飞机、直升机和航

空发动机的腐蚀与控制问题。为了便于读

者更好地认识飞机和航空发动机的腐蚀特

点，下面首先对飞机和航空发动机的结构

作简要介绍。

13.1.1.2飞机的典型结构

除极少数特殊型式外，大多数飞机都

是由机身、机翼、尾翼、起落装置和动力

装置等五个主要部分组成的。图13.3给出

了法国“阵风”战斗机的主要组成部分。

机身常分为前机身和后机身。对大型

飞机而言，机身还可分为机头、前机身、机身中段、后机身、机身尾段。 机翼常细分为中翼、中外翼、外翼和翼尖。机翼是飞机借以产生升力并协同尾翼作飞行姿态控制的重要部件。

传统飞机主要使用金属结构材料，而现代飞机则大量使用复合材料，乃至各种智能材料。

图13.2 民用飞机按用途分类

图13.3 法国“阵风”单座战斗机

1-前缘缝翼；2-主起落架；3-副油箱；4-铝—锂翼身连接板；6-机炮；7-右册进气道口；8-前起落架；

9-前鸭翼；10-机翼多梁结构，整体油箱；11-机翼碳纤维复合材料蒙皮；12-垂直安定面碳纤维蒙皮；

13-方向舵复合材料结构；14-垂直安定面铝—锂附件接头；15-内外侧升降副翼（蜂窝芯子结构）

13.1.1.3 航空发动机简介

航空发动机是飞机的心脏，其类型包括活塞式发动机、火箭式发动机和空气喷气发动机。空气喷气发动机又分为冲压式喷气发动机和燃气涡轮发动机。目前使用最多的是燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机主要包括涡轮喷气、涡轮螺旋桨、涡轮轴、涡轮风扇等发动机，其中以涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机应用范围最广。下面仅以涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机为例，说明发动机的基本结构和工作原理。

图13.4为涡轮喷气发动机的示意图。

它由进气道1、压气机2、燃烧室3、涡轮

4、尾喷管5等部件组成。空气是涡轮喷气

发动机的工作介质，进气道用来将外界的

空气引进发动机内。压气机是专门用来使空气增压的部件。因为只有在高压下加入热量而在低压下放出热量所组成的热力循环才能获得机械功。因此，在喷入燃油进

行燃烧前，必须先提高工作介质(空气)的压力。气流从压气机流过时，压气机工作叶片对气流作功，使气流的压力、温度升高。从压气机流出的高压空气，在燃烧室中和喷入的燃油混合、燃烧，成为具有很大能量的高温高压燃气。燃烧室是使燃油燃烧放出热能而对空气加热的部件。从燃烧室流出的高温高压燃气，流入与压气机装在同一轴上(或两根轴连接在一起)的涡轮。燃气的部分热焓，在涡轮中转变为机械能，带动压气机旋转。燃气在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的增压比，所以涡轮出口处气流的压力和温度，都比压气机进口高得多。从涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向外喷出，这一速度比气流进入发动机的速度要大得多，使发动机获得了反作用推力，此力即飞机需要获得的推动力。带有加力燃烧室的涡轮喷气发动机的示意图。为了进一步提高涡轮后燃气的温度，可在涡轮后增添加力燃烧室，在加力燃烧室中再一次喷人燃油燃烧，这样气流在尾喷管中膨胀时，排气速度将更大，发动机推力也进一步增大。这种发动机称为复燃加力式涡轮喷气发动机，或简称为加力式涡轮喷气发动机。

图13.5所示为涡轮风扇发动机的示

意图。图中的2、3、4分别为压气机、燃

烧室和涡轮，组成燃气发生器。在燃气发

生器的涡轮后面，增加一级或几级涡轮，

和风扇5相连接。在前风扇后，气流分为

两路：第一路(或称为内涵道)气流在前风

扇后流人燃气发生器；第二路(或称为外涵道)气流在前风扇后流经燃气发生器周围的气流通道。流过第二路的空气流量和流

过第一路的空气流量之比，称为涵道比。

图13.4 涡轮喷气发动机示意图 1-进气道；2-压气机；3-燃烧室；4-涡轮；5-尾喷管

图13.5 涡轮风扇发动机示意图 1-进气道；2-压气机；3-燃烧室；4-涡轮；5-风扇；6-尾喷管

两股气流可以分别排出或混和后排出。由于第一路的气流要在燃气发生器后面的涡轮中继续

膨胀以带动风扇，气流的温度压力要进一步降低，会使第一路的排气速度减小，推力减小。

但是由于燃气发生器的一部分能量通过涡轮传给风扇，使流过第二路的气流的压力升高，流

过涡轮风扇发动机的总的空气流量增大，这第二路气流在外涵管道中膨胀，也产生推力。发

动机的推力是这两部分推力之和。这种发动机由于它的经济性好，已成为目前高亚音速运输

机用发动机的基本形式。涡轮风扇发动Array机也可以带有加力燃烧室，称为加力式

涡轮风扇发动机。

通过上述介绍可以看出，压气机、

燃烧室和涡轮是发动机的核心，而压气

机和涡轮又是出现失效事故最多的部

件。图13.6给出了压气机转子叶片与

压气机盘的几种连接方式，而涡轮则多

以枞树型榫头和盘榫槽连接。

13.1.1.4 航空器受载与结构特点

图13.6 压气机转子叶片的几种安装方法航空器的腐蚀破坏除与环境条件

有重要关系外，还与其受力状况和结构特点密不可分。表13.1给出了飞机的主要受载情况。

表13.1 飞机主要受载情况

航空器设计为了达到高性能、长寿命、高可靠性和适修性，采用了一切先进的结构技术，以保证航空结构的轻（低重量）、强（强度高）和刚（刚性好）。由此使得飞机结构表现出如下的特点：

（1）设计安全系数小，结构大都承受很大载荷。由此易促进应力作用下腐蚀破坏的发生。

（2）比强度高材料的普遍应用，使耐蚀性能降低。为了减轻重量，飞机绝大部分结构材料选用比强度高的铝合金、钛合金、镁合金、超高强度钢等，这些材料要么耐蚀性低，要么对应力作用下的腐蚀敏感。

（3）飞机大部分为薄壁结构，面积大、厚度小，轻微腐蚀便对结构强度有很大的影响。

（4）为充分利用各种材料的性能，飞机使用的材料品种多，异类金属材料接触易因电偶作用而产生电偶（接触）加速腐蚀。

（5）为求结构的“轻、强、刚”组合，并充分利用有限空间，飞机构造比较复杂，内部不开敞，通分不良，易引起水分积聚，促进腐蚀。

13.1.2航空器腐蚀环境及特点

飞机等航空器结构的腐蚀是构件在使用环境中随着时间的推移而发生的化学或电化学累积性损伤，由飞机的使用环境（外因）和飞机自身耐蚀性特点（内因）所决定。

由于航空器无论在飞行中还是地面放置时均有遭受腐蚀侵害的可能，因此与腐蚀相关的航空器的使用环境包括飞行环境和停放环境。民用飞机的停放期约占其日历寿命的70%，而军机的停放期则占其日历寿命的90%以上。飞机的使用环境表现出下述若干特点。

（1）复杂的气候条件：无论军用飞机还是民用飞机，均经受风吹、日晒、雨淋、雪打和夜露等外部环境的作用。尤其象我国海岸线长，沿海地域辽阔，大部分地处热带、亚热带、温带，气候普遍潮湿。民用航空四通八达，民机会遇到世界各地复杂的气候环境。

（2）苛刻的大气环境：飞机飞行时常经过工业区上空，而工业区上空聚集有大量的腐蚀性物质，如SO2、H2S、Cl2、HCl、NO2、NH3、CO、CO2等腐蚀性气体，以及NaCl、CaCO3、氧化物等腐蚀性固体颗粒，由此导致工业大气区的雨水和露水的酸度值（pH）可达4.0，较一般农村大气环境（pH≈6.5）腐蚀性明显增加。海洋上空及沿海地区上空聚集有含盐水蒸汽，腐蚀性很强，如果再有污染性大气的联合作用，腐蚀性则更为苛刻。此外，在雨水中飞行的飞机外壳还遭受雨水的冲刷侵蚀。

（3）较大的温差变化：飞机在飞行时，从地面到高空，温度可从40℃剧降到零下50℃（一万米高空），爬高下降过程温度变化很快；机场停放时，日夜温差很大。上述较大的温差变化易使潮气在飞机内外表面凝结水膜，内部积聚水分。

