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金属耐腐蚀合金化原理VIP免费

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第23页共8页编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第23页共8页第五章耐腐蚀金属材料§5-1金属耐腐蚀合金化原理工业上所用的金属材料中,纯金属并不多,应用较多的则是铁、铜、镍、钛、铝、镁等各种金属的合金。本节讨论如何通过合金化和热处理等途径,从成分和组织上使合金具有高的耐蚀性,并阐明其作用原理。一、提高金属的热力学稳定性以热力学稳定性高的元素进行合金化,向不耐蚀的合金中加入热力学稳定性高的合金元素进行合金化,可在合金表面形成由贵金属组元组成的连续保护层,提高其耐蚀性。例如,铜中加金,镍中加铜,铬中加镍等。但是其应用是有限的。因为,一方面要耗费大量的贵金属,经济上昂贵;另一方面,由于合金组元在固态中的溶解度是有限的,许多合金要获得具有多组元的单一固溶体是比较困难的。二、降低阴极活性在阴极控制的金属腐蚀中,可用进一步加强阴极极化的办法来降低腐蚀速度。如金属在酸中的活性溶解就可以用降低阴极活性的方法减少腐蚀。具体方法是:1.减小金属或合金中的活性阴极面积金属或合金在酸中腐蚀时,阴极析氢过程优先在氢超电压低的阴极相或夹杂物上进行。如果减少合金中的阴极相或夹杂物,减小了活性阴极面积,增加了阴极极化电流密度,增加阴极极化程度,阻碍阴极过程的进行,提高耐蚀性。例如,当铝中铁含量减少时,其在盐酸中的耐蚀性提高,如P128图1。这是由于铁能形成阴极相。对于阴极控制的腐蚀过程,采用固溶处理获得单相固溶体组织,可提高耐蚀性。反之,退火或时效处理降低其耐蚀性。2.加入氢超电压高的元素加入氢超电压高的元素,可提高阴极析氢超电压,显著降低合金在酸中的腐蚀速度。但它只适用于不产生钝化的析氢腐蚀。如金属在非氧化性或氧化性低的酸中的活性溶解过程。例如,在锌中含有铁、铜等电位较高的金属杂质时,加入氢超电压高的镉、汞,可使锌在酸中腐蚀速度显著降低。又如,在含有较多杂质铁的工业纯镁中,添加0.5-1%锰可大大降低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度,这是由于锰比铁高得多的析氢超电压之故。三、降低合金的阳极活性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碍阳极过程的进行,可提高合金的耐蚀性,它是一种最有效、应用最广泛的措施。1.减小合金表面上阳极部分的面积,在腐蚀过程中,合金基体是阴极,第二相或合金中其它微小区域(如晶界)是阳极,如能减小阳极面积,可加大阳极极化电流密度,增加阳极极化程度,阻滞阳极的进行,提高合金的耐蚀性。例如在海水中,Al-Mg合金中强化相Al2Mg3对其基体而言是阳极,它在腐蚀过程中逐渐被溶解,使合金表面阳极总面积减小,腐蚀速度降低。所以Al-Mg合金耐海水腐蚀性就比第二相是阴极相的Al-Cu合金高。实际上合金中第二相是阳极相的较少,绝大多数合金中第二相是阴极相,这种耐蚀措施的应用受到限制。另外,若晶界区为阳极时,这条途径可有所应用。例如,通过提高金属和合金的纯度或进行适当的热处理使晶界变薄变纯净,可提高耐蚀性。对于具有晶间腐蚀倾向的合金仅从减小晶界阳极区面积,而不消除阳极区的做法,常会加重晶间腐蚀,例如粗晶粒的高铬不锈钢比细晶粒的晶间腐蚀严重。2.加入容易钝化的合金元素工业上常用的合金的基体元素铁、铝、镁、镍等都具有一定的钝化性能,但其钝化性能不够高,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,可往这些基体金属中加入易钝化的合金元素。第24页共8页第23页共8页编号:时间:2021年x月x日书山有路勤为径,学海无涯苦作舟页码:第24页共8页如往铁中加入12~30%Cr,制成不锈钢或耐酸钢;往镍或钛中加入钼,制成镍钼或钛钼合金,耐蚀性有很大的提高。这是一种应用最广的合金化途径。3.加入阴极性合金元素促使阳极钝化对于可钝化的腐蚀体系,在金属或合金中加入阴极性很强的合金元素,可促使合金达到钝化状态,制成耐蚀合金。加入阴极性合金元素促进阳极钝化是有条件的。首先,腐蚀体系是可钝化的,否则在活性溶解区,增加阴极去极化作用只会加速腐蚀。其次,所加阴极性合金元素的活性(包括所加元素的种类与数量)要...

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