材料系防腐课件第1章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料腐蚀与防护导论,Introduction to Corrosion and Protection of Materials,厦门大学材料科学与工程系,目 录,第一章 绪论（,2,h),1.1,腐蚀的基本概念,1.2,研究腐蚀的重要性,1.3,腐蚀的分类及破坏形式,1.4,腐蚀的速度表示方法,1.5,研究腐蚀的内容和任务,第二章 金属腐蚀的热力学概念,(2,h),2.1,电极电位,2.2,金属腐蚀倾向的判断,2.3,电位,-,pH,图,2.4,腐蚀原电池模型,第三章 金属腐蚀过程动力学,(4,h),3.1腐蚀速度与极化现象,3.2,电化学极化,3.3,浓度极化,3.4,电阻极化,3.5,阳极极化与阴极极化,第四章 金属的钝性,(2,h),4.1,金属钝化现象,4.2,金属钝化理论,4.3,影响金属钝化的因素,第五章 金属局部腐蚀,(6,h),5.1,电偶腐蚀,5.2,点腐蚀,5.3,缝隙腐蚀,5.4,晶间腐蚀,5.5,应力腐蚀开裂,5.6,氢脆,5.7,腐蚀疲劳,5.8,磨损腐蚀,目 录（续）,第六章 若干重要环境中的腐蚀,(4,h),6.1,大气腐蚀,6.2,海水腐蚀,6.3,土壤腐蚀,6.4,化工环境下的腐蚀,第七章 非金属材料的腐蚀,(4,h),7.1,有机聚合物的腐蚀,7.2,无机材料的腐蚀,第八章 金属腐蚀的控制方法,(6,h),8.1,合理的选材,8.2,合理的设计,8.3,电化学保护,8.4,表面处理和表面涂覆,8.5,环境的介质处理,8.6,缓蚀剂,8.7,衬里,8.8,综合保护,30,h,第一章 绪论,材料腐蚀与防护基本概念,材料腐蚀与防护重要性,腐蚀速度的表示,学科的发展慨况,1.1,腐蚀的基本概念,历史悠久,古希腊,Herodus,和古罗马,Plinins,在,2000,年前已提出用锡防止铁生锈；,我国商代（,3000,年前）发明锡青铜；出土铁器可见古人防蚀成就。,18,世纪工业发展,腐蚀与防护学科形成、发展。,普遍性,材料腐蚀司空见惯，无所不在，无时不有,十分普遍,.,材料的腐蚀与防护的重要性已成共识。,必然性,热力学观点，一切材料在环境作用下,将逐渐自发地腐蚀、变质、退化。金属,由元素状态转变成金属化合物,(,生锈,),，有机,/,无机材料,化学变化（老化,/,风化,),。,传统腐蚀定义,金属与周围环境介质之间发生的化学或电化学作用而引起腐蚀破坏；,广义腐蚀定义,材料和材料性质在与其所处的环境介质作用下发生退化变质的现象。,矿石,（稳定）,金属,（不稳定）,冶炼,(,能量,),腐蚀（能量）,自发过程,能量差,腐蚀驱动力,材料的源泉和归宿,资源,/,环境,腐蚀破坏,资源,/,环境负荷,1.2,研究腐蚀与防护的重要意义,直接损失,材料、构件、设备的直接腐蚀破坏；防止腐蚀或延缓腐蚀的投入（高耐腐蚀材料、表面处理、涂覆、电化学保护、环境介质处理等），可估算。,据国际权威统计,-,金属年产量的,1/3,受腐蚀报废，其中,2/3,尚可回炉,即约,10,金属永久腐蚀损失。,全世界金属产量约为,10,亿吨，损失,1,亿吨,/,年,我国金属年产量达,1,亿吨，损失,0.1,亿吨,/,年,据权威报告,(,英国,Hoar,报告和美国,NBS,报告,),估计：,每年因腐蚀造成的经济损失占国民经济总值,2-4%,表,1.,工业发达国家,1984,年腐蚀损失统计,国别,腐蚀损失,GNP%,美国,2000,亿美元,4,前苏联,147,亿卢布,2,联邦德国,300,亿马克,3,英国,100,亿英镑,3.5,法国,1150,亿法郎,1.5,日本,150,亿美元,1.8,表,2.,美国腐蚀损失逐年增加,人均损失：,1100,美元,/,人,.,年,3000,亿中,2000,亿美元可避免,美元（亿）,1995,年,局部地区行业（化工机械）调查,腐蚀损失达,4%,GNP,。,国家科委对化工调查,1980,年腐蚀损失为,3.9%,GNP,专家估计,我国每年腐蚀损失约,4000,亿元。,应用现有技术可挽回,30,损失（,1200,亿元）,沿海或海岛城市的腐蚀比内陆城市的腐蚀严重,5,-10,倍。,材料腐蚀破坏造成的损失,所有自然灾害造成的损失。,我国状况,间接损失停工停产、泄漏导致成品流失、产品质量下降、突发事故、人身安全、技术故障、环境污染,。