（4）局部高温环境：飞机许多零、部件要在高温下工作。不仅动力系统如燃气涡轮发动机燃烧室、涡轮盘、导向叶片（高于900℃），活塞式发动机气缸活塞、排气管（900℃左右）在高温下工作，超音速飞行因气流加热，机体表面温度也明显升高。例如在30km高空，当马赫数为3时，机体表面温度可达300℃，马赫数为5时，可达900℃。此外，靠近发动机部位以及军用飞机炮舱部位，机体结构也在较高温度下工作。

（5）其他特殊的腐蚀因素：对水上飞机、舰载飞机和直升飞机，与海水经常接触；对于民用客机，在厨房、厕所等特殊舱内，环境湿度大，生活水、污水等难免外溢或溅到飞机舱壁或地板；空运牲畜和海鲜产品造成飞机货舱较强的腐蚀环境（如牲畜饲料和排泄物、海盐、微生物等）；飞机在起降过程中，地面上卷起的含盐、碱沙土，冲刷和加速起落架及机体的腐蚀；飞机上仪表中水银（Hg）、零部件上的低熔点金属材料等则可能引起飞机零、部件液态金属腐蚀或低熔点金属致脆破坏；飞机零、部件在加工过程中因接触切削液、除油剂、酸洗液、电镀液、清洗剂，甚至手汗等，均会导致腐蚀产生，尤其是高强度钢和钛合金等零构件，在这些腐蚀过程中还会因基体吸氢而构成氢脆隐患。

腐蚀环境通常是指结构件所遭受的介质、温度、湿度、应力和时间等的联合作用的环境条件。通常按涉及的范围大小将航空器的腐蚀环境分为三种类型：（1）总体环境，即整机所处的外部大环境，多为自然环境；（2）局部环境，即航空器不同部位、不同部件、不同组合件所处的特殊工况条件环境；（3）细节环境（或具体环境），指影响仅涉及结构细节设计范围或某个零部件的具体部位所承受的腐蚀环境条件，如接头、接触面等。细节环境常常直接影响航空器结构的腐蚀行为，而总体环境、局部环境对细节环境则有重要影响。另外，航空器的零部件在加工过程中，也会引入腐蚀破坏隐患，如酸洗、电镀过程中工件基体析氢，则会造成氢脆隐患。

13.1.2.1 航空器的总体环境

除水上飞机和舰载飞机外，无论军机还是民机，其总体环境一般均为大气。具体影响因素包括：大气湿度、降雨量、风、雾、雪、凝露、温度、盐分、工业污染量、灰尘、太阳辐射等。不同地区，大气状况不同，对航空器的腐蚀情况也有明显的差异。如某一型号的直升机使用的发动机，在美国本土服役时，涡轮叶片的寿命可以长达12000小时，而在越南热带海洋气候气候条件下使用，寿命平均仅有1200小时，当用于海上石油平台时，因叶片发生热腐蚀，其平均寿命不到300小时。不同的机型如运输机、歼击机、强击机、直升机、水上飞机、海上平台或舰载飞机等可能遇到的总体环境会有很大的差异。

（1）大气湿度与雨量：大气湿度与降雨量和季节有密切的关系，在下雨期间，大气的相对湿度RH可达90%以上。由于我国幅员广阔，地理环境和气候条件都很复杂，不同地区降雨量和湿度也存在很大的差异，如海口、广州、台北等地年降雨量可达1600～2000mm，平均相对湿度也高达82～85%；而呼和浩特、拉萨、兰州、西宁、银川等地年降雨量只有330～450mm，因此平均相对湿度均在60%以下，拉萨则低到45%。另外，大气相对湿度随高度增加而降低，如地面处最高相对湿度达95%，而6000m高空处的最高相对湿度降低到66%以下。在我国长沙市以南的南方各个机场，几乎全年的平均相对湿度多在80%以上，即机场上停放的飞机成天处于80%RH的大气之中。

（2）大气温度：大气温度既可以直接影响腐蚀电极过程的扩散和反应速率，也可以因温差变化导致凝露，从而产生间接促进腐蚀的作用。在一般湿度范围内（RH=65～75%），空气温度在5～50℃时，温度6℃时即可凝露，并且温差愈大，出现凝露所需湿度愈低。我国夏天最高气温超过40℃的地区很多，如新疆的吐鲁番、河北的保定、安徽的蚌埠、河南的南阳、福建的福安和漳州、湖南的株县、江西的长山、广西的百色等地，其中吐鲁番的最高气温曾达到47.6℃，上述地区的地表温度均在70℃以上。因此，飞机在这些地区服役时，在腐蚀介质条件相同的情况下遭受腐蚀的倾向高于其他地区。同时，大气温度在一天24h中也会发生明显的变化，中午的气温通常要高于夜间5～10℃以上。高度对大气温度有重要影响，图13.7给出了我国部分地区6～10月份气温随高度变化的情况，可以看出，当地面温度在10℃左右时，10000m的高空处的温度通常低于50℃。因此，飞机由地面飞到高空时出现很大的温差变化，由此易使潮气在飞机内外表面凝结水膜，内部积聚水分。

（3）大气含盐量及污染状况：我国拥有18000多公里的海岸线、6500多个沿海岛屿、

37万平方公里的领海、300万平方公里的管辖海域。因此，无论军机还是民机均有在海洋气候条件下服役的可能。海浪和海风将海水浅起后带入大气，使沿海地区大气含有相当多的盐份。一般海洋大气含盐量为月平均值

0.11～0.74mg/m 3。沿海地区的飞机处于潮

湿的含盐大气之中，大气经反复凝结——

蒸发，水份逐渐减少，含盐浓度不断增加，

由此加速飞机结构表面的腐蚀破坏。我国

目前不少地区大气污染十分严重，大气中

的SO 2、H 2S 、Cl 2、HCl 、NO 2、NH 3、CO 、

CO 2等腐蚀性气体不仅可以溶入航空器

表面水膜中加速腐蚀，而且会溶入雨水中

形成酸雨，直接腐蚀航空结构。表13.2

给出了我国几个典型地区的雨水酸度pH

值监测统计结果。

对于水上飞机和舰载飞机，其腐蚀环

境更为苛刻。水上飞机机身及机翼两端浮筒均在起降滑行中接触或浸入海水；舰载飞机则常常经受海浪溅起的海水喷淋。这

些因素均促进飞机的腐蚀。海水中约含2.7%的NaCl ，另外还含有MgCl 和硫酸盐等成分，其总含盐量约为3.5%。因此，在模拟海水对航空结构的腐蚀实验中，通常选用3.5%NaCl 水溶液作为腐蚀介质。

表13.2 我国几个典型地区的雨水酸度pH 值监测统计结果

13.1.2.2 航空器的典型局部环境

（1）飞机舱内局部环境

由于温室效应的结果，飞机舱内温

度高于舱外，同时，舱内温度随昼夜的

变化也显著大于舱外机场的温度变化，

如图13.8。舱内湿度同样会随舱内温度

变化而改变，夜间舱内相对湿度可高达

90～98%，而白天舱内相对湿度在43～

80%。对于民航旅客机客舱，乘员的呼吸

图13.7 我国部分地区气温随高度的变化（6～10月份）

图13.8 我国华南某机场气温与驾驶舱内温度一昼夜变化

和出汗不仅会排出水气，而且呼吸还会吐出CO2，因此，客舱内为弱酸性腐蚀湿气氛。飞机起飞后，随着飞行高度的上升，机内温度逐渐下降，舱内潮气就会凝结成水分，停留在隔音层和蒙皮表面之间，成为腐蚀飞机的主要介质。飞机降落到潮湿空气的地面上，在高空冷却了的表面极易再次出现冷凝水份。例如一架装有乘客100人的民航客机，在潮湿的夏天，从广州起飞，抵达武汉，在返回广州，结果在低舱出水口汇集处可收集到40～60公斤的冷凝水。由于中短程飞机起降频繁，凝水机会多，因此比远程飞机腐蚀严重。

空运活牲畜、海鲜、瓜果蔬菜等会增大飞机货舱内结构的腐蚀倾向，因为牲畜的排泄污物、海鲜的盐份、瓜果蔬菜释放的水分以及这些货物产生的热量，均会提高舱内环境腐蚀的苛刻程度，有时还会引起生物腐蚀的发生。

