1、耐蝕材料耐蝕材料金屬耐蝕合金化原理素材耐蝕材料耐蝕材料金屬的標(biāo)準(zhǔn)金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位（電位（V）熱力學(xué)穩(wěn)定性熱力學(xué)穩(wěn)定性可能的腐蝕過程可能的腐蝕過程金屬（常見）金屬（常見）+0.815穩(wěn)定（貴金屬）穩(wěn)定（貴金屬）在含氧的中性介質(zhì)中不腐蝕，在含在含氧的中性介質(zhì)中不腐蝕，在含氧或氧化劑的酸性介質(zhì)或含絡(luò)合物氧或氧化劑的酸性介質(zhì)或含絡(luò)合物的介質(zhì)中有腐蝕可能。的介質(zhì)中有腐蝕可能。Pt、Au注：注：-0.414V及及+0.815V分別為中性介質(zhì)中分別為中性介質(zhì)中氫電極平氫電極平衡電位及相應(yīng)有衡電位及相應(yīng)有氧電極氧電極平衡電位。平衡電位。 耐蝕材料耐蝕材料 但是，在但是，在硝酸及強(qiáng)烈通空氣的溶液中，當(dāng)有活性離子（

2、硝酸及強(qiáng)烈通空氣的溶液中，當(dāng)有活性離子（F-,Cl- ，Br-）存在時(shí)和）存在時(shí)和在還原性介質(zhì)中大部分金屬的鈍化態(tài)會(huì)受到破壞，在還原性介質(zhì)中大部分金屬的鈍化態(tài)會(huì)受到破壞，產(chǎn)生局部腐蝕。這主要是絡(luò)合效應(yīng)所致。產(chǎn)生局部腐蝕。這主要是絡(luò)合效應(yīng)所致。2、金屬由活化態(tài)轉(zhuǎn)為鈍態(tài)的能力。、金屬由活化態(tài)轉(zhuǎn)為鈍態(tài)的能力。（1）差不多所有的金屬在適當(dāng)條件下都可以轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，其中最）差不多所有的金屬在適當(dāng)條件下都可以轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，其中最易鈍化的金屬有易鈍化的金屬有Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al等。等。（2）鈍化的主要條件：多數(shù)可能鈍化的金屬都是在氧化性介質(zhì)中）鈍化的主要條件：多數(shù)可能鈍化的金屬都是在氧化性介質(zhì)中易

3、鈍化。易鈍化。耐蝕材料耐蝕材料3 3、腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)、腐蝕產(chǎn)物的性質(zhì)金屬表面生成難溶的和保護(hù)性良好的腐蝕產(chǎn)物膜可提高耐蝕性。金屬表面生成難溶的和保護(hù)性良好的腐蝕產(chǎn)物膜可提高耐蝕性。熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬中除了因轉(zhuǎn)為鈍態(tài)而耐蝕外，還可因在腐蝕熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬中除了因轉(zhuǎn)為鈍態(tài)而耐蝕外，還可因在腐蝕初期或在一定階段生成難溶的和保護(hù)性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜而提高初期或在一定階段生成難溶的和保護(hù)性能良好的腐蝕產(chǎn)物膜而提高了耐蝕性。了耐蝕性。注：這種情況只有當(dāng)金屬在特定的浸蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)。如：鋁和鉛注：這種情況只有當(dāng)金屬在特定的浸蝕介質(zhì)中才出現(xiàn)。如：鋁和鉛在硫酸溶液中；鐵在磷酸溶液中；鉬在鹽酸溶液中；鎂在氫氟酸

4、和在硫酸溶液中；鐵在磷酸溶液中；鉬在鹽酸溶液中；鎂在氫氟酸和燒堿溶液中；鋅在大氣中等。燒堿溶液中；鋅在大氣中等。 耐蝕材料耐蝕材料4 4、雜質(zhì)的影響、雜質(zhì)的影響 去除能形成有效陽極的雜質(zhì)，可提高耐蝕性。去除能形成有效陽極的雜質(zhì)，可提高耐蝕性。去除金屬中含有的少量氫或電位較高的金屬雜質(zhì)，或避免正電性去除金屬中含有的少量氫或電位較高的金屬雜質(zhì)，或避免正電性金屬沉積在腐蝕金屬的表面上，都可顯著提高金屬的耐蝕性。金屬沉積在腐蝕金屬的表面上，都可顯著提高金屬的耐蝕性。 如：高純鋅在硫酸溶液中；高純鋁在鹽酸溶液中；高純鎂在氯化鈉如：高純鋅在硫酸溶液中；高純鋁在鹽酸溶液中；高純鎂在氯化鈉溶液中都具有較高的穩(wěn)

