不同金屬材料酸堿介質(zhì)腐蝕研究

...wd......wd......wd...吉林化工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文不同金屬材料酸堿介質(zhì)腐蝕研究Differentmetalmaterialsundertheacidandalkalimediumcorrosionresearch學(xué)生學(xué)號(hào)：10150111學(xué)生姓名：宋揚(yáng)專業(yè)班級(jí)：材料化學(xué)1001指導(dǎo)教師：張福勝職稱：教授起止日期：2014.2.24～2014.6.18吉林化工學(xué)院JilinInstituteofChemicalTechnology材料腐蝕問(wèn)題普及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。從日常生活到交通運(yùn)輸、機(jī)械、化工、冶金，從尖端科學(xué)技術(shù)到國(guó)防工業(yè)，但凡用到材料的地方，都不同程度的存在著腐蝕問(wèn)題。材料腐蝕給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，造成了災(zāi)難性事故，耗竭了珍貴的資源與能源，污染了環(huán)境，阻礙了高科技的正常開展。而金屬材料是人類歷史上應(yīng)用最為廣泛、作用最為明顯的材料之一，對(duì)推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與文明開展做出了巨大的奉獻(xiàn)。進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)的今天，金屬材料在酸堿介質(zhì)中的腐蝕與防護(hù)那么是工業(yè)生產(chǎn)是否安全，國(guó)民經(jīng)濟(jì)是否能穩(wěn)健開展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文即在于研究不同金屬材料在酸堿介質(zhì)下的耐腐蝕率，以到達(dá)減少金屬浪費(fèi)的目的。關(guān)鍵詞：腐蝕機(jī)理；金屬防護(hù)；酸堿介質(zhì)Thecorrosionofmaterialsinvariousfieldsofthenationaleconomy.Fromdailylifetotransportation,machinery,chemicalindustry,metallurgy,fromtheadvancedscienceandtechnologytothedefenseindustry,usuallyusedinplaceofthematerial,therearedifferentdegreesofcorrosionproblems.Corrosioncausehugeeconomiclossestothesociety,resultingindisastrousaccidents,depletionofresourcesandenergyandprecious,pollutionoftheenvironment,hinderthenormaldevelopmentofhigh-tech.Andmetalmaterialsisthehistoryofmankindisthemostwidelyused,oneofthemostobviouseffectofthematerial,madeagreatcontributiontopromotingsocialprogressandcivilizationdevelopment.Enteredtheindustrializationsocietytoday,corrosionandprotectionofmetalmaterialsinalkalinemediumisindustrialproductionissafe,thenationaleconomyisakeyproblemofsteadydevelopment.Thispaperistostudythedifferentmetalsinacidmediumcorrosionrate,inordertoreducemetalwastes. Keyword: Corrosionmechanism；Metalprotection；Acidicandalkalinemedia目錄TOC\o"1-3"\h\u1721摘要 VI不耐蝕10＞10.0從表1.3和表1.4來(lái)看，十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分得太細(xì)，且腐蝕深度也不都是與事件呈線性關(guān)系，因此，按試驗(yàn)數(shù)據(jù)或用手冊(cè)上查得的數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果難于準(zhǔn)確地反映出實(shí)際情況?？磥?lái)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)比較簡(jiǎn)單，但它在一些要求嚴(yán)格的場(chǎng)合又往往過(guò)于粗略，如一些精細(xì)部件不容許微笑的尺寸變化，腐蝕率即使小于1.0毫米/年的材料也不見(jiàn)得“可用〞。對(duì)于高壓和處理劇毒、易燃、易爆的物質(zhì)設(shè)備，對(duì)均勻腐蝕深度的要求比普通設(shè)備要嚴(yán)格得多，所以在選材時(shí)應(yīng)從嚴(yán)選用。表1.4均勻腐蝕的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性評(píng)定耐蝕性等級(jí)腐蝕深度，毫米/年耐蝕1＜0.1可用20.1~1.0不可用3＞1.01.6.3金屬腐蝕的電流指標(biāo)此指標(biāo)是以金屬電化學(xué)腐蝕過(guò)程的陽(yáng)極電流密度〔安培/厘米2〕的大小來(lái)衡量金屬的電化學(xué)腐蝕速度的程度?？梢杂煞ɡ诙砂央娏髦笜?biāo)和重量指標(biāo)關(guān)聯(lián)起來(lái)。早在1833~1834年法拉第就提出，通過(guò)電化學(xué)體系的電量和參加電化學(xué)反響的物質(zhì)的數(shù)量之間存在如下兩條定律的規(guī)律：在電極上析出或溶解的物質(zhì)的量與通過(guò)電化學(xué)體系的電量成正比，亦即ΔW=ξQ=ξIt式中ΔW——析出或溶解的物質(zhì)的量，克；ξ——比例常數(shù)〔電化當(dāng)量〕，克/庫(kù)侖；Q——t時(shí)間內(nèi)流過(guò)的電量，庫(kù)侖；I——電流強(qiáng)度，安；T——通電時(shí)間，秒。從式中可看出，某物質(zhì)的電化當(dāng)量在數(shù)值上等于通過(guò)1庫(kù)侖電量時(shí)在電極上析出或溶解該物質(zhì)的量。在通過(guò)一樣的電量條件下，在電極上析出或溶解的不同物質(zhì)的量與其化學(xué)當(dāng)量成正比，那么：式中F——法拉第常數(shù)〔1F=96494≈96500庫(kù)侖=26.8安培×小時(shí)〕；A——原子量；n——化合價(jià)。由上式可以看出，析出或溶解1克當(dāng)量〔化學(xué)當(dāng)量〕的任何物質(zhì)所需的電量都是1F，而與物質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。