厨房、厕所专用舱处湿度大，用水不可避免会溅到舱壁、地板上，下水排污也难免外逸泄漏，若飞机地板密封不严，极易造成地板梁等结构的腐蚀。

非金属材料（包括油漆）挥发出来的气体（如聚氯乙烯塑料释放出的盐酸、酚醛树脂漆等释放出的甲酸、乙酸等），有可能使一些金属及镀层（如Zn、Cd层）产生气氛腐蚀。

（2）飞机舱外局部环境

飞机起降过程中，跑道上卷起的砂石、泥土、除冰用NaCl盐、雨水等，不仅冲刷、腐蚀起落架，而且损伤机体表面防护层，加速机体的腐蚀。民航客机飞行中厕所污水排除后散布在机体表面，使机体及舱门转轴接头等处严重腐蚀。飞机高速飞行时气动加热使飞机机体的头锥、机翼和尾翼等部位驻点处温度明显升高，航空发动机和军械工作时则使其附近区域温度升高，如发动机尾锥附近的持续温度可达500℃左右。

（3）航空发动机环境

在涡轮发动机的工作循环过程中，空气流或“工作介质”接受并放出热量，从而引起其压力、体积、温度及速度的变化。图13.9给出了典型单轴轴流式涡轮喷气发动机压力、温度和介质速度沿流程的变化情况，表13.3给出了涡喷7乙型发动机工作时，在标准大气状态下，发动机处于最大状态和全加力状态时，沿流程各特征截面的气压Pt、温度Tt和速度变化的情况。当飞机在海洋大气和工业污染大气中飞行时，发动机压气机吸入的都是腐蚀性气体，尤

图13.9 典型单轴轴流式涡轮喷气发动机气流参数沿流程变化

其是涡轮进口处吸入的则是高温高压腐蚀性气体。目前不少型号的发动机，为提高起飞推力，采用喷水加力系统（即在压气机进口处喷入水或水与甲醇也可以是乙醇的混合液，降低气温，提高压气机效率，增加质量流量，可增大推力。另外，也可在燃烧室进口处喷液，或在进气道处喷液），进一步使发动机的腐蚀环境苛刻化。

表13.3 涡喷7乙型发动机气流参数沿流程变化

13.1.2.3 航空器的典型细节环境

（1）缝隙普遍存在：无论飞机结构还是发动机结构，机械连接十分普遍，如铆接、螺栓连接、耳片-销轴连接、榫头-榫槽连接、花键连接等，这些连接结构的缝隙因毛细吸附作用，极易引入和滞留腐蚀性水介质，从而为缝隙腐蚀的发生创造了条件。另外，飞机结构和发动机的特殊工况条件，使名义上静止的机械连接实际上处于微动环境之中，因此缝隙结构的存在为微动腐蚀的产生也提供了必要条件。

（2）异类金属接触不可避免：航空结构追求轻、强、刚等综合指标，为了充分发挥各种金属材料的优势，异类金属的接触在航空器中十分普遍，如飞机中利用钛合金或高强度钢铆钉或螺栓将铝合金板与飞机钢梁结构等连接在一起，发动机中用钢制锁片或卡环将压气机或涡轮叶片与盘连接起来等。异种金属材料的接触使电偶腐蚀的发生难以避免。

（3）其他环境：蓄电池逸出的腐蚀性化学介质。为了绝热、隔音、绝缘、装饰等目的，在航空结构中存在金属与非金属材料的接触。非金属材料常常会挥发出腐蚀性气氛，与水介质结合会直接对金属结构产生腐蚀。不仅仪表的非金属材料壳体释放的腐蚀性气氛对仪表产生气氛腐蚀，而且含有水银的仪表挥发出的水银气氛或逸出的液态水银还会直接使铝合金产生汞齐化，导致液态金属腐蚀或低熔点金属致脆失效。在航空结构中还存在有温度梯度的结构，如发动机涡轮盘因采用吹风冷却等措施，使轮盘边缘与轮心存在数百度的温度差。此外，航空器中许多零部件承受着大小不一的应力，包括外载所致应力、残余应力、热应力和装配应力等，如涡轮盘上承受的应力有盘转动中的离心力、温度梯度引起的热应力、残留的内应力等。

13.1.2.4 航空器制造过程中的典型工作环境

航空器零部件的制造过程复杂，经历备料、机加工、热表处理，直至总装、整机喷涂装饰等多种工序，这些过程中均会有腐蚀因素的影响。制造过程中典型的腐蚀环境有如下一些。

（1）板金成型用润滑剂、机械加工用切削液；

（2）焊接助剂及焊接气氛；

（3）热处理加热过程中的炉内介质、冷却介质；

（4）表面处理过程中的除油、酸洗、电镀、化学镀、钝化、除氢等工艺过程用介质；

（5）质量检验所用探伤技术的介质，如超声探伤用的耦合剂、渗透探伤用的渗透液等；

（6）工作人员接触零部件时留下的手汗；

（7）零部件及整机用清洗剂；

（8）零部件接触到的低熔点金属污染物质等。

13.1.3 航空器的典型腐蚀类型、部位及级别

实践表明，航空器结构上几乎会发生所有类型的腐蚀。然而从结构完整性、可靠性和耐久性等方面考虑，局部腐蚀和应力作用下的腐蚀对航空器的腐蚀破坏更为严重和重要。

13.1.3.1 飞机的腐蚀类型和常见部位

（1）常见腐蚀类型

①全面腐蚀；

②缝隙腐蚀与丝状腐蚀；

③异类金属或金属与碳纤维复合材料间的电偶腐蚀；

④点蚀；

⑤晶间腐蚀与剥蚀；

⑥冲蚀与微动腐蚀；

⑦应力腐蚀、氢脆与腐蚀疲劳；

⑧氧化；

⑨微生物腐蚀；

⑩非金属材料的老化、鼓疱、剥离等。

（2）飞机结构常见腐蚀部位

①蒙皮接缝、紧固件连接处、铆钉孔；

②起落架；

③蓄电池区；

④折叠、襟翼和铰链的凹槽处；

⑤整体油箱；

⑥旅客机的厕所、厨房、座椅轨道等；

⑦其他易积水区域等；

⑧发动机排气影响区、战斗机的火箭和机枪的射击爆发区等。

13.1.3.2 发动机的腐蚀类型和常见部位

（1）发动机构件的常见腐蚀类型

①异类金属间的电偶腐蚀；

②晶间腐蚀与剥蚀；

③点蚀；

④应力腐蚀；

⑤腐蚀疲劳；

⑥冲蚀；

⑦高温氧化和热腐蚀；

⑧微动腐蚀；

⑨低熔点金属致脆等。

（2）发动机结构常见腐蚀部位

①风扇和压气机叶片；

②燃烧室；

③导向和涡轮叶片；

④发动机包皮等。

13.1.3.3 航空器的腐蚀级别

从现代航空维修工程的角度，按照飞机结构腐蚀的严重性和对承运人机队持续适航性的潜在影响，通常将飞机的腐蚀分为以下三个级别。

（1）一级腐蚀：是指在两次检查之间发生的、局部的损伤，这些损伤在制造厂规定的允许限度内，可以按照制造厂提供的结构修理手册（SRM）、服务通告等修复或去除腐蚀。

（2）二级腐蚀：是指在两次检查之间发生的超出局部的损伤，它超出制造厂允许的修复或去除腐蚀限度，要求特殊修复或完全/部分更换主要结构元件（按制造厂的规定）。

（3）三级腐蚀：是指在初次或后续检查中发现的大范围的损伤，由承运人判定为需要迅速行动的潜在适航问题。由于三级腐蚀级别最高，且和结构设计有关，因此需要制造厂参与判定。同时需要对整个机型采取紧急的特别措施（如颁发适航指令等）。

13.1.4飞机机体结构的腐蚀与控制

13.1.4.1 飞机机体结构的腐蚀

从前面关于航空器的结构特点及其所处的环境的讨论可以看出，腐蚀是航空器难以避免的重要失效形式之一。飞机机体不同部位其具体或细节环境不同，因此，可能发生的腐蚀类型也有所差异。表13.4列出了飞机机体（此处讨论的是以铝合金为主要结构材料机体）不同具体部位可能发生的腐蚀类型和产生的原因。图13.10～图13.14则给出了典型的腐蚀事例。

表13.4 飞机机体不同部位的腐蚀类型及其产生的原因

腐蚀对飞机结构的完整性的影响可以概括为三个主要方面：（1）直接影响—腐蚀造成金属材料的直接损失，从而影响构件的强度和断裂韧性，降低了零件的 结构完整性；（2）静载荷和腐蚀的协同作用，导致应力腐蚀和氢脆开裂现象，破坏飞机结构的强度，导致飞机结构件的失效；（3）动载荷和腐蚀的联合作用导致的腐蚀疲劳或微动腐蚀，大大加速飞机结构的提前失效。由于飞机无论在机场停放还是飞行均会遭到腐蚀破坏，因此近年来腐蚀（地面停放时所发生）和疲劳（飞行中产生）的非同步交互影响，即“先腐蚀—再疲劳”的互相促进，互相迭加，造成飞机结构的提前破坏，已引起了人们的极大关注。

