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化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕知識(shí)點(diǎn)整理
在日復(fù)一日的學(xué)習(xí)中，說(shuō)起知識(shí)點(diǎn)，應(yīng)該沒(méi)有人不熟悉吧？知識(shí)點(diǎn)就是“讓別人看完能理解”或者“通過(guò)練習(xí)我能掌握”的內(nèi)容。哪些知識(shí)點(diǎn)能夠真正幫助到我們呢？以下是小編整理的化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕知識(shí)點(diǎn)整理，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕知識(shí)點(diǎn)整理 1
金屬腐蝕的現(xiàn)象十分復(fù)雜，根據(jù)金屬腐蝕的機(jī)理不同，通�？煞譃榛瘜W(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類(lèi)。
化學(xué)腐蝕
金屬材料與干燥氣體或非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞稱化學(xué)腐蝕。鋼鐵材料在高溫氣體環(huán)境中發(fā)生的腐蝕，通常屬化學(xué)腐蝕，在生產(chǎn)實(shí)際中常遇到以下類(lèi)型的化學(xué)腐蝕。
a、鋼鐵的高溫氧化
鋼鐵材料在空氣中加熱時(shí)，鐵與空氣中的02發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在570℃以下反應(yīng)如下：
3Fe + 202 Fe304
生成的Fe304是一層藍(lán)黑色或棕褐色的致密薄膜，阻止了O2與Fe的繼續(xù)反應(yīng)，起了保護(hù)膜的作用。在570℃t22_k生成以FeO為主要成分的氧化皮渣，反應(yīng)如下：2Fe + O2 2FeO
生成的FeO是一種既疏松又極易龜裂的物質(zhì)，在高溫下O2可以繼續(xù)與Fe反應(yīng)，而使腐蝕向深層發(fā)展。
不僅空氣中的氧氣會(huì)造成鋼鐵的高溫氧化，高溫環(huán)境中的CO2，水蒸氣也會(huì)造成鋼鐵的高溫氧化，反應(yīng)如下：
Fe + CO2 FeO + CO；Fe + H2O FeO + H2
溫度對(duì)鋼鐵高溫氧化影響極大，溫度升高，腐蝕速率顯著增加，因此，鋼鐵材料在高溫氧化性介質(zhì)（O2，C02，H20等）中加熱時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的氧化腐蝕。
b、鋼的脫碳
鋼中含碳量的多少與鋼的性能密切相關(guān)。鋼在高溫氧化性介質(zhì)中加熱時(shí)，表面的C或Fe3C極易與介質(zhì)中O2，C02，水蒸氣，H2等發(fā)生反應(yīng)：
Fe3C（C） + 1/2O2 3Fe + CO； Fe3C（C） + C02 3Fe + 2CO；
Fe3C（C） + H20 3Fe + CO + H2； Fe3C（C） + 2H2 3Fe + CH4
上述反應(yīng)使鋼鐵工件表面含碳量降底，這種現(xiàn)象稱為"鋼的脫碳"。鋼鐵工件表面脫碳后硬度和強(qiáng)度顯著下降，直接影響零件的使用壽命，情況嚴(yán)重時(shí)，零件報(bào)廢，給生產(chǎn)造成很大的損失。
c、氫脆
含氫化合物在鋼材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如：
酸洗反應(yīng)： FeO + 2HCl = FeCl2 + H20
Fe + 2HCl = FeCl2 + 2H
硫化氫反應(yīng)： Fe + H2S = FeS + 2H
高溫水蒸氣氧化： Fe + H20 = FeO + 2H
這些反應(yīng)中產(chǎn)生的氫，初期以原子態(tài)存在，原子氫體積小，極易沿晶界向鋼材的內(nèi)部擴(kuò)散，使鋼的晶格變形，產(chǎn)生強(qiáng)大的應(yīng)力，降低了韌性，引起鋼材的脆性。這種破壞過(guò)程稱為"氫脆"。合成氨，合成甲醇，石油加氫等含氫化合物參與的工藝中，鋼鐵設(shè)備都存在著氫脆的危害，特別對(duì)高強(qiáng)度鋼鐵構(gòu)件的危害更應(yīng)引起注意。