假設(shè)將法拉第的兩條定律聯(lián)合起來(lái)考慮，可得：ΔW=至此已把電流與物質(zhì)的變化量關(guān)聯(lián)起來(lái)。所以腐蝕的電流指標(biāo)和重量指標(biāo)之間存在如下關(guān)系：-1或式中ia——腐蝕的電流指標(biāo)，即陽(yáng)極電流密度，安培/厘米2。例如腐蝕過(guò)程的陽(yáng)極反響為：Fe→Fe2++2eA=55.84克，n=2，設(shè)S=10厘米2，陽(yáng)極過(guò)程的電流強(qiáng)度Ia=10-3安培，那么所以-1又鐵的密度ρ=7.08克/厘米3，可得：關(guān)于金屬局部腐蝕時(shí)的腐蝕速度或其耐腐蝕性的表示方法比較復(fù)雜，故本次試驗(yàn)采用全面腐蝕的方法。1.7金屬在酸堿介質(zhì)下的腐蝕當(dāng)今社會(huì)，工業(yè)是衡量一個(gè)國(guó)家實(shí)力的重要指標(biāo)，而工業(yè)設(shè)備中大多數(shù)材料來(lái)自于金屬。同時(shí)，許多化學(xué)反響必須在酸性或堿性介質(zhì)下才能發(fā)生，而酸性和堿性介質(zhì)均對(duì)金屬材料有一定的腐蝕作用。1.7.1堿性在水溶液中生成OH-離子的化合物統(tǒng)稱為堿。根據(jù)它們離解出OH-的能力有強(qiáng)堿和弱堿之分。堿溶液一般比酸對(duì)金屬的腐蝕性小，因?yàn)樵趬A溶中金屬外表生成難溶的氫氧化物或氧化物而起保護(hù)作用；在堿溶液中的電極電位比酸溶液中的電極電位負(fù)，與金屬間的電位差小，腐蝕動(dòng)力小。例：堿溶液比酸對(duì)金屬的腐蝕要小得多，如在酸中無(wú)耐腐蝕性的鐵和鋼在堿溶液中卻十分穩(wěn)定，如圖，為鐵的腐蝕速度隨pH值變化的曲線。在pH=4~9時(shí)，腐蝕速度與pH無(wú)關(guān)，這是因?yàn)楦g過(guò)程受氧的擴(kuò)散過(guò)程所控制，而氧的溶解度和擴(kuò)散速度基本上與pH無(wú)關(guān)，當(dāng)pH=9~14時(shí)，因致鈍電流隨pH增大而減小故，于是鐵處于鈍態(tài)，外表形成Fe(OH)3膜，腐蝕速度隨之下降，氧復(fù)原擴(kuò)散電流大于致鈍電流。當(dāng)pH>14，氫氧化鐵膜轉(zhuǎn)變?yōu)镹a2FeO2腐蝕速度增加。所以硅鋼在87℃以下，濃度為50%的NaOH是耐腐蝕的，但堿液中含有氧化物時(shí)，鋼就不易鈍化，易形成局部腐蝕。鎳和鎳基合金、奧氏體不銹鋼耐腐蝕性是好的，此外，鋁、鋅、錫、鉛也具有顯著的耐腐蝕性。在水溶液中生成氫氧離子OH—化合物統(tǒng)稱為堿。根據(jù)它們?cè)谒芤褐须x解出OH—的離解度大小而分為強(qiáng)堿和弱堿。堿溶液一般比酸對(duì)金屬的腐蝕性要小，其原因主要有兩方面：一是在堿溶液中，金屬外表容易鈍化或生成難溶性的氫氧化物或氧化物；二是在堿溶液中，氧電極電位與氫電極電位比在酸介質(zhì)中的電位更負(fù)，因此腐蝕電池的“推動(dòng)力〞比酸介質(zhì)中小〔引陰極與陽(yáng)極之間電位差小〕。在常溫下，堿溶液中常用的材料是碳鋼和鑄鐵。圖1.1示出鐵的腐蝕速度與溶液pH值的關(guān)系。從圖中可見(jiàn)，當(dāng)pH值在4～9之間時(shí)，腐蝕速度幾乎不變，pH值在9～14時(shí)，鐵的腐蝕速度大大降低。當(dāng)堿的濃度繼續(xù)增高，腐蝕速度再次增加。主要是由氫氧化鐵膜轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘蔫F酸鈉(Na2FeO2)所致。在室溫下，這種腐蝕速度并不大，但在較高的溫度和濃度下，腐蝕加劇。圖1.1鐵的腐蝕速度與溶液pH值的關(guān)系在熱堿溶液中，如果存在較大應(yīng)力，還會(huì)發(fā)生一種不安全的應(yīng)力腐蝕破裂現(xiàn)象，稱為堿脆。碳鋼、低合金鋼、不銹鋼可能發(fā)生堿脆。圖1.2及圖1.3分別示出碳鋼及奧氏體不銹鋼的脆性和堿液的濃度及溫度的關(guān)系。圖1.2鋼在堿液中的應(yīng)力腐蝕區(qū)圖1.3不銹鋼的堿脆與堿濃度與溫度的關(guān)系堿腐蝕性還和堿金屬的種類有關(guān)，通常認(rèn)為堿金屬的原子量越大，腐蝕性越強(qiáng)。即腐蝕性按LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH的順序漸次增強(qiáng)。堿溶液中共存離子的種類對(duì)堿腐蝕有很大影響。如溶有氯酸鹽時(shí)，會(huì)阻礙金屬鈍化，而NaNO?？纱偈菇饘兮g化。鎳及其鎳合金對(duì)于高溫、高濃度的堿耐蝕性很好，通常用于最苛刻的堿介質(zhì)條件。由于鎳在堿中具有極低的腐蝕率及抗應(yīng)力腐蝕的特性，使鎳成為處理強(qiáng)堿用途廣泛的材料。但在高濃度(ωNaOH75%～98%)、高溫〔300℃)的苛性鈉或苛性鉀介質(zhì)中，最好使用低碳鎳，否那么會(huì)發(fā)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。奧氏體不銹鋼在堿液中耐蝕性很好，隨鎳含量的增加，耐蝕性提高，但鉬可使耐蝕性下降。鋅、錫、鋁、鉛等兩性金屬在堿中腐蝕性顯著。鈦、銀、鋯、鉭等特殊金屬在堿液中耐蝕性并不好，尤其是鉭的腐蝕性很差，尤其在熱濃的堿中。鑄鐵在較寬范圍的濃度與溫度的NaOH中是耐蝕的。近年來(lái)開展的高純高鉻鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的耐蝕性能，有取代傳統(tǒng)鎳材的趨向。1.7.2酸性酸是一類能在水溶中電離,形成H3O+離子化合物的總稱.一般用H+代表H3O+。氧化性酸與非氧化性對(duì)金屬的腐蝕情況大不一樣，在腐蝕過(guò)程中，非氧化性酸的特點(diǎn)是腐蝕的陰極過(guò)程基本上是氫去極化過(guò)程，增加溶液酸度相應(yīng)地會(huì)增加陰極反響，并使金屬腐蝕速度增加。氫化性酸的特點(diǎn)是陰極過(guò)程主要是氧化劑的復(fù)原過(guò)程引起金屬腐蝕〔如硝酸根復(fù)原成亞硝酸根〕。因此酸溶液的腐蝕性一方面與酸的強(qiáng)弱，即氫離子的濃度有關(guān)，同時(shí)也與酸的陰離子的氧化能力有關(guān)。例：〔以硫酸為例〕純潔的硫酸是無(wú)色、無(wú)味；粘滯狀的液體。市售硫酸通常濃度為98％。高濃度的硫酸是一種強(qiáng)氧化劑，它能使不少具有鈍化能力的金屬進(jìn)入鈍態(tài)，因而這些金屬在濃硫酸中腐蝕速度很低。低濃度的硫酸那么沒(méi)有氧化能力，僅有強(qiáng)酸性的作用，其腐蝕性很大。硫酸的腐蝕性取決于許多因素，最主要的是溫度與濃度，然而其它的一些因素如氧化復(fù)原劑的存在、流速、懸浮固體物等；也能影響硫酸對(duì)各種材料的耐蝕性。鐵在硫酸中的腐蝕速度與濃度的關(guān)系見(jiàn)圖1.8。在稀硫酸中，腐蝕速度隨硫酸濃度的增大而增加，當(dāng)ωH2SO4到達(dá)50%時(shí)，由于鈍化作用，腐蝕速度迅速下降，最后到達(dá)最低值。但酸濃度超過(guò)100％以后，隨過(guò)剩SO3含量的增加，腐蝕速度又開場(chǎng)增大，在一定濃度時(shí)出現(xiàn)第二個(gè)最大值，SO3含量繼續(xù)增加，腐蝕速度又下降。圖1.4鐵在硫酸中的腐蝕速度與濃度的關(guān)系作為耐硫酸用的材料，廣泛被采用的金屬是鉛和鉛合金以及碳鋼。它們的耐蝕性范圍剛好可以相互補(bǔ)充。