（a ）示意图(剖视) （b ）实物形貌(俯视)

图13.10 钢紧固件与铝合金板结构间的电偶腐蚀

图13.11铝合金板件应力腐蚀开裂形貌

图13.12 桁条剥蚀形态

13.1.4.2 飞机结构的腐蚀控制

飞机结构产生腐蚀的实质主要是带污染的潮湿空气的冷凝水、进入机体内的雨水等在机体结构表面形成水膜，而导致的各种类型的电化学腐蚀，包括点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、剥蚀、丝状腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢脆和微动损伤等。飞机结构的腐蚀与所用材料的自身耐蚀性、设计方案、制造工艺、使用、维护、维修及服役环境等诸多因素密切相关，因此控制飞机结构腐蚀的技术途径也必须从上述各个环节入手进行全面考虑，从对飞机结构的完整性、可靠性、稳定性、耐久性、适应性及维修性等的作用和影响来展开，通过系统工程的方法来综合治理，其中防腐蚀设计对飞机结构的腐蚀控制是最为重要的一环。当今发达国家对飞机防腐蚀设计提出了很高的要求，如美国军机已在研制F-15时确定飞机使用十年无需因腐蚀损伤而进厂维修；波音公司对民机的设计目标定位为二十年使用期中无重要腐蚀损伤。为贯彻这种设计目标，在其“腐蚀预防与控制大纲（Corrosion Prevention and Control Program ，简称为CPCP ）”等文件中作了具体的规定。

防腐蚀设计主要包括：（1）防腐蚀结构设计；（2）异类金属接触相容性设计；（3）应力作用下腐蚀的控制设计；（4）耐蚀材料的恰当选用；（5）防护涂层的合理选择；（6）加工过程的精心控制等。

（1）防腐蚀结构设计

① 进行结构密封,防止雨水进入、驱入；② 安排合适的通风结构(通风气窗、通风口盖),甚至引入去湿机,排出机内潮湿空气；③ 作好结构外形设计,防止水份阻流停滞，进入缝隙凹槽；④ 在易形成凝露、进入雨水的部位,设计导流槽和必要的排水孔将水分汇集到排水处及时排除（图13.15）；⑤ 在易凝露的表面上喷洒憎水防锈缓蚀剂；⑥ 根据环境的恶劣状况，腐蚀的严重性等，安排好各个部位材

料选择和保护体系的选用。

（2）异类金属接触相容性设计

按照电化学腐蚀电极电位的高低可

以将航空用金属材料划分为表13.5所示

的四种类型。当两种不同类型的金属材料

相接触时，如果存在电解质溶液，则因电

偶腐蚀的作用，电位较低的结构件就会受

到加速腐蚀。两类金属的序号相差越大，

图13.13 舱门框腐蚀形貌

图13.14 飞机整流罩与蒙皮连接处微动腐蚀形貌 表13.5 金属材料的电化学腐蚀分类 阳极 电

Ⅰ 镁及镁合金 Ⅱ 镉、锌、铝及其合金 铁、钢（不包括不锈钢）、铅、锡及其 图13.15 飞机内部典型积水部位和排水孔

低电位的金属被加速腐蚀的倾向越大。为控制异类金属接触造成的电偶腐蚀，飞机结构设计中要注意下列原则：①尽量采用同种金属或电位差小的同类金属相互连接；②在阴极性零件表面镀覆一层与阳极性零件相容的金属镀层，如钛合金螺栓表面离子镀铝后与铝合金结构连接；③在两种金属之间垫入不吸水的非金属（如聚四氟乙烯）垫圈、衬垫或涂覆密封胶；

④与电解液隔离,例如定期或不定期地在需保护的表面上喷洒薄膜或厚膜缓蚀剂,或全面涂漆或密封剂；⑤当上述措施难以采取时，使连接部分中阳极性零件的面积明显地大于阴极性零件的面积；⑥金属螺钉或螺栓在装入异种金属前,接触面均涂敷密封胶或有机涂料,并在连接面的所有边缘进行密封。

我国军用标准GJB1720-93《异种金属的腐蚀与防护》中则提供了在海水、海洋大气和工业大气中相连接的二十类金属或合金相容性与否的全面数据，可供航空结构的防腐蚀设计人员参考，对于其中不相容的连接，应采用施加保护层、绝缘密封等防护措施。

表13.6给出了不同金属材料和镀层相互接触时的电偶腐蚀等级，各等级的具体意义为：

0级—不引起电偶腐蚀（可安全使用）；1级—引起电偶腐蚀，但影响不严重（在大多数场

合下可使用，热带海洋条件除外）；2级—引起严重电偶腐蚀（在人工调节的干燥室内或设

表13.6 不同材料和镀覆层相互接触时的接触腐蚀等级

备密封良好的条件下可使用）。凡属于1级的接触偶，如在活动零件的接触部位涂油，或在不活动零件接触部分涂油，可提高其使用的安全性。凡属于2级的接触偶，如不能避免采用时，必须用绝缘垫将金属隔离开，如果需要导电时，则应另选一种与这两种材料电偶腐蚀敏感性均较低的金属作为镀层或中间垫片。超出表13.6所列范围的金属材料，应尽量选择电位差小的（一般认为电位差不大于0.25V）不同材料作为接触偶。对于控制碳纤维复合材料与金属材料之间的电偶腐蚀，可以采取碳纤维复合材料表面涂环氧底漆和聚氨酯瓷漆、表面使用共固化玻璃纤维-环氧绝缘保护层、边缘进行嵌缝密封处理。然而，当碳纤维复合材料与钛合金接触时，因电偶腐蚀敏感性小，不需要进行特别的防护处理。

（3）防止应力腐蚀的设计

引起飞机结构件提前失效的应力腐蚀或腐蚀疲劳是合金材料在环境介质和拉伸应力(或交变应力)系统作用下的结果,为了防止这类破坏的出现,设计控制的原则是:①隔离环境介质；②选择在该环境介质中对应力腐蚀不敏感或抗腐蚀疲劳性能优异的合金；③采取严格的消除残余拉伸应力,甚至有意引入表面压应力处理的措施,例如:喷丸强化、孔挤压强化、干涉配合等工艺；④所设计的工作应力应当小于应力腐蚀门槛值（或临界值）σSCC，对于存在裂纹缺陷或等效缺陷的构件，设计应力强度因子K I应当小于应力腐蚀门槛应力强度因子K ISCC，即处在不出现应力腐蚀的安全区,而且要视零部件在飞机上所处的位置和重要程度,给予足够的安全系数，同时必须充分重视在机械加工、成型、焊接、铆接、热处理、表面处理和装配等工艺过程中引入的残余应力的影响，应将各种残余应力计入设计应力之中；⑤在装配中,应充分分析设计误差和工艺误差,搞好加垫设计和加垫装配,防止强迫装配,控制装配应力。

（4）耐蚀材料的恰当选用

早期飞机采用了当时耐蚀性相当好的材料,蒙皮普遍采用包铝板,但是几十年来情况发生了重大的变化: 高强度结构材料的研究使用进展迅速,高强度铝合金、高强度钢、镁合金和钛合金的应用,使飞机的结构效率提高,飞机性能更好,但这带来了两个问题,一是高强度材料是以添加强化元素,减少耐蚀元素来达到的。所以往往提高强度的同时降低了材料本身的抗蚀能力；二是材料强度越高,所设计的结构更精细更簿,一旦腐蚀损伤,后果也更显著。近代飞机性能(速度、高度、机动性等)不断提高,军用飞机值勤范围不断扩大,飞机种类(战斗机、舰载飞机、水上飞机等)明显有所增加,所以对飞机上所用材料对环境侵蚀抗力的要求也更加突出。钢、铝、镁、铜、钛合金和碳纤维增强的树脂基复合材料是近代飞机上常见的材料,这些材料在不同侵蚀介质条件下,其抗蚀性差异很大,选择这些材料时,要注意下述原则:①摒弃单纯追求强度的传统选材原则,采用全面综合(强度、断裂韧性、耐蚀性、经济性、可靠性等)的选材原则,例如高强度铝合金LC9,宁可选用其强度下降10%～15%,而抗晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀的T73、T76状态,不采用耐蚀性能相反的T6状态；②选用国内外机型多年使用的成熟材料,而不选用多次出现故障,造成事故的耐蚀性差的材料；③推荐选用耐蚀性能好,比强度高的钛合金。减少或不再选用耐蚀性差的镁合金；④承受高载荷的或重要的结构件,应选用对应力腐蚀,氢脆和腐蚀疲劳敏感性小的高强度材料。