d、高溫硫化
鋼鐵材料在高溫下與含硫介質(zhì)（硫，硫化氫等）作用，生成硫化物而損壞的過(guò)程稱"高溫硫化"，反應(yīng)如下：
Fe + S = FeS ； Fe + H2S = FeS + H2
高溫硫化反應(yīng)一般在鋼鐵材料表面的晶界發(fā)生，逐步沿晶界向內(nèi)部擴(kuò)展，高溫硫化后的構(gòu)件，機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，以至整個(gè)構(gòu)件報(bào)廢。在采油，煉油及高溫化工生產(chǎn)中，常會(huì)發(fā)生高溫硫化腐蝕，應(yīng)該引起注意。
e、鑄鐵的腫脹
腐蝕性氣體沿鑄鐵的晶界，石墨夾雜物和細(xì)微裂縫滲入到鑄鐵內(nèi)部并發(fā)生化學(xué)作用，由于所生成的化合物體積較大，因此，不僅引起鑄鐵構(gòu)件機(jī)械強(qiáng)度大大降低，而且構(gòu)件的尺寸也顯著增大，這種破壞過(guò)程稱為"鑄鐵的腫脹"。實(shí)踐證明，加熱的最高溫度超過(guò)鑄鐵的相變溫度時(shí)，腫脹現(xiàn)象會(huì)大大加強(qiáng)。
陽(yáng)極反應(yīng)：Fe — 2e = Fe2+
陰極反應(yīng)：2H+ + 2e = H2
水膜中H+在陰極得電子后放出H2，H20不斷電離，OH—濃度升高并向整個(gè)水膜擴(kuò)散，使Fe2+與OH—相互結(jié)合形成Fe（OH）2沉淀。Fe（OH）2還可繼續(xù)氧化成Fe（OH）3：
4Fe（OH）2 + 2H20 + O2 = 4Fe（OH）3
Fe（OH）3可脫水形成nFe203·mH20，nFe203·mH20是鐵銹的主要成分。由于這種腐蝕有H2析出，故稱為"析氫腐蝕"。
水溶液中通常溶有O2，它比H+離子更容易得到電子，在陰極上進(jìn)行反應(yīng)。陰極反應(yīng)： 02 + 2H20 + 4e = 40H—
陽(yáng)極反應(yīng)： Fe — 2e = Fe2+
陰極產(chǎn)生的OH—及陽(yáng)極產(chǎn)生的Fe2+向溶液中擴(kuò)散，生成Fe（OH）2，進(jìn)一步氧化生成Fe（OH）3，并轉(zhuǎn)化為鐵銹。這種腐蝕稱為吸氧腐蝕。
在較強(qiáng)酸性介質(zhì)中，由于H+濃度大，鋼鐵以析氫腐蝕為主；在弱酸性或中性介質(zhì)中，發(fā)生的腐蝕是吸氧腐蝕。
電化學(xué)腐蝕
a、電化學(xué)腐蝕是指金屬或合金接觸到電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬被氧化而有電流伴生的腐蝕，叫做電化學(xué)腐蝕。
[電化腐蝕的原理] 以鋼鐵在空氣中生銹為例，鋼鐵在潮濕空氣里，其表面因吸附作用而覆蓋一層極薄的水膜、水微弱電離產(chǎn)生少量H+和OH—，同時(shí)由于空氣中CO2的溶解，水里H+增多：
H2O+CO2H2CO3H++HCO3—
這樣表面就形成了一層電解質(zhì)溶液薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和雜質(zhì)或碳就形成了無(wú)數(shù)微小原電池。其中鐵為負(fù)極，碳為正極，發(fā)生原電池反應(yīng)：
（—）Fe—2e=Fe2+ （+）2H++2e=2H
2H=H2↑
隨著H+濃度的降低，水的電離平衡向右移，OH—濃度逐漸增大，則OH—與Fe2+結(jié)合生成Fe（OH）2。
Fe2++2OH—=Fe（OH）2↓ Fe（OH）2被空氣中氧所氧化生成氫氧化鐵4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓
這樣鋼鐵表面即產(chǎn)生了鐵銹。上述這種腐蝕過(guò)程中有氫氣放出，叫做析氫腐蝕。
析氫腐蝕是在較強(qiáng)的酸性介質(zhì)中發(fā)生的，如果鋼鐵表面形成的電解質(zhì)薄膜，呈很弱的酸性或中性時(shí)，負(fù)極仍是鐵被氧化成Fe2+，而在正極的主要反應(yīng)則是水膜里溶解的氧氣得電子被還原：（—）Fe—2e=Fe2+ （+）2H2O+O2+4e=4OH—這種由于空氣里氧氣的溶解促使鋼鐵的腐蝕，叫做吸氧腐蝕。實(shí)際鋼鐵等金屬的腐蝕主要是這種吸氧腐蝕。