分別使用這兩種材料就可以適應(yīng)硫酸的廣泛的濃度和溫度范圍。圖1.4表示了鐵的腐蝕速度與硫酸濃度的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，低于70％濃度的硫酸對(duì)碳鋼的腐蝕極嚴(yán)重，而碳鋼在室溫下對(duì)高于70％濃度的硫酸卻有足夠好的耐蝕性，因此鋼鐵材料可用于制造濃度為70％～100％的濃硫酸的儲(chǔ)罐與運(yùn)輸管線。而濃度小于70％的硫酸可以用鉛制的設(shè)備儲(chǔ)運(yùn)。碳鋼通常也可以用于濃度超過(guò)101％的中溫發(fā)煙硫酸，但應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題：一是硫酸是一種強(qiáng)吸水劑，暴露于空氣中會(huì)因吸水而自動(dòng)稀釋，從而進(jìn)入高腐蝕區(qū)；其二是鋼鐵材料在硫酸中所生成的粘附性良好的硫酸鹽保護(hù)膜(FeSO4)易受溶液流動(dòng)沖刷等機(jī)械作用而破壞。鋼和鉛之所以耐硫酸腐蝕，都是因?yàn)橥獗砩仙烧辰Y(jié)性好的FeSO4或PbSO4保護(hù)膜，這些硫酸鹽膜在強(qiáng)氧化性環(huán)境中被氧化，通常變?yōu)殁g態(tài)的氧化膜。表1.5硫酸輸送管的壽命與硫酸濃度〔用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示〕的關(guān)系硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)流速/m×s-1壽命/a0.930.1100.980.3150.931.150.931.75~80.932.03~80.982.01.50.993.61圖1.5鐵的腐蝕速度與硫酸濃度的關(guān)系流速對(duì)腐蝕速度有很大影響，表1.5示出了輸送硫酸時(shí)流速對(duì)鋼管壽命的影響。濃硫酸中充氣對(duì)鋼的腐蝕沒(méi)有影響，因?yàn)闈馑岜旧砭途哂醒趸浴馑嶂袔нM(jìn)空氣泡時(shí)，空氣泡沿著管子頂部流動(dòng)那么會(huì)產(chǎn)生沖刷破壞作用。鉛在低濃度硫酸中，腐蝕速度小于0.1mm／a，但隨溫度和濃度增加，腐蝕速度上升。在濃酸中腐蝕很快，這是因?yàn)榱蛩徙U外表膜溶于濃酸。過(guò)去一個(gè)時(shí)期曾認(rèn)為在硫酸濃度小于85％的范圍內(nèi)鉛有很好的耐蝕性，故曾得到廣泛應(yīng)用，然而目前由于鉛太軟，有毒以及焊接困難等原因，已很少使用。另一個(gè)常用于硫酸中的材料是高硅鑄鐵，含有約14．5％Si的鑄鐵對(duì)于各種濃度的硫酸在沸點(diǎn)以下的各個(gè)溫度范圍內(nèi)都有極好的耐蝕性。圖1.6為高硅鑄鐵的等腐蝕圖，腐蝕速度通常小于0.13mm／a。但高硅鑄鐵不宜用于發(fā)煙硫酸中(亦即濃度100％以上的酸)。高硅鑄鐵在硫酸中于外表生成了一層耐磨性很好的鈍化膜，甚至在磨蝕十分嚴(yán)重的酸性泥漿中也能使用，可用于制造泵；閥、換熱器、硫酸濃縮器加熱管、槽出口等等。其缺點(diǎn)為硬而脆，不耐劇烈的溫度變化。Durimet20合金是為了在硫酸中使用而開展起來(lái)的一種鑄態(tài)合金，它可用于硫酸的全部濃度范圍，在發(fā)煙硫酸中的耐蝕性也非常好。其成分為：<0.07％C，29％Cr，20％Ni，3.25％Cu，2.25％Mo。硫酸對(duì)不銹鋼的腐蝕作用與酸中共存的氧化劑有很大關(guān)系。在不含別的氧化劑的硫酸中，能夠自鈍化的范圍僅限于低濃度的稀硫酸和具有氧化性的高濃度的硫酸。在中間濃度的范圍內(nèi)，必須在硫酸中有溶解氧或與其它氧化劑共存的條件下，才能發(fā)揮不銹鋼的鈍態(tài)耐蝕性。圖1.7表示18—8不銹鋼在5％H2SO4，60℃時(shí)的陽(yáng)極極化曲線和鋼外表上的Fe3+離子陰極極化曲線。Fe3+的濃度為0．054g／L時(shí)，不銹鋼處于穩(wěn)定的鈍態(tài)，耐蝕性良好；Fe3+的濃度為0.01g／L時(shí)，不銹鋼不能自鈍化而處于活化態(tài)，因而不耐蝕。因此，不銹鋼在硫酸中的耐蝕性取決于不銹鋼本身的陽(yáng)極溶解行為及共存的氧化劑的陰極復(fù)原行為的相對(duì)關(guān)系。在中等濃度的稀硫酸中，對(duì)奧氏體不銹鋼而言，只有含Mo的奧氏體不銹鋼才是可用的，其中性能較好的有OCr23Ni28N03Cu3Ti。圖1.6在硫酸中高硅鑄鐵的腐蝕與濃度和溫度的關(guān)系圖1.718-8不銹鋼在硫酸中的陽(yáng)極極化曲線及Fe3+的陰極極化曲線某些鎳基合金，如哈氏合金825(Hastelloy825)可以在一個(gè)很寬的濃度范圍內(nèi)應(yīng)用于硫酸介質(zhì)中。銅與銅基合金一般不太應(yīng)用于硫酸，它們對(duì)氧化性條件很敏感。鋁青銅因有較好的耐磨蝕性，適用于煉油廠處理含碳質(zhì)泥渣的硫酸的設(shè)備。鋯可應(yīng)用于熱硫酸介質(zhì)中，但硫酸濃度不得高于60％。由此可見(jiàn)，金屬腐蝕的防護(hù)對(duì)于國(guó)家與社會(huì)的開展都是十分必要的。而研究不同金屬在酸堿介質(zhì)下的腐蝕既符合我國(guó)工業(yè)化快速開展的現(xiàn)狀，又能提高我們對(duì)金屬腐蝕機(jī)理的理解，從而進(jìn)一步了解材料的構(gòu)造與性能。1.8金屬腐蝕的防護(hù)措施1.8.1隔離法微電池作用是造成金屬腐蝕的主要原因,構(gòu)成電池必須同時(shí)具備陰陽(yáng)兩極。因此,防治金屬腐蝕的第一大對(duì)策就是將金屬(陽(yáng)極)和其它介質(zhì)(陰極)隔離開來(lái),使之構(gòu)不成電池。常采用的隔離方法有層法、鈍化法和電鍍法等。1.8.2涂層法涂層防腐在我國(guó)和世界其它國(guó)家已有悠久歷史,涂料涂層防腐蝕也是最有效、最經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用最普遍的方法。涂層防腐不僅保護(hù)金屬不受環(huán)境的侵蝕,同時(shí)賦予美觀(汽車漆)、號(hào)志(港灣機(jī)械不安全部位需醒目橘紅色)、偽裝(戰(zhàn)車等武器)等作用。具有施工簡(jiǎn)便、適應(yīng)性廣、不受設(shè)備面積和形狀約束、重涂和修復(fù)方便等優(yōu)點(diǎn)。30年前,人們一直認(rèn)為涂料防腐蝕機(jī)理是在金屬外表形成一層屏蔽涂層,阻止水和氧與金屬外表接觸。但大量研究說(shuō)明,涂層總有一定的透氣性和滲水性,涂料透水和氧的速度往往高于裸露鋼鐵外表腐蝕消耗水和氧的速度,涂層不可能到達(dá)完全屏蔽作用。也有研究認(rèn)為涂料的防腐蝕作用是因?yàn)閷?dǎo)電度降低阻止了腐蝕的進(jìn)展,雖然導(dǎo)電度高的涂料,防腐蝕能力確實(shí)不好,但導(dǎo)電率和防腐蝕性能并沒(méi)有明確的關(guān)系,后來(lái)Funke教授提出了涂料與鋼鐵外表的濕附著力對(duì)防腐蝕起著重要的作用。表1.6列出了新型樹脂的種類和特性目前應(yīng)用較多的防腐涂料主要有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、乙烯樹脂、過(guò)氯乙烯樹脂、呋喃樹脂、橡膠類等,隨著防腐要求的不斷提高,這些樹脂已不能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。