,(1979,我国石油液化气罐泄漏爆炸，亡几十人，直接损失,630,万；,1985.8.12,日本波音,747,飞机因,SCC,机毁，亡,500,余人,),电厂锅炉一根热交换管价值不高，但因为腐蚀引起爆炸可导致停电，使大片工厂停工停产，损失巨大。,金属结构远比金属材料昂贵，如汽车、船舶、飞机、精密仪器、大规模集成电路等腐蚀破坏造成的损失更为惨重,间接损失难估算，间接损失,直接损失。,材料腐蚀破坏的危害,腐蚀,人力、财力、资源耗歇；,腐蚀,环境污染、生态破坏,腐蚀,自然资源破坏；,腐蚀,阻碍新技术发展,（三大合成、飞船登月）,；,腐蚀,突发事故、人身安全；,腐蚀,影响人类文明进步及可持续发展。,全球资源枯竭时间预测,年代,2050,年,2070,年,2080,年,2120,年,矿产资源,一般矿产,金属,石油,/,天然气,煤,矿物能源,石油,天然气,煤,铀,确认储量,1368,亿,t,1380000,亿,m,3,10390,亿,t,200,万,t,1992,年产量,6800,亿,t,21600,亿,t,46.5,亿,t,2.7,万,t,按,92,年需求开采,46,年,64,年,219,年,74,年,按,00,年需求开采,25,年,56,年,按,2010,需求开采,15,年,全球矿物能源储量及开采年数预测,973,、,863,、国家基金重大项目,.,国家战略计划,材料腐蚀破坏,局,部,腐,蚀,均,匀,腐,蚀,点腐蚀,缝隙腐蚀,晶间腐蚀,电偶腐蚀,选择性腐蚀,.,无机材料腐蚀,高分子材料腐蚀,氧化,/,水解,/,取代,/,交联,溶胀,/,溶解,应力开裂,环境老化,渗透溶解,(,增塑,/,稳定）,生物腐蚀,表面腐蚀,内部腐蚀,SiO,2,NaSiO,3,/SiF,4,Ca(OH),2,Ca(CO),3,化学腐蚀,电化学,腐蚀,大气腐蚀,海水腐蚀,土壤腐蚀,化工腐蚀,生物腐蚀,高温腐蚀,应力腐蚀开裂,氢致开裂,腐蚀疲劳,磨损腐蚀,摩擦腐蚀,1.3,腐蚀的分类及腐蚀形式,金属材料腐蚀,环境 大气腐蚀海水腐蚀、土壤腐蚀、化工腐蚀,状态 干腐蚀、湿腐蚀,力学 应力腐蚀开裂、疲劳腐蚀、磨损腐蚀,本质 化学腐蚀、电化学腐蚀,温度 高温腐蚀、常温腐蚀,电化学腐蚀,最普遍，金属与导电介质发生电化学作用而破坏。其特点：阴、阳反应相对独立，同时进行，阴、阳极区电荷传递，产生等量电流,满足法拉第定律。,化学腐蚀,金属与非电介质直接发生纯化学反应而破坏，有电荷转移但不产生电流。,Al,AlCl,4,CCl,4,Me,Me,n+,H,+,-H,2,e,e,Al CCl,4,AlCl,4,导电介质,非导电介质,（,1,）应力腐蚀破裂,:,内,/,外应力作用腐蚀开裂，沿晶,/,穿晶腐蚀,开裂,;,（,2,）小孔点腐蚀,):,腐蚀集中在小点位置，深部发展，可穿孔,;,（,3,）晶间腐蚀,:,腐蚀发生在晶粒边界并沿晶界发展,;,（,4,）电偶腐蚀,:,不同电极电位金属接触，某金属优先快速腐蚀,;,（,5,）缝隙腐蚀,:,腐蚀选择地发生在缝隙内或结构隐蔽位置,;,（,6,）选择性腐蚀,:,合金中某些组分优先溶解，如黄铜脱锌。,（,7,）氢脆,:,H,原子渗入金属内部，金属变脆，应力下发生脆裂,。,局部腐蚀 腐蚀集中，阴、阳极区明显可分,均匀腐蚀,-,阴、阳极区交替发生，不可区分,1.4,金属腐蚀速度的表示法,材料腐蚀重量、厚度、表面状态、力学性能、组织结构及电极过程等发生变化。可表示平均腐蚀率：,1重量指标：,W,1,W,2,V,w,=g/m,2,.h,S T,V,w,重量指标的腐蚀速率，克,/,平方米,.,小时,W,1,腐蚀前重量,W,2,腐蚀后重量（去除腐蚀产物）,S,样品面积,T,腐蚀时间,2.,深度指标：,L,1,L,2,V,1,=mm/y,t,V,l,深度指标的腐蚀速率，毫米,/,年，,L,1,腐蚀前深度,L,2,腐蚀后深度，,t,腐蚀时间。