影響金屬電化學(xué)腐蝕的因素很多，首先是金屬的性質(zhì)，金屬越活潑，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)越低，就越易腐蝕。有些金屬，例如Al，Cr等，雖然電極電勢(shì)很低，但可生成一層氧化物薄膜，緊密地覆蓋在金屬表面上，阻止了腐蝕繼續(xù)進(jìn)行。如果氧化膜被破壞，則很快被腐蝕。其次，金屬所含的雜質(zhì)如果比金屬活潑，則形成的微電池，以金屬為陰極便不易被腐蝕。如果雜質(zhì)比金屬不活潑，則金屬成為微電池的陽(yáng)極而被腐蝕。
b、土壤腐蝕
土壤是一類(lèi)具有毛細(xì)管的多孔性物質(zhì)，空隙中充滿了空氣和水，土壤中含有的鹽類(lèi)溶解在水中，成為電解質(zhì)溶液，因此，埋設(shè)在土壤中的油，氣，水管道及金屬設(shè)備，具備了形成電化學(xué)腐蝕的條件而發(fā)生腐蝕損壞，以致管道穿孔，漏水，漏油，漏氣，電訊發(fā)生故障，造成嚴(yán)重危害。而且這些管線埋設(shè)在地下，檢修十分困難，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。
土壤腐蝕是一種情況比較復(fù)雜的腐蝕過(guò)程。土壤中各部分含氧量不同，不同區(qū)域土壤的不均勻性，金屬零件或管材在土壤中埋沒(méi)的深度不同，土壤的溫度，酸度，含鹽量，透氣性，溫度等情況的差異，均影響腐蝕電池的工作特性，甚至土壤中的微生物對(duì)金屬腐蝕也有影響。因此，埋設(shè)在地下的設(shè)備及管道必須采取嚴(yán)格的防腐蝕措施，以盡量減少損失。
c、海水腐蝕
海水是含鹽濃度極高的天然電解質(zhì)溶液，金屬結(jié)構(gòu)部件在海水中的腐蝕情況，除一般電化學(xué)腐蝕外，還有其特殊性。
�。�1）氯離子是具有極強(qiáng)腐蝕活性的離子，以致使碳鋼，鑄鐵，合金鋼等材料的表面鈍化失去作用，甚至對(duì)高鎳鉻不銹鋼的表面鈍化狀態(tài)，也會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕破壞。
�。�2）海浪的沖擊作用，對(duì)構(gòu)件表面電解質(zhì)溶液起了攪拌和更新作用，同時(shí)海浪的沖涮使已銹蝕的銹層脫落，加速了腐蝕的進(jìn)度。
�。�3）金屬結(jié)構(gòu)部件表面海生生物的生長(zhǎng)（如船舷的水下部分）能?chē)?yán)重破壞原物體的保護(hù)層 （如油漆）使構(gòu)件受到腐蝕破壞，同時(shí)海生生物的代謝產(chǎn)物（含有硫化物）使金屬構(gòu)件的腐蝕環(huán)境進(jìn)一步惡化，導(dǎo)致了腐蝕作用的加劇。
由于一般電化學(xué)腐蝕因素及上述情況的綜合影響，浸人海水中的金屬結(jié)構(gòu)部件最嚴(yán)重的腐蝕區(qū)域分布在較水線略高的水的毛細(xì)管上升區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域多種加速腐蝕因素同時(shí)作用著，造成了十分嚴(yán)重的腐蝕后果。
不僅是浸人海水中的金屬結(jié)構(gòu)部件受到嚴(yán)重的腐蝕，在沿海地區(qū)安置的金屬結(jié)構(gòu)部件受大氣中的潮濕鹽霧的影響，也會(huì)受到十分嚴(yán)重的腐蝕。
鈦，鋯，鈮，鉭是一類(lèi)很好的耐海水腐蝕材料，但價(jià)格昂貴，使用受到一定的限制。
d、常見(jiàn)的局部腐蝕材料及設(shè)備是一個(gè)協(xié)作運(yùn)作的整體，某一區(qū)域的局部破壞將導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行故障，甚至造成整個(gè)設(shè)備的報(bào)廢，特別是飛機(jī)，海輪，海上鉆井平臺(tái)機(jī)械等，由于局部破壞會(huì)造成不堪設(shè)想的后果，因此，局部腐蝕是最危險(xiǎn)的一類(lèi)腐蝕，務(wù)必引起工程技術(shù)人員的密切關(guān)注。常見(jiàn)的局部腐蝕有以下幾種：