因此,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開發(fā)出了新型含氟樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚氯醚樹脂、聚苯胺樹脂等一系列新的防腐涂料(如表1),其中自DeBerry首次指出聚苯胺具有防腐性能以來(lái),對(duì)其的研究迅速成為研究熱點(diǎn),其應(yīng)用和防腐機(jī)理的研究也取得了很大的進(jìn)展。王楊勇等的研究說(shuō)明,普通環(huán)氧樹脂涂層中引入0.4%的中性聚苯胺(EBEmeralcline)可大幅度改善涂層的防腐性能,這是傳統(tǒng)緩蝕劑所不具備的。Araujo等認(rèn)為未摻雜的PANI不具有本質(zhì)上的防腐性能,并將其原因歸為兩點(diǎn):一是PANI薄膜的多孔性;二是這種涂層對(duì)基底的附著力差。表1.6新型樹脂的種類和特征1.8.3鈍化法鈍化是一種電化學(xué)現(xiàn)象,當(dāng)金屬在一定的環(huán)境中由于顯著的電位提高而產(chǎn)生強(qiáng)的抗蝕能力,該金屬就發(fā)生了鈍化。圖1.7為鐵——水體系的電位pH圖,圖中由2a、3、2b和縱軸圍成的直角梯形區(qū)域以及由2b、1和縱軸圍成的區(qū)域分別為亞鐵離子和鐵離子穩(wěn)定存在的區(qū)域,稱為腐蝕區(qū),由1、3線右側(cè)及Fe3O4存在區(qū)的上部圍成的區(qū)域,Fe2O3可以穩(wěn)定存在,稱為鈍化區(qū)。由圖1.7不難看出,鋼鐵的鈍化狀態(tài)與pH值和電極電位有很大關(guān)系,當(dāng)采用一些手段將pH值與金屬電極電位調(diào)整到恰當(dāng)位置時(shí),鋼鐵就處于鈍化區(qū),不會(huì)發(fā)生腐蝕。圖1.7鐵——水體系的電位pH圖鈍化工藝總體上可分為形成氧化性膜和沉積性膜(吸附膜)兩類鈍化工藝。前者是使用具有氧化性的鈍化劑進(jìn)展處理,使鋼鐵外表形成致密的氧化鐵膜,合金鋼中形成氧化鐵膜和含鉻的氧化性膜。后者是利用各種無(wú)機(jī)鹽的溶液對(duì)金屬進(jìn)展處理,由于各種不同的金屬鹽在水中的溶度積不同,形成的難溶鹽在金屬外表沉積而形成致密的鈍化膜。根據(jù)常用鈍化劑種類,鈍化工藝可分為磷酸及磷酸鹽工藝、磷酸及聚磷酸鹽工藝、有機(jī)膦酸工藝、亞硝酸鹽工藝、聯(lián)胺及各種有機(jī)除氧劑工藝等。這些工藝都存在一些問(wèn)題,比方pH值高、鈍化劑具有毒性等。雙氧水無(wú)毒性,是一種環(huán)保藥劑,與其他的鈍化劑相比,具有更優(yōu)異的開展前景。其工藝為:在用檸檬酸漂洗后控制鐵在200mg/L以下,溫度50℃以下,用氨水調(diào)節(jié)pH值9～10,參加雙氧水得到0.4%濃度的溶液后,循環(huán)鈍化6h左右,后期控制雙氧水濃度在0.1%左右,但不能過(guò)低。其缺點(diǎn)是:雙氧水工藝對(duì)水質(zhì)要求高,高pH值條件下雙氧水易分解,鐵離子對(duì)其影響大,其效果有時(shí)不如其他氧化性鈍化劑,尚不能全面替代其他鈍化劑。1.8.4電鍍法對(duì)于電鍍鍍層,可分為陽(yáng)極性鍍層和陰極性鍍層兩種。前者是指鍍上去的金屬比被保護(hù)的金屬有較低的電極電勢(shì),比方把鋅鍍?cè)阼F上(鋅為陽(yáng)極,鐵為陰極),后者是鍍上去的金屬比被保護(hù)的金屬有較高的電極電勢(shì),比方把錫鍍?cè)阼F上(錫為陰極,鐵為陽(yáng)極)。當(dāng)鍍層完整時(shí),這兩種鍍層的作用都是將被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)別離開來(lái)。陽(yáng)極性鍍層由于被保護(hù)的金屬是陰極。即使損壞,受腐蝕的也是鍍層本身,被保護(hù)的金屬那么仍不受腐蝕;陰極性鍍層由于被保護(hù)的金屬是陽(yáng)極,一旦損壞,受腐蝕的將是被保護(hù)的金屬,此時(shí),鍍層的存在反而加速了被保護(hù)金屬的腐蝕。1.8.5緩蝕劑法緩蝕劑法是一種常用的防腐蝕措施,在腐蝕環(huán)境中參加少量緩蝕劑就能和金屬外表發(fā)生物理化學(xué)作用,從而顯著降低金屬材料的腐蝕。由于緩蝕劑在使用過(guò)程中無(wú)須專門設(shè)備,無(wú)須改變金屬構(gòu)件的性質(zhì),因而具有經(jīng)濟(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于酸洗冷卻水系統(tǒng)、油田注水、金屬制品的儲(chǔ)運(yùn)等工業(yè)過(guò)程中。緩蝕劑分為無(wú)機(jī)鹽(如硅酸鹽、正磷酸鹽、亞硝酸鹽、鉻酸鹽等)和有機(jī)物(一般是含N、S、O的化合物如胺類、吡啶類、硫脲類、甲醛、丙炔醇等)。緩蝕劑的作用是通過(guò)吸附與腐蝕產(chǎn)物生成沉淀而覆蓋在金屬電極外表形成保護(hù)膜,從而減緩電極過(guò)程的速度,到達(dá)緩蝕的目的。緩蝕劑也可分為陽(yáng)極緩蝕劑和陰極緩蝕劑。陽(yáng)極緩蝕劑是直接阻止陽(yáng)極外表的金屬進(jìn)入溶液,或在金屬外表上形成保護(hù)膜,使陽(yáng)極免于腐蝕。如果參加緩蝕劑的量缺乏,陽(yáng)極外表覆蓋不完全,那么導(dǎo)致陽(yáng)極的電流密度增大而使腐蝕加快,故有時(shí)也將陽(yáng)極緩蝕劑稱為不安全性緩蝕劑。陰極緩蝕劑主要抑制陰極過(guò)程的進(jìn)展,增大陰極極化,有時(shí)也可在陰極上形成保護(hù)膜。陰極緩蝕劑那么不具有“不安全性〞。隨著社會(huì)進(jìn)步和人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),緩蝕劑的開發(fā)和運(yùn)用越來(lái)越重視環(huán)境保護(hù)的要求。綠色化學(xué)及其技術(shù)將廣泛應(yīng)用于腐蝕防護(hù)領(lǐng)域。CIBA公司已開發(fā)出兩種低毒有機(jī)涂層緩蝕劑Irgcor252和Irzcor53。1.8.6電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)是金屬腐蝕防護(hù)的重要方法之一,其原理是利用外部電流使被腐蝕金屬電位發(fā)生變化從而減緩或抑制金屬腐蝕。電化學(xué)保護(hù)可分為陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種方法。陽(yáng)極保護(hù)是向金屬外表通入足夠的陽(yáng)極電流,使金屬發(fā)生陽(yáng)極極化即電位變正并處于鈍化狀態(tài),金屬溶解大為減緩。陰極保護(hù)是向腐蝕金屬外表通入足夠的陰極電流,使金屬發(fā)生陰極極化,即電位變負(fù)以阻止金屬溶解。陰極保護(hù)根據(jù)電流來(lái)源不同分為外加電流法和犧牲陽(yáng)極法兩種方法。前者是利用外加電源,將被保護(hù)金屬與電源負(fù)極相連,通過(guò)輔助陽(yáng)極構(gòu)成電流回路,使金屬發(fā)生陰極極化。后者那么是將被保護(hù)金屬與電位更負(fù)的犧牲陽(yáng)極直接相連,構(gòu)成電流回路,從而使金屬發(fā)生陰極極化。常用的幾種犧牲陽(yáng)極材料列于表。表1.8常用幾種犧牲陽(yáng)極材料采用犧牲陽(yáng)極法進(jìn)展陰極保護(hù)時(shí),保護(hù)效果好壞與犧牲陽(yáng)極材料本身的性能有著直接關(guān)系。