（5）防护涂层体系和密封技术的合理选择

几乎所有的航空用的金属制件都要采用镀层、覆盖层、涂层或沉积层,相当一部分是为了提高材料制件的耐蚀性。其余则是为了耐磨、导电、减摩、隔热、耐热、装饰等目的,但同时也要具有在该使用条件下的耐蚀性。飞机防腐蚀设计的重要一环就是要选择防护涂层和防护体系,尤其对那些在腐蚀环境恶劣条件下工作的重要零部件和对腐蚀敏感的材料,更要严加把握,其选择原则是:①掌握各种防护镀覆层、有机涂层的全面性能数据,选择耐蚀性和功能性最好的防护体系；②设计时要把握这些镀层、钝化层、氧化层、无机沉积层、有机涂层的选用依据、适用范围、设计要求与限制；③防护层和防护体系的选用与施加过程对

金属腐蚀理论复习题

金属腐蚀理论复习题

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金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题 第一章 绪论 思考题 1.举例说明腐蚀的定义,腐蚀定义中的三个基本要素是什么,耐蚀性和腐蚀性概念的区别。 答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏 三个基本要素:腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。 耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 腐蚀性:指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。 2．金属腐蚀的本质是什么,均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？ 答:⑴金属腐蚀的本质:金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看,金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系,腐蚀反应使体系能量降低。 ⑵均匀腐蚀速度的表示方法: ①深度:年腐蚀深度 (p V ) V P =t h ?＝d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量，单位ｍm ；V -代表失重腐蚀速 度; t 是腐蚀时间,单位ｙ;d 是金属材料的密度；ＶP 所以的单位是mm ／y 。 ②增重： V + =St W +? = St W W 10- Ｗ0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g ； W 1代表腐

蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g; Ｓ代表试样暴露的表面积，单位m 2； t 代表腐蚀的时间,单位h 。 ③失重：失重腐蚀速度(-V ) - V ＝ St W -?=St W W 1 0- W0代表腐蚀前金属试样的质量,单位g; Ｗ１代表 腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量,单位g; S 代表试样暴露的表面积， 单位m 2； t 代表腐蚀的时间，单位h 。 计算题 计算题 1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度Ｖ- 和年腐蚀深度Ｖｐ，并进行比较,说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 表1 解:由题意得： （1)对碳钢在３０%HNO 3( 25℃)中有: Ｖˉ=△W ˉ/st =（18.7153-18.６７39)／45×２×(２０×40＋２0×3+４0×3０)×０.000０01 =0．4694 ｇ/㎡?h 又d=m ／v=18.７１54/20×4０×0.003=7.798g ／c ｍ2 ?h V ｐ=8.７6Ｖˉ/d=8.76×0．4694/７．798=０.53m ｍ/y 对铝在30％HNO 3(2５℃)中有: V ˉ=△W ˉ铝/s ｔ ＝(１6.１82０－16.１347)/2×(３０×４0+３0×5＋40×５）×45×1０-6

金属腐蚀与防护

第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀

2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)

金属腐蚀理论及腐蚀控制答案

《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 （跟着剑哥走，有肉吃。） 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st = mh 又有d=m/v=20×40×=cm2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st = =㎡h

d=m铝/v=30×40×5×=cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO 3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 015 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π××= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 02 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π×2 2×= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st = g/ m2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st= m2h Vp=ˉ/d=×=y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

3.镁在L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25C，压力760mmHg；试样尺寸为2020 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度V p。（在25C时水的饱和蒸汽压为） 解：由题意得：该试样的表面积为： S=2×(20×20＋20×＋20××6 10-m2 10-=840×6 压力P= mmHg = mmHg= 根据PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为： n=PV/RT=×330×6 10-/×(25＋= 又根据Mg ＋2+ H H—>+2 Mg＋ 2 Mg腐蚀的量为n(Mg)= 所以：Vˉ=nM(Mg)/St=×840×6 10-×100= g/ m2h 查表得：d Mg= g/cm3 有：Vp=ˉ/d=×=y 4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor = 。计算铁试样的腐蚀速度V-和V p。 解：由题意得： 根据Vˉ=A/nF=i cor可知 Vˉ=（A/nF）I cor/s =××2××4×= m2h 查表得d(Fe)= cm3 Vp=ˉ/d=×=y 即铁试样的腐蚀速度Vˉ= g/㎡*h Vp=y 第二章

金属腐蚀

1、金属腐蚀过程的特点是什么？采用那些指标可以测定金属全面腐蚀的速度。 答：特点因腐蚀造成的破坏一般从金属表面开始，然后伴着腐蚀的过程进一步发展，富士破坏将扩展到金属材料的内部，并使金属的性质和组成发生改变；金属材料的表面对腐蚀过程进行有显著的影响。重量指标：就是金属因腐蚀而发生的重量变化。深度指标：指金属的厚度因腐蚀而减少的量。电流指标：以金属电化学腐蚀过程阳极过程电流密度的大小。2、双电层的类型有哪些？平衡电极电位，电极电位的氢标度的定义？ 答：类型：金属离子和极性水分子之间的水花力大于金属离子与电子之间的结合力；金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力；吸附双电层。平衡电极电位：金属浸入含有同种金属离子的溶液中参与物质迁移的是同一种金属离子，当反应达到动态平衡，反映的正逆过程的电荷和物质达到平衡，这是电位为平衡电极电位；电极电位的氢标度：以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。 3、判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？ 答：a腐蚀反映自由能的变化△G<0则反应能自发进行△G=0则达到平衡△G>0不能自发反应b标准电极电位越负，金属越易腐蚀 4、以Fe-H2O体系为例，试述电位-PH图的应用。 答：以电位E为纵坐标，PH为横坐标，对金属—水体系中每一种可能的化学反应或电化学反应，在取定溶液中金属离子活度的条件下，将其平衡关系表现在图上，这种图叫做电位PH平衡图。应用：预测金属的腐蚀倾向；选择控制腐蚀的途径。 5、腐蚀原电池的组成及工作历程？它有那些类型。 答：组成：阴阳极、电解质溶液、电路四个部分；工作历程：阳极过程、阴极过程、电流的流动；类型：a宏观腐蚀电池：异金属解除电池、浓差电池、温差电池；b微观腐蚀电池。 6、极化作用、极极化、阴极极化的定义是什么？极化的本质是什么？极化的类型有哪几种？答：极化作用：由于通过电流而引起原电池两级的电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象；阳极极化：当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象；阴极极化：当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象；极化的本质：电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快；极化的类型：电化学极化、浓度极化、电阻极化。 7、发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？ 答：阳极：阳极的电化学极化：如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正方向移动；阳极的浓度极化：阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极表面附近的金属离子浓度逐渐增加；阳极的电阻极化：很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈的向正的方向移动，生成保护膜而引起的阳极极化。阴极：电化学：氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动；阴极的浓度极化：氧化态物质达到阴极表面的速度落后于在阴极表面还原反应的速度，或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。 8、比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？极化率的定义是什么？极化图有哪些应用？怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面。 答：区别：理想极化曲线是理想电极上得到的曲线，只发生一个电极反应，初始电位为平衡电极电位，实际极化曲线是实际测量得到的曲线，不只发生一个电极反应，初始电位为混合电位。极化率：电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。极化图的应用：用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素；表示腐蚀电池的控制类型。控制取决于：阴极极化控制、阳极极化控制、欧姆电阻控制。

金属腐蚀理论总复习题

金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题 第一章 绪论 思考题 1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。 答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏 三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。 耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。 腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。 2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？ 答:⑴金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应使体系能量降低。 ⑵均匀腐蚀速度的表示方法：深度：年腐蚀深度 （p V ）V P =t h ?=8.76d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量，单位mm;V -代表失重腐蚀速度； t 是腐蚀时间， 单位y ；d 是金属材料的密度；V P 所以的单位是mm/y 。 失重：失重腐蚀速度(-V ) - V = St W -?=St W W 10- W0代表腐蚀前金属试样的质量，单位g ； W1代表腐 蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位g ；S 代表试样暴露的表面积，单 位m 2； t 代表腐蚀的时间，单位h 。 计算题 计算题 1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp ，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 表1 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO 3( 25℃)中有： V ˉ=△W ˉ/st