,V,w,与,V,1,互换,：,24365,V,1,=V,W,g/m,2,.h =8.76 V,W,/,(mm/y),10,3,材料密度,(,g/cm,3,),根据年腐蚀深度，材料耐蚀性可分三级：,一级 耐蚀,1.0,mm/y,3.,电流指标：,由法拉第定律：,W=,Q=,It,W,电极产出量,克,;,=,M/n F,电化学当量,克,/,库仑,;,Q,电量,库仑,;,I,电流，安培；,t,时间，秒,W=,I t=M I,a,t/n F V,i,=,W/t,V,i,=M,I,a,/n F=(M,i,a,/n x 26.8)x 10,4,g/m,2,.h,I,a,=V,i,(n/M)26.810,-4,（,A/cm,2,）,举例：,Fe,Fe,2+,+2e,已知：,I,：,1.0,mA,A,：,10 cm,2,M=55.8 g,V,i,=55.8g1.0,mA,/226.8 A.h10 cm,2,10,4,=1.04 g/m,2h,F,法拉第（,96500,库仑）或,26.8,A.H,，,M,原子量；,n,化合价,;,A,单位面积。,1.5,学科概况、研究内容及任务,交叉性,综合性,复杂性,多学科,材料腐蚀科学,/,防护技术,材料科学,金属学,工程力学,电化学,高聚物,计,算,机,数,理,化,学,生,物,表面科学,固体物理,无机材料,学科的形成与发展,U.R.Evans(,英,),现代腐蚀科学奠基人,A.H.,pymkinh,(,苏,),P.B.,Akumob,(,苏,),M.,Pourbaix,(,比,),现代腐蚀科学作出卓越贡献,H.,Ulihg,(,美,),C.Wagner(,德,),T.P.Hoar(,英),50,年代 腐蚀与防护分组，列入国家发展规划,60,年代国务院学科组，制定学科发展规划，列入重点学科,70,年代中国腐蚀与防护学会,80,年代中国科学院腐蚀与防护研究所,现,从事材料腐蚀与防护高校，研究所有数十家，学者及工程师达数千人。,课程与人才,高校必修课,物理化学、材料学、化工、冶金等,国际腐蚀控制会议（,ICC,）,每三年一次,亚太腐蚀控制会议（,APCCC,）,每二年一次,美国腐蚀工程师会议（,NACE),每年一次,欧洲腐蚀联盟会议（,EC),每年一次,国际电化学会议（,ISE),每年一次,美国电化学会议（,ECS),每年二次,海峡两岸材料腐蚀与防护会议,每年二次,中国腐蚀与防护专业学术会议,每年二次,学术会议,Corrosion Science,British Corrosion Journal,Corrosion Prevention and Control,Anti-Corrosion,Electrochimica Acta,Corrosion,Materials Performance,Journal of the Electrochemical Society,Oxidation of Metals,Progress in Organic Coatings,Journal of Materials Science,Corrosion Abstracts,日本防蚀技术,材料与环境,防钴管理等,中国腐蚀与防护学报,腐蚀与防护,石油化工设备,材料保护,(,武汉,),腐蚀科学与防护技术,化工新材料,化工腐蚀与防护,防护包装,化工机械,化工防腐蚀咨询服务,物理化学,金属学报,材料科学进展,电化学,防腐蚀,英：腐蚀科学学会、金属学会、腐蚀工艺学会、电化学会；美：腐蚀工程师协会,(,NACE),、,电化学会、材料学会、日本：防蚀协会、防锈技术协会等；欧洲：欧洲腐蚀联盟。,材料腐蚀与防护学科的主要研究内容及任务：,1,研究材料在不同环境条件下腐蚀破坏的本质机理和规律性,（,1,）现代腐蚀电化学理论,（,2,）新体系,(,新材料,/,新环境,),的腐蚀行为,（,3,）局部腐蚀,（,4,）高温腐蚀,（,5,）表面涂覆条件下的腐蚀,（,6,）研究方法,2,研究如何有效控制材料腐蚀破坏,（,1,）高耐蚀材料研制,非晶，多相，无机，高聚物,（,2,）选材，工艺和设计,（,3,）电化学保护,（,4,）添加剂,（,5,）涂覆与衬里,（,6,）环境处理,参考书籍：,1.,魏宝明等，,金属腐蚀理论及应用,化学工业出版社，,1984,2.,黄永昌，,金属腐蚀与防护原理,上海交大出版社，,1989,3.,曹楚南，,腐蚀电化学原理,化学工业出版社，,1985,4.,曹楚南，,腐蚀电化学,化学工业出版社，,1994,5.,陈正均，,耐蚀非金属材料及应用,化学工业出版社，,1985,6.,中国腐蚀与防护学会，,腐蚀与防护全书,化学工业出版社，,1990,7.,徐 坚，金属腐蚀与防护原理,上海交大出版社，,1989,8.,D.A.Jones,Principles and Prevention of Corrosion,Prentice Hall,1996.,