犧牲陽(yáng)極材料必須具備以下條件:(1)電位負(fù),極化小。犧牲陽(yáng)極的電位一定要比被保護(hù)金屬的電位更負(fù),以保證被保護(hù)金屬發(fā)生顯著的陰極極化。同時(shí),在工作過(guò)程中,犧牲陽(yáng)極的電位變化要小,不能隨著輸出電流增加發(fā)生較大改變;(2)單位質(zhì)量的陽(yáng)極放出的電量大;(3)陽(yáng)極腐蝕小、電流效率高,陽(yáng)極溶解時(shí)產(chǎn)生的電流大局部用于被保護(hù)金屬的陰極極化;(4)溶解均勻性良好;(5)價(jià)格低廉,來(lái)源廣泛,加工方便。目前研制成功并被廣泛用于鋼鐵設(shè)施陰極保護(hù)的犧牲陽(yáng)極材料有3大類:鎂陽(yáng)極、鋅陽(yáng)極和鋁陽(yáng)極。外加電流法將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電池的兩個(gè)極,使被保護(hù)的金屬作為陰極,在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金屬設(shè)備的腐蝕。1.8.7展望隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,對(duì)工業(yè)應(yīng)用材料的要求越來(lái)越高,特別是金屬材料的防腐蝕尤其受關(guān)注。腐蝕防護(hù)常用的隔離法、緩蝕劑法、電化學(xué)保護(hù)法等只能防護(hù),不能從基本上根治金屬的腐蝕問(wèn)題,同時(shí)這些防護(hù)方法存在使用成本高、污染環(huán)境、應(yīng)用環(huán)境受限制等問(wèn)題。因此,研究開發(fā)新的特種合金、新型陶瓷、復(fù)合材料等耐腐蝕材料,是從基本上治理腐蝕問(wèn)題的最好途徑,有待材料工作者共同努力。第2章實(shí)驗(yàn)局部2.1實(shí)驗(yàn)中酸和樣品的性質(zhì)及試樣儀器介紹2.1.1硫酸的基本性質(zhì)硫酸的化學(xué)式為H2SO4,相對(duì)分子質(zhì)量98.0，無(wú)色液體，熔點(diǎn)10.4℃，沸點(diǎn)279.6℃，密度1.8356g/cm3〔硫酸用途甚廣，其中化學(xué)工業(yè)用量最大。生產(chǎn)硫酸的原料主要有硫鐵礦、硫磺和冶煉氣，先制出SO2，經(jīng)過(guò)氧化變?yōu)镾O3，用稀酸吸收后濃縮成為濃硫酸。再吸收SO3抑制得發(fā)煙硫酸，即H2SO4·nSO3。在硫酸水溶液中，H2SO4分子電離為離子即H2SO4+H2OH30++HSO4-,HSO4-+H2OH3O++SO42-,在25℃，k1=1×103，k2=1.2×10-2；在80℃，k1=313.3，k2=3.2×10-3。在濃硫酸中離解方程式為：2H2SO4＝H3SO4++HSO4-，或2H2SO4=H3O++HS2O7-。2.1.2醋酸的基本性質(zhì)醋酸學(xué)名乙酸,分子是為CH3COOH，相對(duì)分子量為60.05,無(wú)色液體,相對(duì)密度1.0492,熔點(diǎn)16.6℃,沸點(diǎn)118.1℃,能與水任意混合,在0.01—0.1mol/L水溶液中離解常數(shù)為1.76×10-3(25℃)。醋酸的腐蝕機(jī)理.醋酸水溶液中存在H+、OH-和CH3COO-的水合離子、CH3COOH分子以及H2O分子.因?yàn)榈慕怆x度很小,所以離子的濃度也很小,溶液電導(dǎo)率比較低。研究指出,鐵在稀醋酸中主要按電化學(xué)機(jī)理溶解,濃醋酸中主要按化學(xué)機(jī)理溶解.如稀的和中等濃度的醋酸中化學(xué)溶解局部?jī)H占15%-20%,80%CH3COOH中為35%,而90%CH3COOH中為90%。鐵的腐蝕速率是化學(xué)溶解速度和電化學(xué)溶解速度之和,即I腐蝕=I化學(xué)+I電化學(xué)鐵在醋酸中的活性溶解可分為電化學(xué)和化學(xué)機(jī)理兩局部,電化學(xué)溶解機(jī)理為:陽(yáng)極反響為Fe===Fe2++2e陰極反響為2H++2e====H22.1.3鹽酸的基本性質(zhì)鹽酸為氯化氫的水溶液,在二十?dāng)z氏度的水中溶解40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氯化氫。鹽酸中的HCl完全離解為H+和Cl-對(duì)許多金屬有腐蝕性,能與負(fù)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位的金屬反響,并放出氫,金屬及其氧化物或氫氧化物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇芙庑缘穆然?只有少數(shù)金屬能形成保護(hù)膜。金屬在鹽酸中的腐蝕特性.鐵和炭鋼再鹽酸中活性溶解,并放出氫,腐蝕速率隨HCl濃度和溫度升高而增加,也隨鋼中含炭量的增加而增加。2.1.4實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)所用儀器及藥品見(jiàn)表2.1、表2.2.表2.1實(shí)驗(yàn)儀器一覽表序號(hào)儀器名稱型號(hào)數(shù)量廠家1恒溫水浴鍋1000ml3鞏義市予華儀器公司2燒杯200ml12天津玻璃儀器制造廠3量筒10ml1天津玻璃儀器制造廠4量筒200ml2天津玻璃儀器制造廠5容量瓶250ml3天津玻璃儀器制造廠表2.2實(shí)驗(yàn)藥品一覽表序號(hào)藥品名稱分子式分子量規(guī)格生產(chǎn)廠家1硫酸H2SO498.07分析純上海化學(xué)試劑總廠2鹽酸HCl36.50分析純沈陽(yáng)東陵精細(xì)化學(xué)公司3醋酸CH3COOH60.02分析純天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠4蒸餾水H2O18.00化學(xué)純自制2.1.5樣品性質(zhì)本實(shí)驗(yàn)樣品為201不銹鋼片。圖2.1201不銹鋼表2.3201不銹鋼的化學(xué)成分C≤0.15Si≤0.75Mn5.5～7.50Cr13.50～15.0N≤0.25P≤0.060S≤0.030Ni3.50-5.50%半銅0.8%高銅1.5%2.1.6測(cè)試手段本實(shí)驗(yàn)，是以201不銹鋼片作為樣品為腐蝕對(duì)象，采用的是三種不同性質(zhì)的酸為腐蝕劑，并在不同溫度下進(jìn)展比照腐蝕試驗(yàn)。由于腐蝕屬于均勻腐蝕試驗(yàn)，采用重量法來(lái)計(jì)算腐蝕程度。2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1試樣的制備將試驗(yàn)原料〔201不銹鋼片〕，用剪刀剪成長(zhǎng)、寬分別為15mm、10mm的碎片，去除表層氧化皮污垢和材料的缺陷,經(jīng)外表處理后,還必須對(duì)實(shí)驗(yàn)去油脫脂,除污并徹底清洗,枯燥后置于枯燥器中靜止24小時(shí),稱重使用。2.2.2試驗(yàn)將準(zhǔn)備好的試樣編號(hào)稱量其質(zhì)量。