5、定性，反之，腐蝕速度將大大增大。溶液中都具有較高的穩(wěn)定性，反之，腐蝕速度將大大增大。耐蝕材料耐蝕材料3.2 3.2 合金化提高金屬耐蝕性的作用機(jī)理和途徑合金化提高金屬耐蝕性的作用機(jī)理和途徑 合金的耐蝕性不僅取決于腐蝕介質(zhì)的種類與條件等環(huán)境因素，合金的耐蝕性不僅取決于腐蝕介質(zhì)的種類與條件等環(huán)境因素，而且取決于合金成分，組織等冶金因素。由于合金的本質(zhì)條件和應(yīng)而且取決于合金成分，組織等冶金因素。由于合金的本質(zhì)條件和應(yīng)用條件的不同，提高合金耐蝕性的途徑也不同。除在熱力學(xué)方面要用條件的不同，提高合金耐蝕性的途徑也不同。除在熱力學(xué)方面要設(shè)法提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性外，在動(dòng)力學(xué)方面最好是根據(jù)腐蝕過設(shè)法提高合金

6、的熱力學(xué)穩(wěn)定性外，在動(dòng)力學(xué)方面最好是根據(jù)腐蝕過程的控制因素尋求相應(yīng)的耐蝕合金化途徑，可以制定提高合金耐蝕程的控制因素尋求相應(yīng)的耐蝕合金化途徑，可以制定提高合金耐蝕性的措施。性的措施。 根據(jù)腐蝕控制因素（主要分為陰極控制、陽極控制、電阻控根據(jù)腐蝕控制因素（主要分為陰極控制、陽極控制、電阻控制），耐蝕合金化途徑有下列四個(gè)方面：制），耐蝕合金化途徑有下列四個(gè)方面：耐蝕材料耐蝕材料3.2.1提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性。提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性。 這種方法是向本來不耐蝕的純金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性這種方法是向本來不耐蝕的純金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素，形成固溶體，以提高合金的電極電

7、位。高的合金元素，形成固溶體，以提高合金的電極電位。1、熱力學(xué)穩(wěn)定性高的元素，往往是一些貴金屬（見前面表中。如、熱力學(xué)穩(wěn)定性高的元素，往往是一些貴金屬（見前面表中。如：Au、Ni、Pt、Cu等）。等）。2、要顯著提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性，元素的加入量必須達(dá)到一定、要顯著提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性，元素的加入量必須達(dá)到一定值，最低含量一般要使合金中貴金屬原子數(shù)達(dá)到合金中總原子數(shù)的值，最低含量一般要使合金中貴金屬原子數(shù)達(dá)到合金中總原子數(shù)的1/8、2/8、4/8即滿足即滿足“n/8定律定律”要求，才能明顯提高合金的要求，才能明顯提高合金的耐蝕性。塔曼法則耐蝕性。塔曼法則耐蝕材料耐蝕材料 這種方法在由陰極控

8、制的腐蝕過程中有明顯的作用。這時(shí)陰極這種方法在由陰極控制的腐蝕過程中有明顯的作用。這時(shí)陰極過程的阻滯不是依賴于濃度極化，而是決定于陰極去極化劑還原過過程的阻滯不是依賴于濃度極化，而是決定于陰極去極化劑還原過程的動(dòng)力學(xué)，具體做法主要有：程的動(dòng)力學(xué)，具體做法主要有： 3.2.2降低合金中的陰極活性（抑制腐蝕發(fā)生的陰降低合金中的陰極活性（抑制腐蝕發(fā)生的陰極過程）；極過程）；耐蝕材料耐蝕材料（2 2）采用熱處理的方法。（使陰極夾雜物轉(zhuǎn)入固溶體內(nèi)。如：）采用熱處理的方法。（使陰極夾雜物轉(zhuǎn)入固溶體內(nèi)。如：Cu-Cu-AlAl合金在淬火時(shí)可使陰極夾雜的合金在淬火時(shí)可使陰極夾雜的CuAlCuAl2 2轉(zhuǎn)入固溶

9、體內(nèi)，從而大大提轉(zhuǎn)入固溶體內(nèi)，從而大大提高這一合金在氯化物中的耐蝕性；碳鋼在淬火時(shí)，陰極性夾雜物高這一合金在氯化物中的耐蝕性；碳鋼在淬火時(shí)，陰極性夾雜物FeFe3 3C C轉(zhuǎn)入固溶體（實(shí)化體）中，鋼在非氧化性酸中的腐蝕速度就會(huì)轉(zhuǎn)入固溶體（實(shí)化體）中，鋼在非氧化性酸中的腐蝕速度就會(huì)降低。）降低。）1、減少金屬或合金的活性陰極相面積、減少金屬或合金的活性陰極相面積方法有：方法有：（1）生產(chǎn)過程中（如冶煉時(shí)）控制和減少雜質(zhì)元素含量。）生產(chǎn)過程中（如冶煉時(shí)）控制和減少雜質(zhì)元素含量。耐蝕材料耐蝕材料 2、加入提高陰極過程過電位的合金元素（從另外角度講、加入提高陰極過程過電位的合金元素（從另外角度講也是增

