第1章 一、 填空题

1. 点腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀.晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀断裂、爲蚀疲劳及 氢脆 2. Uhlig. Hoar、NBS/BCL3.腐蚀经济

二、 名词解释

金属腐蚀：金属在周国介质（通常是液体或气体）作用下，由于它们之间所产生的化学. 电化学反应，或者由于物理溶解作用而引起的破坏或变质。

材料腐蚀：材料受环境介质的化学、电化学和物理溶解作用产生的破坏或变质的现象。 腐蚀学：是研究腐蚀的学科。

微观腐蚀学：看眼于腐蚀现象的微观分析，建立腐蚀理论，在它的指导下，开发防蚀技术, 即材料的腐蚀与防护。

宏观腐蚀学：若眼于从整体上分析腐蚀问題，即将腐蚀现象的整体作为研究对象一系统, 考察它与社会环境之间的交互作用以及腐蚀学的经济及社会效应，腐蚀经济是农观腐蚀学 的核心。

三、下列现象是否属于腐蚀，简述原因。

升华和金属因磨损失重不属于腐蚀，因为没有外部介质的作用：聚合物老化和金属表面生 锈属于腐蚀，因为二者均满足腐蚀发生的材料、环境及破坏三因素。 1= i/S=l .5 X 10*3/10= 1.5 X Iff4 A/ cm2

1=26.8 XlO^vn/ACg/nrh) v=l .5 X IO\1 X 65.4/2 X 26.8 X 10^=1.83 g/nrh B=8.76v/ p =8.76 X 1.83/7」=2.26mm/a

±L、思韦题

1. 参见教材P4?5。

2. 化学腐蚀包括金属在千燥气体（或高温气体）作用下的腐蚀和金属在非电解质溶液中 的腐蚀。其反应过程的历程特点是金属表面的原子与氧化剂直接发生氧化还原反应而形成 腐蚀产物，电子在金属和氧化剂之间直接传递，无腐蚀电流产生。

电化学腐蚀是金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引超的破坏。例如钢恢在土壤中的 腐蚀。电化学福蚀的特点是腐蚀反应过程中至少有一个阳极反应和阴极反应，衣反应过程 中发生电荷转移，伴有电流产生。金属在实际工程中出现的腐蚀大多数均为电化学腐蚀， 金属在电化学和应力及微生物共同作用下还会发生应力腐蚀和微生物腐蚀。

联系：二者均发生氧化还原反应。 3. 参见教材P1M2.

第2章 一、 填空题

聋

1. 氢2.阳、阴3.累密双电展结构模型、扩散双电展结构樓型、斯特恩双电展模型4.显 著、较小5?电子、电极反应6.仅有一个电极反应、零、平衡电位

二、 判断题

1. x 2. x 3. x 4. x 5. V 6. V 7. V 三、 名词解释

腐蚀原电池：腐蚀依系中形成的短路原电池，祉腐蚀金属是它的一个电极。

氧浓差电池：由金属与氧含量不同的腐蚀介质相接舷时形成的浓差电池

电极电位：电极反应导致在金属和溶液的界面上形成双电层，双电孱两侧的电位差，即为 电极电位，乂称为绝对电极电位。

平衡电位：当金属浸在同种金属离子的溶液中发生唯一的一种电极反应，且当电极反应达 到动态平衡时，即金属的溶解速皮等于金属离子的沉积速度，将这种电位称为平衡电位或 可逆电位。 腐蚀电位：材料在给定腐蚀体系中的电极电位。

非平衡电位：一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应，当动态平衡时，电极上不 能出现物质交换与电荷交换均达到平衡的悄况，此时的电极电位称非平衡电位。

极化：由于电极上有净电流通过，电极电位显若偏离了未通电时的开路电位(平衡电位或 非平衡的稳态电位)，这种现象通常称为极化。

过电位：某一极化电流下而发生的电极电位E偏离于原电极平衡电位Ee的变化值的绝对 值，称作该电极反应的过电位。

氢过电位：在一定电位密皮下，氢的析岀电位与平衡电位之差，就叫析氢过电位。

析氢腐蚀：溶液中的氢离子作为去极化刑，在阴极上放电，促使金属阳极溶解过程持续进 行而引起的金属腐蚀，称为氢去极化腐蚀，也叫析氢腐蚀。

吸氧腐蚀：在中性和减性溶液中，一般金属腐蚀过程的阴极反应不是析氢反应，而是溶解 在溶液中敦的还原反应，此时作为腐蚀的去极化和是鱼分子。02在腐蚀电池的阴极上进 行离子化反应，因而这类腐蚀统称为氧去极化腐蚀，也称为鱼腐蚀或耗氧腐蚀等。 埃乂斯腐蚀极化图：如暂不考虑电位随电流变化细节，可将两个电极反应所对应的阴极、 阳极极化曲线简化成直线画在一张图上，这种简化了的图称为埃丈思极化图。 钝化：铁或其它金属或合金在一定条件下，或经过一定的处理，失去了原来的化学活性， 其腐蚀速皮明显降低的现象叫作钝化现象。