質(zhì)量如下表格：表2.4HCl溶液〔ω=5%〕下試樣的未腐蝕及腐蝕五次后的質(zhì)量〔g〕室溫〔試樣1〕0.32710.32480.32000.31650.3132室溫〔試樣2〕0.30390.30140.29730.29700.296540℃0.36470.35410.34280.33720.328440℃0.34170.32580.31490.30940.300560℃0.34140.29910.27820.26950.261560℃0.34500.30650.28630.27570.2545表2.5H2SO4溶液〔ω=26%〕下試樣的未腐蝕及腐蝕五次后的質(zhì)量〔g〕室溫〔試樣7〕0.33130.33120.33050.32960.3290室溫〔試樣8〕0.32110.32080.32030.31980.319340℃0.37720.37670.37640.37600.375540℃0.39810.39780.39700.39640.396260℃0.27110.27020.26960.26920.268560℃0.32390.32340.32310.32270.3225表2.6H2SO4溶液〔ω=13%〕下試樣的未腐蝕及腐蝕五次后的質(zhì)量〔g〕室溫〔試樣13〕0.35420.35210.35160.35080.3500室溫〔試樣14〕035450.35390.35320.35260.352140℃0.22850.22660.22590.22480.224340℃0.36550.36380.36300.36220.361460℃0.25360.25190.25060.24970.248960℃0.37150.37020.36930.36850.3677表2.7CH3COOH溶液〔ω=12%〕下試樣的未腐蝕及腐蝕五次后的質(zhì)量〔g〕室溫〔試樣19〕0.34160.34110.34070.34010.3395室溫〔試樣20〕0.33190.33160.33140.33110.330740℃0.38160.38090.38060.38010.379540℃0.31810.31750.31710.31650.316260℃0.27690.1300———60℃0.32970.32930.32880.32830.3281稱完質(zhì)量后，將錐形瓶標(biāo)號(hào)然后將預(yù)先計(jì)算好的三種酸放入瓶?jī)?nèi)三種酸的濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾質(zhì)量相對(duì)密度見(jiàn)表2.2。表2.8三種酸的基本性質(zhì)參數(shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)%摩爾質(zhì)量ml/L相對(duì)密度醋酸3661.05濃硫酸98181.84濃鹽酸37.2121.18配制三個(gè)濃度酸加水量以及參數(shù)如下表2.9三種酸在溶液中的的質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸98%26%13%100ml加水0ml73.47ml86.73ml鹽酸37.2%5%加水0ml86.56ml醋酸36%12%加水0ml66.67ml將配制好的硫酸〔ω=26%〕放入三個(gè)燒杯中，編號(hào)為硫酸1、硫酸2和硫酸3，并分別置于室溫〔20℃〕、40℃和60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)。硫酸〔ω=13%〕放入三個(gè)燒杯中，編號(hào)為硫酸4、硫酸5和硫酸6，并分別置于室溫〔20℃〕、40℃和60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)。鹽酸〔ω=5%〕放入三個(gè)燒杯中，編號(hào)為鹽酸1、鹽酸2和鹽酸3，并分別置于室溫〔20℃〕、40℃和60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)。醋酸〔ω=12%〕放入三個(gè)燒杯中，編號(hào)為醋酸1、醋酸2和醋酸3，并分別置于室溫〔20℃〕、40℃和60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)。試驗(yàn)條件〔一〕試驗(yàn)日期：2014-04-17將試樣1與試樣2放入編號(hào)為鹽酸1的燒杯中；將試樣7與試樣8放入編號(hào)為硫酸1的燒杯中；將試樣13與試樣14放入編號(hào)為硫酸4的燒杯中；將試樣19與試樣20放入編號(hào)為醋酸1的燒杯中。然后將四個(gè)燒杯放入設(shè)置為20℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，再用保鮮膜覆蓋水浴鍋。將試樣3與試樣4放入編號(hào)為鹽酸2的燒杯中；將試樣9與試樣10放入編號(hào)為硫酸2的燒杯中；將試樣15與試樣16放入編號(hào)為硫酸5的燒杯中；將試樣21與試樣22放入編號(hào)為醋酸2的燒杯中。然后將四個(gè)燒杯放入設(shè)置為40℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，再用保鮮膜覆蓋水浴鍋。將試樣5與試樣6放入編號(hào)為鹽酸3的燒杯中；將試樣11與試樣12放入編號(hào)為硫酸3的燒杯中；將試樣17與試樣18放入編號(hào)為硫酸6的燒杯中；將試樣23與試樣24放入編號(hào)為醋酸3的燒杯中。然后將四個(gè)燒杯放入設(shè)置為60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，再用保鮮膜覆蓋水浴鍋。靜置并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。試驗(yàn)日期：2014-04-20編號(hào)為鹽酸1的燒杯內(nèi)溶液開場(chǎng)變藍(lán)，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸2的燒杯內(nèi)溶液開場(chǎng)變藍(lán)，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸3的燒杯內(nèi)溶液開場(chǎng)變藍(lán)，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸3的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸4的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸5的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸6的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸3的燒杯內(nèi)溶液開場(chǎng)變黃，反響不劇烈，試樣23外表變黃，試樣24無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；試驗(yàn)日期：2014-04-23編號(hào)為鹽酸1的燒杯內(nèi)溶液藍(lán)色加深，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸2的燒杯內(nèi)溶液藍(lán)色加深，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸3的燒杯內(nèi)溶液藍(lán)色加深，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸3的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸4的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸5的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸6的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸3的燒杯內(nèi)溶液黃色加深，反響不劇烈，出現(xiàn)橘黃色腐蝕產(chǎn)物，試樣23消失，試樣24無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；試驗(yàn)日期：2014-04-26編號(hào)為鹽酸1的燒杯內(nèi)溶液顏色為淺藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸2的燒杯內(nèi)溶液顏色為藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為深藍(lán)色，反響不劇烈，試樣5、試樣6外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣7、試樣8外表出現(xiàn)淺黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣9、試樣10外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸3的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣11、試樣12外表出現(xiàn)深黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸4的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸5的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸6的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸2的燒杯內(nèi)溶液變?yōu)榈S色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為橘黃色，反響不劇烈，試樣24外表出現(xiàn)橘黃色腐蝕層；試驗(yàn)日期：2014-04-29編號(hào)為鹽酸1的燒杯內(nèi)溶液顏色為淺藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸2的燒杯內(nèi)溶液顏色為藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為深藍(lán)色，反響不劇烈，試樣5、試樣6外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣7、試樣8外表出現(xiàn)淺黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣9、試樣10外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸3的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣11、試樣12外表出現(xiàn)深黑色腐蝕層，試樣變?。痪幪?hào)為硫酸4的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸5的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸6的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸2的燒杯內(nèi)溶液變?yōu)榈S色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為橘黃色，反響不劇烈，試樣24外表出現(xiàn)橘黃色腐蝕層；試驗(yàn)日期：2014-05-02編號(hào)為鹽酸1的燒杯內(nèi)溶液顏色為淺藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸2的燒杯內(nèi)溶液顏色為藍(lán)色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為鹽酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為深藍(lán)色，反響不劇烈，試樣5、試樣6外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；圖2.2在HCl溶液中腐蝕后的試樣編號(hào)為硫酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣7、試樣8外表出現(xiàn)淺黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸2的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣9、試樣10外表出現(xiàn)黑色腐蝕層；編號(hào)為硫酸3的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，試樣11、試樣12外表出現(xiàn)深黑色腐蝕層，試樣變?。粓D2.3在H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%〕溶液中腐蝕后的試樣編號(hào)為硫酸4的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸5的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為硫酸6的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；圖2.4在H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%〕溶液中腐蝕后的試樣編號(hào)為醋酸1的燒杯內(nèi)溶液無(wú)明顯變化，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸2的燒杯內(nèi)溶液變?yōu)榈S色，反響不劇烈，無(wú)明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；編號(hào)為醋酸3的燒杯內(nèi)溶液顏色為橘黃色，反響不劇烈，試樣24外表出現(xiàn)橘黃色腐蝕層；圖2.5在CH3COOH溶液中腐蝕后的試樣將各個(gè)試劑瓶?jī)?nèi)樣品分別用鑷子夾出，用無(wú)離子水50ml浸泡20min之后沖洗，用脫脂面將外表擦凈，入準(zhǔn)備好的外表皿內(nèi)，編號(hào)，真空枯燥。設(shè)置枯燥溫度為80℃，枯燥15min后取出，冷卻稱量。