§1.1-金属电化学腐蚀的基本概念(1)-金属电化学反应式

[组织教学] [复习] [引入] [补充知识] [讲解] [板书] [提问] [学生回答] [归纳] [强调] [板书] [举例] 师生互相问好，教师清点人数。 简单回顾腐蚀的基本知识，包括各种： 1、生活中常见的腐蚀现象？ 2、腐蚀的含义？ 3、化工生产中常见的腐蚀类型？ 这些常见的金属腐蚀现象就是金属最常见、最普通的 腐蚀形式：电化学腐蚀 §1.1 金属电化学腐蚀的基本概念 §金属电化学腐蚀的概念 金属与电解质溶液发生的电化学反应过程。 电解质溶液的概念：能导电的溶液。 通俗地来说，最常见的电解质溶液主要是是酸碱 盐的水溶液。 即：酸碱盐+水→电解质溶液 1、生活中最常见的酸、碱、盐？ 酸：盐酸HCl、硫酸、醋酸 碱：苏打、小苏打 盐：氯化钠 金属电化学腐蚀的概念：金属与电解质溶液发生 的电化学反应过程。 一、金属腐蚀的电化学反应式 1.金属+酸∈析氢反应 例：锌和盐酸的化学反应式： ↑ + → + 2 2 l n l 2 n H C Z HC Z 1分 5分

[讲解] [板书] [举例] [讲解] [板书] [举例] [讲解] [板书] [教学方式] 提问学生来描述锌和盐酸的反应现象，然后对学 生的发言进行总结，并详细描述锌片插入稀盐酸溶液 中的一系列化学反应现象，来吸引学生的兴趣。 2.金属+碱（或中性溶液）吸氧反应 例：铁和水的化学反应式： ()O H O F OH F O O H F 2 3 2 3 2 2 6 ) ( e e 4 3 6 e 4+ ↓→ → + +铁锈 提问学生来描述铁生锈的生活现象，然后对学生 的发言进行总结，并详细描述铁片生锈的整个化学反 应过程及其颜色变化等一系列现象，来吸引学生的兴 趣。 3.金属+盐∈置换反应（包括沉积反应） 例：单质铁和硫酸铜溶液的化学反应式： ↓ + → +Cu SO F CuSO F 4 4 e e 提问学生来描述铁片插入硫酸铜溶液的生活现 象，然后对学生的发言进行总结，并详细描述铁片插 入硫酸铜溶液中的化学反应过程中铁片表面及溶液颜 色变化等一系列现象，来吸引学生的兴趣 二、腐蚀电化学反应的实质 课堂教学时，与<金属腐蚀的电化学反应式>部分 的内容分别一一对应地讲解，加深学生理解 1.金属+酸∈析氢反应～氢离子 例：锌和盐酸的电化学反应式： ?? ? ? ? ? ? ↑? → + ? ? ? → - + + 阴极反应 还原反应 成单质氢气的过程 氢离子得到电子被还原 阳极反应 氧化反应 成锌离子的过程 单质锌失去电子被氧化 2 2 2 2 2 H e H Zn e Zn 2.金属+碱（或中性溶液）∈吸氧反应～溶解氧 5分

金属腐蚀与防护

《金属腐蚀与防护》教设计案 一、教材分析 山东科技出版选修《化学反应原理》第一章第三节三、金属腐蚀与防护，在学习电解及原电池原理的基础上，通过分析铜铁接触形成原电池的例子，理解金属腐蚀的电化学原理及防护的原则，介绍电化学在生产生活中的应用。 二、教学目标 【教学目标】 知识与技能：1．理解金属的电化学腐蚀，学会防止金属腐蚀的一般方法．2．结合电化学原理，探究分析影响金属腐蚀的外界条件. 过程与方法：从实验探究过程提高对实验现象的观察能力和分析能力 情感、态度与价值观：通过学习金属腐蚀与生产，生活实际相联系的内容，增强学生的学习兴趣，发展学生们的探究能力 【重点难点】金属腐蚀的电化学原理以及防护的原则。 三、教学过程 1、从生活案例引入（图片） 2、分析学习目标 3、对预习情况进行分析 4、学生实验探究并进行讨论，得出结论 5、总结并练习 学案设计如下： 【课前预习】 1、金属的腐蚀 （1）概念：金属或合金与周围环境中的物质发生反应而腐蚀损耗的现象。金属腐蚀一般分为和。 （2）铁锈的生成原理是怎样的？（用反应化学方程式表示） 2、金属的防护 （1）改变金属组成和结构，如在金属中添加其他元素形成等。 （2）加，如在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。 （3）电化学防护 【课内探究】 一、金属腐蚀

[实验探究] 将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入下图具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考引起变化的原因？ 相同点： 不同点： 练习：如图所示，水槽中的试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (1)铁钉在逐渐生锈，则铁钉的腐蚀属于__________腐蚀． (2)若试管内的液 面上 升，则原溶液呈 _____________性，发生__________腐蚀；电极反应： 负极___________________，正极____________________． (3)若试管内的液面下降，则原溶液呈__________性，发 生__________腐蚀；电极反应：负极____________，正 极____________________． 总结： 二、金属的防护 电化学防护： ①牺牲阳极保护法——原理。（阴极）：被保护的金属 设备；（阳极）：比被保护的金属活泼的金属。 ②外加电流的阴极保护法——原理：：被保护的金属设 备；：惰性电极。

2013金属腐蚀理论及应用试题答案

2013金属腐蚀理论及应用试题 一、名词解释：（5分） 平衡电位：当金属正离子进入溶液成为水合金属离子后，由于静电作用不仅水合了该金属正离子能回到金属中去，而且也能将溶液中水合了的其他正离子吸引 到金属上去。当这两个相反过程速率相等且又可逆时，会产生一个稳定的 电极电位，称为平衡电位。 腐蚀电位：在金属腐蚀过程中，腐蚀金属电极表面上常常有两个或更多个电极电极反应同时进行，当这些电极反应的阴极反应和阳极反应痛同时以相等的速率 进行时，电极反应将发生相互耦合，阴、阳极反应的电位由于极化原因而 相互靠拢，最后达到一个共同的非平衡电位，此电位称之为混合电位，也 称为腐蚀电位。 绝对电位：浸在某一电解质溶液中并在其界面发生电化学反应的导体称之为电极。当金属和电解质溶液接触时，在金属/溶液界面处将产生电化学双电层，此双 电层的金属相与溶液相直接的电位差称之为电极电位。单个电极上的双电 层电位差的绝对值称之为绝对电位。但是单个电极的绝对电位无法测定。AISI：AISI是美国的一种行业标准，是“美国钢铁学会标准”的英文首字母缩写。 选择性氧化：在多个元素氧化过程中，存在着竞争氧化的现象，即存在着某一个元素优先氧化的问题，这个现象叫做选择性氧化。 二、回答下列问题：（15分） 1.含有二氧化碳的软水，通过两套不同的供水系统，（1）软水流经铜管进入镀锌的钢水槽，半年左右镀锌的钢水槽发生穿孔腐蚀；（2）软水流经镀锌管后进入镀锌的钢水槽，四年多尚未发现镀锌的钢水槽有局部腐蚀。请问这是为什么？ 答：（1）软水含有CO2呈酸性，为导电的腐蚀介质。铜与锌、铁比较，无论标准电位还是电偶序，其电位数值都较高，因此，理论上会发生电偶腐蚀。其原因有两种可能： 第一种可能性：如果铜管与镀锌水箱直接连接，在连接处附近会发生电偶腐蚀，导致水箱泄漏。 第二种可能性：如果采取了绝缘措施，对铜管而言，水中含氧可发生氧去极化腐蚀，即阳极Cu→Cu2++2e，阴极O2+4H++4e→2H2O,结果使水流经铜管后含有了Cu2+离子。含有Cu2+离子的水进入水箱后，与锌发生置换反应，实质是发生了铜离子还原的阴极反应Cu2++2e→Cu（Cu2+是极强的氧化剂），使铜沉积于水箱的靠近进口的部分表面，这样沉积铜的表面为阴极，金属锌为阳极，发生了间接电偶腐蚀。当镀锌层消耗后漏出铁时，铁仍为阳极，继续腐蚀，直至穿孔。 （2）不存在电偶腐蚀问题，发生的腐蚀为均匀腐蚀，而且镀锌层在常温水中耐腐蚀性较好，所以使用寿命更长。 2.为了防止双金属腐蚀，有人把涂料涂刷在贱金属（电位较负的金属）上，以防贱金属加速腐蚀，你对这种做法有何看法？ 答：这种做法是不对的，会加速贱金属的腐蚀，原因如下： 涂料一般指有机涂层，除添加锌粉等的特殊涂层外，一般有机涂层不导电，多为阴极性涂层，而且有空隙，避免不了水分子的渗透，因此单独使用涂料很容易出现大阴极