�。�1）電偶腐蝕 異種金屬在同一電解質(zhì)中接觸，由于金屬各自的電勢(shì)不等構(gòu)成腐蝕電池，使電勢(shì)較低的金屬首先被腐蝕破壞的過(guò)程，稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。例如，某一鐵制容器以鍍錫保護(hù)，表層的錫被擦傷后造成Sn—Fe原電池的破壞，其中（Fe2+/Fe3+）較低，鐵為陽(yáng)極，受到損壞，以致穿孔，使整個(gè)設(shè)備損壞。因此，在這種條件下表面一旦損壞必須立即采取措施 （修補(bǔ)涂層）以防造成嚴(yán)重后果。
�。�2）小孔腐蝕 在金屬表面的局部區(qū)域，出現(xiàn)向深處發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕很輕微，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕，簡(jiǎn)稱孔蝕或點(diǎn)蝕。在空氣中能發(fā)生鈍化的金屬（合金），如不銹鋼，鋁和鋁合金等在含氯離子的介質(zhì)中，經(jīng)常發(fā)生孔蝕。碳鋼在含氯離子的水中亦會(huì)出現(xiàn)孔蝕的情況。
�。�3）縫隙腐蝕 金屬部件在介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙（寬度在0.025~0.1 mm之間），使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)，引起縫內(nèi)金屬的腐蝕，稱為縫隙腐蝕。
開(kāi)始時(shí)，吸氧腐蝕在縫隙內(nèi)外均進(jìn)行。因滯流，縫內(nèi)消耗的氧難以得到補(bǔ)充，縫內(nèi)，外構(gòu)成了宏觀氧濃差電池，縫內(nèi)缺氧為陽(yáng)極，縫外富氧為陰極。隨著蝕坑的深化，擴(kuò)展，腐蝕力口速進(jìn)行。
�。�4）選擇性腐蝕 合金在腐蝕過(guò)程中，腐蝕介質(zhì)不是按合金的比例侵蝕，而是發(fā)生了其中某成分（一般為電勢(shì)較低的成分）的選擇性溶解，使合金的組織和性能惡化，這種腐蝕稱為選擇性腐蝕。如黃銅（30%Zn和70%Cu組成）的脫鋅腐蝕等。
（5）應(yīng)力腐蝕 當(dāng)金屬中存在內(nèi)應(yīng)力或在固定外應(yīng)力的作用下，都能促使腐蝕過(guò)程。
化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕知識(shí)點(diǎn)整理 2
一、按腐蝕機(jī)理分類(lèi)
按照腐蝕機(jī)理，腐蝕可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類(lèi)。
化學(xué)腐蝕是指金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的金屬腐蝕。腐蝕過(guò)程是一種氧化和還原的純化學(xué)反應(yīng)，即腐蝕介質(zhì)直接同金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生，其過(guò)程符合化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。電化學(xué)腐蝕是金屬與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。電化學(xué)腐蝕過(guò)程中伴隨著腐蝕電流的產(chǎn)生，其服從電化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本規(guī)律。
注：盡管電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕從機(jī)理上講有著本質(zhì)的區(qū)別，但有時(shí)卻沒(méi)有嚴(yán)格的界限，因?yàn)樵谀承┣闆r下，由化學(xué)腐蝕機(jī)理可能逐漸過(guò)渡到電化學(xué)腐蝕機(jī)理，而有時(shí)兩種腐蝕機(jī)理共存于同一個(gè)腐蝕過(guò)程中。
二、按腐蝕形態(tài)分類(lèi)
按照金屬的腐蝕形態(tài)，則可以分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類(lèi)。
a、全面腐蝕