钝化瞑：如采金為由丁冋什颅作用的结釆而往农面上彫成能抑制金屈浴胖匹移的电于子体 膜，而膜层本身在介质中的溶解速度乂很小，以致它能使得金属的阳极溶解速度保持在很 小的数值，则称这层表面膜为钝化膜。

致钝电剣典型金属钝化曲线上，当电流密皮超过峰值点后，电流急剧下降，这个峰值点 对应的电位称为致钝电位。

四、 计算题

統覆锌的体积：1000x0.04=4001?锌的盾童：40x7」=284g 5/1000=284/(1000x0 x2/65.4 x26.8xl0^ 求出 t=49.6h 五、 思考题 1. 参见教材P16 2. 参见教材P18-19

3. 由于使金属腐蚀的过程大多是电化学的敦化还原反应，因此，不仅与溶液中离子浓度 有关，还与其pH值

有关，它们之间存在着一定的函数关系。对每个有H+秦与反应的 金属溶液中，其pH值和电位呈线性关系。根提热力学數据(平衡常數、标准化学势和 溶度积)的计算，对任一腐蚀体系，可作出其电位?pH关系图。绘制电位?pH关系图， 一般可按照下列步探进行：

(1) 列出有关物质的各种存在状态以及它们的标准生成自由能或标准化学位值：

(2) 列出各种有关物质间可能发生的化学反应平衡方程式，并计算相应的电位或pH表达 式。为与相对电极电位的规定一致，把电极反应也成氧化的形式；

(3) 在电位?pH坐标图上画出各种反应对应的平衡线，最后加以汇总得到综合的电位?pH

4. 应当注恚到极化与过电位是两个不同的概念。只有当电极上仅有一个电极反应并JL外 电流为零时的电极电位就是该电极反应的平衡电位时，极化的绝对值才等于这个电极反应 的过电位值。当一个电极的电位为非平衡电位时，该电极极化的绝对值与过电位的值并不 相同，因为对于非平衡稳定电极系统表面上至少有两个

反应同时进行，虽然总的看来没有 外电流进出，但实际上表面进行的反应之间互相极化，是极化了的电极。 5. 成相膜理论认为：金属及合金的钝化状态是由于与介质作用时，在金属及合金表面生成 一展非常薄而致密的、覆盖性能良好的保护膜，这孱保护膜以独立相存在，通常为掘与金属 的化合物，把材斜?表面与腐蚀介质隔离开来，阻碍阳极过程的进行，导致金属及合金溶解速 度大大降低。

吸附理论认为：金属及合金的钝化是由于金属爲面产生吸附展后，使金属本身的反应能 力显著降低，而不是膜的作用。实验指出，金属或X?金表面所吸附的单分子孱，不一定要将 表面完全覆盖，只要在最活泼、最先溶解的表面区域上，如金属的晶格的顶角及边缘（从电 化学观点看，这些地方是腐蚀电池的阳极区）吸附有单分子展，便能抑制阳极过程，使金属 钝化。

对成膜的解释，二者各不相同。吸附理论认为，只要形成单分子层的二维膜就能导致金 属产生钝化，而成相膜理论认为，要使金属得到保护、不溶解，至少要形成几个分子层厚的 三维膜，而最初形成的单分子吸附膜只能轻微稈低金属的滚解，增厚的成相膜才能达到完全 钝化。此外，两个理论的差异，还有吸附键和化学獎之争。事实上金属在钝化过程中，在不 同的条件下，吸附膜和成相膜可分别起主要作用。 6. 在没有任何外加极化的情况下，由于腐蚀介质的氧化剂（去极化剂）的还原引起的金属

或合金的钝化，称为金属或合金的自钝化。只有当阴极电流密度超过阳极的最大电流密度时， 该金属或合金才可能发生钝化。因此可以得出这样结论：金属或合金腐蚀系统中的致钝电流 越小，致钝电位越低，则金属.

a矣直动进入钝态与很多因素有关，

如材料性质、氧化剂的氧化性强弱、浓皮、溶液组分、温度等。

典型金属或合金阳极钝化的实測极化曲线见教材P41图2.20。整个曲线可以分成4个 E: 活化溶解区

从图中可见，在低于某一临界电流密度Ic时，金属阳极发生离子化的过程，极化曲线 较平坦，表示阳极过程阻碍较少。电流随电位升高而增大，为活化溶解区（AB段）。

活化一钝化过及区

但当电流密度增加到Ipp,阳极电位达到Epp时，金属出现说大腐蚀电流密皮，电位再 上升至Ep,就出现钝化现象，此时电流密度降到一个非常小的值Ip,为活化一钝化过发区 （BC段）。Ipp称为致钝（或临界）电流密皮，电醴pp为致钝电位。