四川理工学院金属腐蚀理论及应用试卷

四川理工学院试卷（2007 至2008 学年第 2 学期） 课程名称： 金属腐蚀理论及应用 命题教师： 龚敏，陈琳 适用班级： 2005级材料科学与工程专业（腐蚀与防护方向） 考试 2008年 5月 日 共 6 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试 题 一、简答题（共35分） 1. 什么是阳极保护，其适用条件是什么？（6分） 用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。 2分 阳极保护的适用条件是: （1）阳极极化曲线具有活态—钝态转变。 2分 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。 2分 2. ++ >H H Cu Cu E E /0/0 22，为何在潮湿的大气中铜会受到腐蚀； ++

3. 从材料、环境和力学三方面叙述应力腐蚀破裂的主要特征。（6分） （1）主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。2分 （2）对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―特定环境组合”。2分 （3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。2分 4. 简述腐蚀电池的三个工作环节。（6分） （1）阳极反应：通式：Me→Men++ne 2分 （2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me] 2分析氢反应：2H++2e＝H2 吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）； O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中） （3）电流回路2分金属部分：电子由阳极流向阴极 溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 5. 金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？（6分） （1）P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。2分 （2）膜有良好的化学稳定性。2分（3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。2分 【或（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异小，不易剥落。（5）膜的组织结构致密、缺陷少。】 6. CPT和CCT的含义是什么？如何使用CPT、CCT来评价材料的耐蚀性能？（6分）（1）CPT：临界孔蚀温度1分CCT：临界缝蚀温度1分（2）临界孔蚀温度越高，材料的耐小孔腐蚀性能越好。2分临界缝蚀温度越低，材料的耐缝隙腐蚀性能越差。2分 第2页

冷却水中金属腐蚀影响因素

工 业 技 术 1 影响因素：1.1 PH 值 PH=-log［H +］ PH 值是溶液中氢离子浓度的负对数值，它表征溶液的微酸碱的性质，PH=7，中性；PH<7，酸性；PH>7，碱性，因为许多化学反应都是在［H +］很小的条件下进行的，为了表示很小的浓度，避免用负指数的麻烦，通常用负对数来表示酸碱度，故引入PH 值的概念。 由此可见，冷却水的PH 值越小，酸性越大，对碳钢等金属在水中的腐蚀就会快一些，反之，会慢一些。 1.2 阴离子 金属腐蚀速度与水中阴离子的种类有密切的关系，水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面的顺序为： 冷却水中金属腐蚀影响因素 程明新 贾 在 蓝树宏 张艳强 （中国石油呼和浩特石化公司，内蒙古 呼和浩特 010000） 摘 要：在冷却水系统的正常运行以及化学清洗过程中，金属常常会发生不同形态的腐蚀，根据金属腐蚀的理论知识，通过观察试样或腐蚀设备的腐蚀形态，再配合一些其他方法，人们常常找出产生腐蚀的原因和解决腐蚀的措施。关键词：冷却水；金属腐蚀；硬度；金属离子；悬浮固体中图分类号： U664.81+4 文献标识码：A NO 3-

§1.1 金属电化学腐蚀的基本概念(3) 腐蚀电池的类型

[组织教学] [复习] [引入] [板书] [讲解] 师生互相问好，教师清点人数。 回顾上周课的内容： 1.腐蚀电池的概念 两种不同的金属互相接触并同时放入电解质溶液中，就组成了一个腐蚀电池 2.腐蚀电池的组成条件 1.不同金属 2.电解质溶液 3.短路连接 原电池腐蚀电池 三、腐蚀电池的类型 根据腐蚀电池中电极大小不同，可分为 ●宏电池腐蚀 ●微电池腐蚀 (一)宏电池腐蚀 1.电偶腐蚀电池(腐蚀电偶)（局部腐蚀） 不同的金属浸于相同或不相同的电解质溶液中

[举例] [板书] [讲解] [举例] [板书] [讲解] [举例] 轮船船尾部分结构 1-船壳（钢板） 2- 推进器（青铜） 2.浓差电池 1)金属离子浓差电池（铜）：同一金属 与不同金属离子浓度的电解质溶液 相接触 金属离子浓差电池 Cu在稀溶液中易失电子。 溶液中金属离子 浓度越稀，电极电位越低； 浓度越大，电极电位越高 电子由金属离子的低浓度区（阳极）流向高浓度区（阴极）。 2)氧浓差电池（铁）： 同一金属与不同含氧量的电解质溶液相 接触→形成缝隙腐蚀或水线腐蚀 .

[板书] [讲解] [举例] [板书] [讲解] [举例] 造成缝隙腐蚀的主要因素，危害性大。 O 2 +2H 2 O+4e → 4OH- （阴极反应） 氧的分压越高，电极电位越高。 介质中溶解氧浓度越大，氧电极电 位越高；而氧浓度较小处则电极电位较低称为腐蚀电池的阳极。 (一)微电池腐蚀 金属表面的电化学的不均匀性形成的自发而 又均匀的腐蚀。 1）金属化学成分的不均匀性（Fe 3 C和石墨； FeZn 7 ） 例如，工业生产中，纯锌-FeZn 7 、碳钢- Fe 3 C、铸铁-石墨等杂质，在腐蚀介质中，金属表面就会形成许多微阴极、微阳极，因此导致腐蚀。 2）组织结构的不均匀性（金属或合金组织内晶粒与晶界的电极电位不同） 比如，金属表面存在裂纹的情况

金属腐蚀理论及其控制复习大纲

金属腐蚀理论复习大纲 ● 金属腐蚀和耐蚀性的意义； ● 均匀腐蚀速度的表示方法：失重腐蚀速度，增重腐蚀速度，年腐蚀度的计算公式，相互换算公式。 ● 腐蚀电池的概念和特点。● 腐蚀电池的工作环节（举例说明） ●腐蚀电流密度和失重腐蚀速度的换算公式。 ● 电位的表示方法，平衡电位的意义，Nernst 公式的应用，非平衡电位的概念。 ● 电化学腐蚀倾向的判断，电位比较准则的应用。 ● 用电位－pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径。 ● 基本概念：极化，去极化，过电位η，极化值ΔE。 ● Evans极化图的作法，用Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素。 ● 活化极化、浓度极化的概念，判断电极反应极化控制类型的条件。 ● 过电位和电极反应速度的关系，动力学方程和极化曲线的概念。 ● Tafel方程式的数学形式、图形表示、适用条件和应用。 ● 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系。 ● 极限扩散电流密度的计算（注意Cb的单位） ● 均匀腐蚀的腐蚀电位和腐蚀电流密度。 ●电极反应的耦合，混合电位，电流加和原理的应用。 ●均相腐蚀电极极化状态下的电位、电流关系，活 化极化腐蚀体系的动力学方程式和极化图，阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制体系的动力学方程和极化图。 ● 微极化和强极化的意义，用极化电阻Rp和法拉第电阻Rf求icor和i0方法。 ● 复相电极的电位和电流关系。 ● 用活化极化腐蚀体系的理论说明析氢腐蚀的特点。 ● 用阳极反应受活化极化控制，阴极反应受 浓度极化控制腐蚀体系的理论说明吸氧腐蚀特点。 ● 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较。● 金属钝态的特征。 ● 阳极钝化体系的阳极极化曲线，单位区间及钝化参数。 ● 几种钝化体系的极化图。● Flade电位的意义。 ● 高温氧化倾向的判断，氧化物的分解压和电动势的应用。 ● 氧化物的分解压和电动势的计算，它们与温度和氧压的关系。 ● 氧化膜具有保护性的条件，p－B的含义。 ● 两类氧化膜的缺陷，缺陷浓度对氧化速度的影响。 ● 局部腐蚀的概念，七种局部腐蚀的定义。 ● 电偶腐蚀的影响因素，集氧面积原理。 ● 孔蚀和缝隙腐蚀的影响因素，孔蚀和缝隙腐蚀的比较。 ● 用特征电位表示孔蚀和缝隙腐蚀倾向。 ● 用闭塞腐蚀电池理论说明发生局部腐蚀环境条件的典型例子。 ● 说明发生局部腐蚀材料条件的典型例子； ● 不锈钢敏化处理和贫铬理论； ● SCC的特征，最常见的合金－环境组合，临界电位和临界应力。 ● 磨损腐蚀的影响因素，临界流速，发生湍流腐蚀和空泡腐蚀的原因。