是指腐蝕作用發(fā)生在整個(gè)金屬表面上，它可能是均勻的，也可能是不均勻的。碳鋼在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中的腐蝕屬于均勻腐蝕，這種腐蝕是在整個(gè)金屬表面以同一腐蝕速率向金屬內(nèi)部蔓延，相對(duì)來(lái)說(shuō)危險(xiǎn)較小，因?yàn)榭梢允孪阮A(yù)測(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)設(shè)備的使用壽命估算腐蝕裕度。
b、局部腐蝕
是指腐蝕集中在金屬的局部地區(qū)，而其它部分幾乎沒(méi)有腐蝕或腐蝕很輕微。與全面腐蝕相比這種腐蝕的危險(xiǎn)性更大，因?yàn)樗痪哂锌深A(yù)測(cè)性，因而預(yù)防起來(lái)難度更大。
局部腐蝕的類(lèi)型很多，進(jìn)一步可分為以下具體的八種腐蝕腐蝕形態(tài)：
電偶腐蝕：在電解質(zhì)溶液中，異種金屬接觸時(shí)，電位較正的金屬促使電位較負(fù)的金屬加速腐蝕的類(lèi)型；
�。�1）孔蝕（點(diǎn)蝕）：腐蝕破壞主要集中在某些活性點(diǎn)上，蝕孔的直徑等于或小于蝕孔的深度，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致設(shè)備穿孔；
�。�2）縫隙腐蝕：發(fā)生在鉚接、螺紋連接、焊接接頭、密封墊片等縫隙處的腐蝕；
（3）沿晶腐蝕：腐蝕沿晶間進(jìn)行失去結(jié)合力，金屬機(jī)械強(qiáng)度急劇降低。破壞前金屬外觀往往無(wú)明顯變化；
�。�4）選擇性腐蝕：是指多元合金中較活潑的組分的優(yōu)先腐蝕溶解。比如黃銅脫鋅；
�。�5）應(yīng)力腐蝕：在拉應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下，以顯著的速率發(fā)生和擴(kuò)展的一種開(kāi)裂破壞； 腐蝕疲勞：金屬在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的腐蝕；
�。�6）磨損腐蝕：金屬在高速流動(dòng)的或含固體顆粒的腐蝕介質(zhì)中，以及摩擦副在腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕損壞。
三、按腐蝕環(huán)境分類(lèi)
�、侔锤g環(huán)境的種類(lèi)分：大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、燃?xì)飧g、微生物腐蝕、熔鹽腐蝕、體內(nèi)腐蝕等。
②按腐蝕環(huán)境的溫度分：高溫腐蝕和常溫腐蝕。
�、郯锤g環(huán)境的潤(rùn)濕程度分：干腐蝕和濕腐蝕。
四、腐蝕的共同特性
不同的腐蝕有不同的特征和規(guī)律，應(yīng)該采取不同的控制對(duì)策，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)不論何種腐蝕，都具有以下的共同特性。
�、�?gòu)臒崃W(xué)角度看，腐蝕過(guò)程是金屬由介穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變的自發(fā)過(guò)程。腐蝕體系吉布斯函數(shù)自由能ΔG＜0。
�、诮^大多數(shù)的腐蝕過(guò)程都是化學(xué)、電化學(xué)過(guò)程，腐蝕產(chǎn)物通常都是化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物。
③腐蝕總是發(fā)生在與介質(zhì)接觸的金屬表面，或者說(shuō)總是從金屬表面開(kāi)始的。
腐蝕給人類(lèi)帶來(lái)的損失是很大的。在金屬腐蝕中，鋼鐵腐蝕是主要的，而在鋼鐵腐蝕中，海洋條件、潮濕氣氛和工業(yè)密集地區(qū)的大氣腐蝕占重要位置。隨著全球工業(yè)的發(fā)展，腐蝕的問(wèn)題日趨嚴(yán)重。就世界范圍來(lái)說(shuō)，雖然在控制污染和研究的工作在同時(shí)進(jìn)行，防腐技術(shù)措施在不斷發(fā)展，使腐蝕問(wèn)題得到了一些緩解，但總的來(lái)說(shuō)，金屬的腐蝕仍十分嚴(yán)重。
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