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耐蚀性机理分析
主要内容
掌握金属耐蚀合金化的途径、单相合金的n/8定律
掌握一些主要合金元素对耐蚀性的影响
了解常用结构材料的耐蚀性及选材原则
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一、纯金属的耐蚀特性

纯金属的热力学稳定性,可按标准电位值来判断。
第一节金属耐蚀合金化原理
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某些金属在一定条件下,可发生钝化而耐蚀,常
见的有:Ti、Nb、Al、Cr、Mo、Mg、Ni、Fe等。钝
化环境为:一般为氧化性介质,但不含有卤素离子。
这些金属往往是合金添加元素。

除钝化外,有些金属还会形成腐蚀产物膜这类机
械钝化膜。
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二、金属耐蚀合金化的途径
若材料耐腐蚀,则其腐蚀速度应降低,从腐蚀电化学角度讲,应降低电池的初始电动势或提高反应阻力(PK+PA+R)。

向纯金属中加入热力学稳定性高的合金元素,提高合金的电极电位,进而提高合金整体的耐蚀性。通常加入的金属为:Cu、Au、Ni 等贵金属。

主要用于阴极控制的腐蚀过程。
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减小阴极面积——减少合金中的阴极相,阴极极化
加强。
加入析氢超电位高的合金元素——降低合金在酸中
的腐蚀程度。

这是耐蚀合金化措施中最有效、应用广泛的方法。
减小阳极相的面积
当合金基体是阴极,而某些成分是阳极时,采用这种方法。这样若能进一步减小微阳极的面积,则可加大阳极极化电流密度,增强阳极极化。实际上,这种合金极少见。
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加入易钝化的金属
工程上广泛采用的是碳钢及铁基合金,为提高耐蚀性,往往向其中加入易钝化元素,Al、Ni、Cr等提高合金整体钝化性能。如,向铁中加入18%左右的Cr,8%左右的Ni制得不锈钢。
加入阴极合金促进阳极钝化
对于可钝化材料,加入强阴极性元素,由于阴极反应过程加剧,促使腐蚀电流增大,随着电流不断增大,阳极不断极化,电位变正进入钝化区,阳极出现钝化现象,其腐蚀电流急剧下降,达到防腐目的。这种方法极具前途。
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加一些元素使合金表面生成致密的腐蚀产物膜,增大电阻,阻碍腐蚀过程的进行。如:钢中加入Cu、P,促进生成非晶态羟基氧化铁FeOx·(OH)3-2x。
三、单项合金的n/8定律
此定律是塔曼在研究单项合金的耐蚀性时,发现其耐蚀能力与固溶体成分之间存在一种特殊关系:n/8定律。
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塔曼(Gustav Tammann,1861~1938)   
德国化学家、金属物理学家。在无机化学、物理化学和金属学等方面都有成就。首先他提出玻璃为过冷液体的原理。对晶核生成和晶体的生成方面曾发表过系统的论述,并确定晶核数目和晶核生长速度以及与过冷度之间的关系。此外他对合金的相平衡及溶液的蒸气压等方面也作了深入的研究。
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n/8定律:在给定介质中一种耐蚀组元和另一种不耐蚀组元组成的固溶体合金,%、25%、%、50% .......的原子分数,即1/8、2/8、3/8……n/8时,合金的耐蚀性将出现突然的阶梯式升高,合金的电位也随之升高。其中n称为稳定性台阶。
典型例子 Cu-Ni合金在氨溶
液中的耐蚀性
0 25 50 75




Ni %
腐蚀速度/(g/m2·h)
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注意:
n/8定律并非通用定律,不是所有固溶体合
金在任何介质中都服从n/8定律。
n/8定律也适用于多元系统的固溶体合金。
定律是基于大量实验数据提出的,尚无合理
的理论解释。
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