金属腐蚀学习题教学文案

金属腐蚀学习题

腐蚀学第一章习题 1、导出腐蚀速度mm/a与mg/dm2·d间的一般关系式。 思考题 2、什么是腐蚀?为何提出几种不同的腐蚀定义? 3、举例说明研究腐蚀的意义. 4、化学腐蚀和电化学腐蚀的区别是什么？ 5、金属的主要腐蚀形态有哪些？ 10、表示均匀腐蚀速度的方法有哪些？它们之间有什么联系？这些腐蚀速度表达式中，哪些是量方程式？哪些是数值方程式？它们之间的主要区别是什么？ 腐蚀学第二章习题 1、计算在25℃和50℃下的2.3RT/F值。 2、计算Zn在0.3mol/L ZnSO4溶液中的电极电位（相对于SHE），换算成SCE电位值是多少？ 3、计算离子活度为10-6mol/L时，Ag/Ag+、Cu/Cu2+和Fe/Fe2O3/H+的平衡电极电位以及第三个电极的pH值。(已知：uoAg=0 , uoCu=0 , uoFe=0, uoFe2O3=-742.200KJ/mol , uo= 77.12KJ/mol , uoCu2+=65.52 KJ/mol, uoH+=0) Ag+ 4、计算25℃时，下列电极的标准电极电位 a)、Cu在氰化物溶液中（注意铜为1价） b)、Ni在氨溶液中 c)、Zn在碱溶液中 5、计算Ag/AgCl电极在1mol/L NaCl溶液中的电位。 6、计算40℃氢分压P H2=0.5atm时氢电极在PH=7的溶液中电极电位。 7、计算25℃时，铁在pH=9.2的0.5mol/L NaCl溶液中的电极电位。 10、Zn(阳极)与氢电极(阴极)在0.5mol/L ZnCl2溶液中组成电池的电动势为+0.590V，求溶液的pH值。 11、把Zn浸入pH=2的0.001 mol/LZnCl2溶液中，计算该金属发生析氢腐蚀的理论倾向。(以电位表示) 12、计算镍在pH =7的充空气的水中的理论腐蚀倾向。假定腐蚀产物为H2和Ni(OH)2, Ni(OH)2的溶度积为1.6×10-16。 13、铜电极和氢电极(P H2=0.2MPa)浸在Cu2+活度为１且pＨ＝１的硫酸铜溶液中组成电池，求该电池的电动势，并判断电池的极性。 14、计算在pH=0的充空气的CuSO4溶液中铜是否因腐蚀而生成Cu2+（活度为１）和H2（0.1MPa），并以电位差表示腐蚀倾向的大小。

金属腐蚀理论及腐蚀控制考试重点题

第 三 章 1. 在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化： (1) 温度升高10?C (取Po 2 =1atm ，pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25?C)。 (3) 溶液pH 值下降1单位 (温度25?C)。 解：在中性溶液中，阴极的反应为：O 2+2H 2O+4- e =4OH- 其平衡位则为Ee=E 0（OH-/O2）+ nF RT ㏑(Po 2/4 OH a -) （1） 当温度升高10℃后有： Ee = E 0（OH-/O2）+ nF T R )10(+×㏑(Po 2/4 OH a -) =E+nF RT ㏑(Po 2/4OH a )+ nF R 10㏑Po 2/4 OH a - 则平衡电位变化量△Ee1= Ee’- Ee=nF R 10㏑(Po 2/4 OH a -) =nF R 10㏑Po 2－nF R 10㏑4OH a - 又因㏑4OH a =2.3lg 4 OH a ，则有lg OH a =pH －14 所以：△Ee1=10×8.314/(4×96500) × ㏑Po 2-10×8.314/(4×96500)×4×2.3×(7-14) =0+0.01387=0.0139V>0 即：温度升高10℃后平衡电位正移0.0139V 。 （2） 当氧压力增加到原来的10倍时 ' '2 Ee =E ＋nF RT ㏑(10Po 2/4OH a )=E ＋nF RT ln10＋nF RT ㏑(Po 2/4 OH a -) △E 2= E e’’－Ee =nF RT ln10 =(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3 =0.0148V>0 即氧压力增大到原来的10倍时有氧电极平衡电位正移0.0148V （3） 当溶液pH 值下降1时有

腐蚀的定义

腐蚀的定义：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。腐蚀的特点：自发性、普遍性、隐蔽性。 腐蚀的分类：（金属腐蚀和非金属腐蚀） 金属腐蚀分为： （机理）化学腐蚀、电化学腐蚀。 （破坏特征）全面腐蚀、局部腐蚀。 （腐蚀环境）大气、土壤、电解质溶液、熔融盐、高温气体等腐蚀。 局部腐蚀：应力腐蚀、疲劳腐蚀、磨损腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀等电化学腐蚀的定义：金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。 化学腐蚀：金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。 金属腐蚀：金属腐蚀是金属与周围环境之间相互作用，使金属由单质转变成化合物的过程。腐蚀速度：在均匀的腐蚀情况下，常用重量指标和深度指标来表示腐蚀速度。 极化的概念：电池工作过程中由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象，称为极化现象，通阳极电流，阳极电位向正方向偏离称阳极极化；通阴极电流，阴极电位向 负方向偏离称阴极极化。 产生极化的根本原因：阳极或阴极的电极反应与电子迁移（从阳极流出或流入阴极）速度存在差异引起的。 标准氢电极：把电镀有海绵状铂黑(极细而分散的铂金粉)的铂金片插入氢离子活度1的溶液(酸性溶液)中，不断地通入分压101325Pa(1atm)的纯氢气冲击，使铂黑吸附氢气 至饱和，这是铂金片即为标准氢电极。 金属电化学腐蚀的热力学条件： (1)阳极溶解反应自发进行的条件：E A>E eM (2)阴极去极化反应自发进行的条件:E K>E0k (3)电化学腐蚀持续进行的条件:E e.M

金属腐蚀与防护课后题答案

1.材料腐蚀的定义: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。 2.腐蚀的特点:自发性/铁腐蚀变成以水和氧化铁为主的腐蚀产物，这些腐蚀产物在结构或形态上和自然界天然存在的铁矿石类似，或者说处于同一能量等级自发性只代表反应倾向，不等于实际反应速度 普遍性/ 元素周期表中约有三、四十种金属元素，除了金和铂金可能以纯金属单体形式天然存在之外，其它金属都以它们的化合物（氧化物、硫化物）形式存在 隐蔽性/ 应力腐蚀断裂管道：表面光亮如新，几乎不存在均匀腐蚀迹象，金相显微镜下，可观察到管道内部布满细微裂纹 3.按材料腐蚀形态如何分类:全面腐蚀<均匀和不均匀腐蚀> 局部腐蚀{ 点蚀（孔蚀、）缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀（接触腐蚀）晶间腐蚀}选择性腐蚀 4.按材料腐蚀机理如何分类:化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀 5.按材料腐蚀环境如何分类:自然环境腐蚀、工业环境腐蚀、生物环境腐蚀 1、名词解释 物理腐蚀：是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏 电化学腐蚀：就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。 电极电位：金属-溶液界面上建立了双电层，使得金属与溶液间产生电位差，这种电位差称为电极电位（绝对电极电位） 非平衡电极电位：（在生产实际中，与金属接触的溶液大部分不是金属自身离子的溶液）当电极反应不处于平衡状态，电极系统的电位称为非平衡电位。 平衡电极电位：水合金属离子能够回到金属中去，水合-金属化过程速率相等且又可逆，这时的电极电位。 标准电极电位：金属在25℃浸于自身离子活度为1mol/L的溶液中，分压为1×105Pa时的平衡电极电位 极化：电流流过电极表面，电极就会失去平衡，并引起电位的变化 去极化：能降低电极极化的因素称为去极化因素 过电位：是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。 活化极化：设电极反应的阻力主要来自电子转移步骤，液相传质容易进行，这种电极反应称为受活化极化控制的电极反应。 浓差极化：当电极反应的阻力主要来自液相传质步骤,电子转移步骤容易进行时，电极反应受浓度极化控制。 吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。 析氢腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的金属腐蚀 钝化化学腐蚀：当金属处于一定条件时，介质中的组分或是直接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合，在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。 2、电位－pH图在腐蚀研究中的应用与其局限性是什么？电位—pH图中汇集了金属腐蚀体系的热力学数据，并且指出了金属在不同pH 或不同电位下可能出现的情况，提示人们可借助于控制电位或改变pH 到防止金属腐蚀的目的。1. 绘制电位pH 图时，是以金属与溶液中的离子之间，溶液中的离子与含有这些离子的腐蚀产物之间的平衡作为先决条件的，而忽略了溶液中其它离子对平衡的影响。而实际的腐蚀条件可能是远离平衡的；其它的离子