稳定钝化区（钝化区）

金属由活化态变成为钝态：并随着电位的继续变化而维持电流密皮Ip不变，金属基本 不发生腐蚀，金属表面上形成了悅化膜，处于稳定的钝化态，称为钝化区（CD段）。Ip称 为维钝电流密皮。

过钝化区DE段

过D点后，曲线倾斜，电流乂开始增大，表示发生了新的阳极反应。一般是氢氧根离 子在阳极放电而逸出氧％。点D所对应的电位称为过钝化电位ED。DE段称为过钝化区。 已经钝化了的金属在强敦化性介质中或电位明显提高时，乂发生腐蚀溶解的现象称为过钝 化。

六、综合分析题

1. 【答案要点】将两块磁钢(0?2%C),分别放入浓度为60%^ 30%的HN03中，前者腐蚀速 度很小，发生了钝化现象，后者则维持较高的腐蚀速率，即一直发生铁离子的溶解。

2. 用埃文斯腐蚀极化图说明Fe在HCI中腐蚀时，氢离子浓度减小对腐蚀行为的彫响。 如图1所示，当氢离子浓皮减小，其阴极极化曲线由2变为1,对应腐蚀电流密度由I2减小 为h

n

图i腐蚀电流密度与极化性能关系

3. 用埃丸斯腐蚀极化图分析氧对金属腐蚀影响的双重性。

一方面，结合图1,介质中含氧增多，氧去极化容易，阴极极化曲线由1变为2,对应腐蚀 电流密度由h増大为\，即材料腐蚀加速；

另一方面，对于典型的具有钝化特性的金属来讲，阴极极化曲线与阳极极化曲线只有一个交 点8,位于钝化区内(见图2) o此时，金属或合金处于稳定的牠态，会自发地钝化，即自 钝化。例如不锈钢或钛在含氧的酸中属于此种悄况。

4. 参见教材p23-26相关内容。

七、案例分析题

(1) 发生了吸氧腐蚀。吸氧腐蚀是由于阳极过程的腐蚀产物Fc?+和阴极过程的腐蚀产物OH； 继续进行次生过程的结果，这种次生过程可简单表示为：

F0 + 2OH --------- e( ()H) 2

4Ee(()H)2+ 2114)+ ()2 ------ 卄1((和)3 Fe(()H|:+ 2FH()H)3 ----- Fe3()4 + 4II2()

二次过程的产物是Fe(OH)3和FesOq,由于这些次生产物比较疏松，没有保护性，所以一 旦在金属表面

的某一点上发生煽蚀，就会继续下去。进一步腐蚀的结果会使阳极区越来越深

(2) 主要影响因素如下 氧条/度的彩响

在氧去极化腐蚀条件下，溶解氧的浓度越高，一胶腐蚀速率越快，加速 了腐蚀电池反应的

速度。但当氧的浓度达到一定程度后，所产生的微电流达到了致钝电流而 使金属由活性溶解状态转为钝化状态时，腐蚀速度将会显著降低，此时氧促进了保护膜的生 长，对金属起到保护作用。

温度的彩响 温度的影响是双重的：溶液温度的增加将使氧的扩散系数D和电极反应速度 加快，因而在一定范围内，腐蚀速度将随温度的升高而加快：但温度的升高又可能使氧的溶 解度下降，特别是接近沸点时，氧的溶解度急剧降低，使腐蚀速度减小。

溶液中盐浓度的彩响这里的盐是指那些不具有氧化性致缓蚀作用的盐。在盐溶液浓度增 加时，溶液的电导率将增大，因而腐蚀速度将有所上升。但在盐的浓度进一步增大后，氧的 溶解度将减小，因此可能使腐蚀速度降低。

溶液流速和搅拌的彩响在氧浓度一定的条件下，极限扩散电流密度与扩散层厚度成反 比，溶液流蠱大，扩散层厚度越小，氧的极限扩散电流密度就越大，腐蚀速度也就越大。 搅拌作用的影响与溶液流速的彩响相似。

(3) 控制措施

A应采用新型的保温材料，比如海泡石，此种保温材料要比珍珠岩块的价格低，且经济 耐用。使用时筒壁与保温层紧密粘合，防止水和潮气进入。

B对进水阀渗漏应及时处理。最好使用双阀，以便渗漏时便于修理、更换。在停产期间 应采取有效措施保