圖2.6在HCl溶液中腐蝕后的試樣圖2.7在H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%〕溶液中腐蝕后的試樣圖2.8在H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%〕溶液中腐蝕后的試樣圖2.9在CH3COOH溶液中腐蝕后的試樣第3章結(jié)果與討論3.1腐蝕程度的比較圖3.120℃時(shí)各試樣質(zhì)量隨時(shí)間變化圖圖3.240℃時(shí)各試樣質(zhì)量隨時(shí)間變化圖圖3.360℃時(shí)各試樣質(zhì)量隨時(shí)間變化圖表3.1試樣腐蝕掉的質(zhì)量〔g〕試樣10.0139試樣70.0023試樣130.0042試樣190.0021試樣20.0074試樣80.0018試樣140.0024試樣200.0012試樣30.0363試樣90.0017試樣150.0042試樣210.0021試樣40.0412試樣100.0019試樣160.0041試樣220.0019試樣50.0799試樣110.0026試樣170.0047試樣230.2769試樣60.0905試樣120.0014試樣180.0038試樣240.0016表3.2各試樣的腐蝕速率〔g/m2×h-1〕試樣10.257407試樣70.042593試樣130.077778試樣190.038889試樣20.137037試樣80.033333試樣140.044444試樣200.038889試樣30.672222試樣90.031481試樣150.077778試樣210.038889試樣40.762963試樣100.035185試樣160.075926試樣220.035185試樣51.479630試樣110.048148試樣170.087037試樣235.127778試樣61.675926試樣120.025926試樣180.070370試樣240.029630圖3.4各試樣在一樣濃度的HCl溶液下所腐蝕掉的質(zhì)量圖3.5各試樣在一樣濃度的H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%〕溶液下所腐蝕掉的質(zhì)量圖3.6各試樣在一樣濃度的H2SO4〔質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%〕溶液下所腐蝕掉的質(zhì)量圖3.7各試樣在一樣濃度的CH3COOH溶液下所腐蝕掉的質(zhì)量由上述各圖可知：本次試驗(yàn)中，HCl溶液腐蝕程度最強(qiáng)；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的H2SO4溶液次之；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%的H2SO4溶液與CH3COOH溶液腐蝕程度較差；在一樣溶液中，溫度越高，腐蝕程度越大。在各介質(zhì)中，酸性越強(qiáng)的酸腐蝕速率越高，而濃硫酸與試樣在外表形成鈍化膜，固腐蝕速率不如稀硫酸。3.2通過(guò)腐蝕試驗(yàn)總結(jié)幾種防護(hù)方法下幾個(gè)表分別是鋁、鐵、銅、在各環(huán)境中的耐蝕性。表3.3鋁在各種環(huán)境中的耐腐蝕性介質(zhì)耐蝕不耐蝕酸溶液醋酸〔室溫〕，檸檬酸〔室溫〕，酒石酸〔室溫〕，硼酸〔室溫〕，HNO3＞80%(50℃)，脂肪酸HCl，HBr，HClO4，草酸，甲酸，三氯乙酸堿溶液濃Ca〔OH〕2，NH4OH＞10%(＜50℃),(NH4)2S,NaSiO3LiOH,NaOH,KOH,Ba〔OH〕2Na2S,NaCN鹽溶液硝酸鹽,K,Na,NH4,Ca,Ba,Mg,Mn,Zn,Cd,Al的硫酸鹽,磷酸鹽醋酸鹽,有Na2SO3緩蝕的NaClO,沒(méi)有Cl-的NaClO4,KMnO4(室溫1%～10%)Hg,Sn,Cu,Ag,Pb,Co,Ni等重金屬鹽類,NaClO4(含Cl-時(shí)),NaClO,Ca(ClO2)氣體大多說(shuō)枯燥的氣體如Br2,Cl2(＜150℃),F2(＜230℃)HCL,HBr,O3,SO2SO3H2S，CO2,NO，NO2,NH3,氟利昂，大多數(shù)氧化烴濕的SO2，SO3，Cl2，HCl，NH3等，CCl4，CH3Cl，CH3Br表3.4鐵在各種環(huán)境中的耐腐蝕性介質(zhì)耐蝕不耐蝕酸溶液濃HNO3，H2CrO4，H2SO4＞70%,HF70%除左面所述的以外酸堿溶液大多數(shù)堿性溶液如果在受應(yīng)力狀態(tài)下，在熱的堿溶液中引起脆化鹽溶液KMNO4＞1g/L,H2O2＞3g/L,K2CrO4KMNO4＜1g/L,H2O2＜3g/L氧化性鹽類加FeCl3，CuCl2，NaNO3,水解性鹽類如AlCl3，Al2〔SO4〕3，ZnCl2，MnCl2氣體空氣〔＜450℃〕，Cl2〔＜200℃〕，SO2〔＜300℃〕NH3〔＜500℃〕H2O〔氣〔＜500℃〕，H2S〔＜300℃〕空氣〔＞450℃〕Cl2〔＞200℃〕NH3〔＞500℃〕H2O〔氣〔＞500℃〕，H2S〔＞300表3.5銅在各種環(huán)境中的耐腐蝕性介質(zhì)耐蝕不耐蝕酸溶液非氧化除酸氣，HCl＜10%(＜75℃)，HF＜10%(＜100℃)，H2SO4＜10%(＜100℃),H3PO4(室溫)，乙酸〔室溫〕HNO3，熱濃H2SO4，無(wú)空氣的酸，HCl＞10%堿溶液稀的NaOH，KOH，NA2CO3，K2CO3強(qiáng)堿性的溶液NaOH，KOH，NH4OH，NaCN，KCN，NaClO鹽溶液KMnO4，K2CrO4，NaClO3，除氣的、靜止的硫酸鹽溶液以及硝酸鹽和氯化物永夜，海水大多數(shù)氧化鹽，如FeCl3，F(xiàn)e〔SO4〕3CuCl2，Hg〔NO3〕2，AgNO3，充氣且攪拌的溶液氣體打多數(shù)枯燥氣體如CO，CO2，F(xiàn)2，Cl2，Br2,SO2純H2，O2〔＜200℃〕，OF2，ClF3，ClO3F濕的氣體，如SO2，H2S，CS2,CO2,F2，Cl2，Br2，H2〔含有O2〕，干的O2〔＞200℃〕通過(guò)上表3.2表3.3表3.4可知在不同環(huán)境下Al，F(xiàn)e，Cu等在酸、堿、鹽溶液和氣體中的耐腐蝕情況。為了防止生產(chǎn)生活中耗材腐蝕損失，可以根據(jù)上表制定選材條件。不同的選材制定不同的放腐蝕方案。3.2.1腐蝕控制方法的選擇原那么根據(jù)具體情況，選擇合理、有效、可行的服飾控制方法，是減緩材料及設(shè)備腐蝕的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于一個(gè)具體的腐蝕體系，在考慮腐蝕控制措施時(shí)，主要應(yīng)從以下幾點(diǎn)考慮。1.防護(hù)效果防護(hù)效果是選擇腐蝕控制方法時(shí)首先考慮的因素。因根據(jù)設(shè)備的整體性、主要部件的構(gòu)造特征、材料的性質(zhì)、所處環(huán)境的性質(zhì)以及各種腐蝕控制的方法的使用條件和特點(diǎn)等，綜合考慮。各種腐蝕控制方法可以根據(jù)引用條件單獨(dú)使用，也聯(lián)合使用。2.實(shí)施難易程度對(duì)用一樣的材料制成的不同設(shè)備和零件，其防護(hù)措施的實(shí)施難易程度也不同，而不同的材料對(duì)各種腐蝕控制方法也有不同的要求，在選擇腐蝕控制方法時(shí)應(yīng)加以注意。例如對(duì)直接較小的空心管材，用電鍍、噴涂的方法就比較困難，而采用化學(xué)鍍、浸鍍或浸涂得方法就方便得多；再如鋁、鎂、鈦等合金外表電鍍比較困難，而在其化學(xué)氧化、陽(yáng)極氧化、真空離子離子鍍就容易一些。3.經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益是我們選擇腐蝕控制方法要考慮的一個(gè)十分重要的因素。不能治考慮防滑效