10、加陰極極化，減少陰極活性）也是增加陰極極化，減少陰極活性）碳鋼中加入少量的合金元素碳鋼中加入少量的合金元素s或或Sb（銻）（約（銻）（約0.11%）后，）后，則會(huì)使低碳鋼在非氧化性酸中的溶解速度降低，因?yàn)閯t會(huì)使低碳鋼在非氧化性酸中的溶解速度降低，因?yàn)锳s和和Sb沉積沉積在陰極表面上，能強(qiáng)烈提高放氫過電位。在陰極表面上，能強(qiáng)烈提高放氫過電位。在含有少量雜質(zhì)鐵的工業(yè)鎂和鎂合金中，加入過電位比鐵高的多在含有少量雜質(zhì)鐵的工業(yè)鎂和鎂合金中，加入過電位比鐵高的多的錳的錳0.51.0%,就會(huì)使這些合金在氯化鈉溶液中的腐蝕速度大大地就會(huì)使這些合金在氯化鈉溶液中的腐蝕速度大大地降低。降低。注：這種方法只適用于不

11、產(chǎn)生鈍化的且為陰極控制的腐蝕過程（主注：這種方法只適用于不產(chǎn)生鈍化的且為陰極控制的腐蝕過程（主要是在非氧化性或氧化性不強(qiáng)的酸中的活性溶解過程）。要是在非氧化性或氧化性不強(qiáng)的酸中的活性溶解過程）。耐蝕材料耐蝕材料原理：在能夠建立鈍態(tài)的情況下，向金屬或合金中加入少量強(qiáng)陰極原理：在能夠建立鈍態(tài)的情況下，向金屬或合金中加入少量強(qiáng)陰極性元素，由于電化學(xué)作用，使陽極電勢(shì)升高，進(jìn)入穩(wěn)定鈍化區(qū)，從性元素，由于電化學(xué)作用，使陽極電勢(shì)升高，進(jìn)入穩(wěn)定鈍化區(qū)，從而使合金達(dá)到鈍化狀態(tài)，提高耐蝕性。（進(jìn)一步解釋：強(qiáng)陰極性元而使合金達(dá)到鈍化狀態(tài)，提高耐蝕性。（進(jìn)一步解釋：強(qiáng)陰極性元素之所以能夠提高陽極的電勢(shì)，是由于在腐蝕初

12、期，強(qiáng)陰極元素（素之所以能夠提高陽極的電勢(shì)，是由于在腐蝕初期，強(qiáng)陰極元素（一般是電位高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素）在合金表面富集，使表面陽一般是電位高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的元素）在合金表面富集，使表面陽極電勢(shì)升高，形成鈍化效果。）極電勢(shì)升高，形成鈍化效果。） 3.2.3降低合金中的陽極活性；降低合金中的陽極活性；1、減少陽極相的面積；、減少陽極相的面積；2、加入容易鈍化的合金元素；、加入容易鈍化的合金元素；3、加入陰極性合金元素促進(jìn)陽極鈍化。、加入陰極性合金元素促進(jìn)陽極鈍化。耐蝕材料耐蝕材料3.2.4加入使合金表面形成電阻較大的腐蝕產(chǎn)物膜加入使合金表面形成電阻較大的腐蝕產(chǎn)物膜的合金元素。的合金元素。電阻較

13、大的腐蝕產(chǎn)物膜能有效地阻滯腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。電阻較大的腐蝕產(chǎn)物膜能有效地阻滯腐蝕反應(yīng)的進(jìn)行。例：含銅和例：含銅和P的低合金鋼在海水環(huán)境中，能在表面形成一層致密的的低合金鋼在海水環(huán)境中，能在表面形成一層致密的類似晶態(tài)的腐蝕產(chǎn)物類似晶態(tài)的腐蝕產(chǎn)物FeOOH，使這種鋼在海水中耐蝕性提高。，使這種鋼在海水中耐蝕性提高。注：這種方法需加入的合金數(shù)量很低，往往是一些常用元素，因此注：這種方法需加入的合金數(shù)量很低，往往是一些常用元素，因此很經(jīng)濟(jì)，是一種發(fā)展耐海水用鋼的主要途徑。很經(jīng)濟(jì)，是一種發(fā)展耐海水用鋼的主要途徑。強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)： 以上介紹的幾種耐蝕合金化的途徑，都必須根據(jù)使用合金的腐以上介紹的幾種耐蝕合金化的

14、途徑，都必須根據(jù)使用合金的腐蝕環(huán)境（腐蝕控制因素）來選擇，選擇不當(dāng)不僅無益僅反而有害！蝕環(huán)境（腐蝕控制因素）來選擇，選擇不當(dāng)不僅無益僅反而有害！耐蝕材料耐蝕材料3.3 3.3 組織結(jié)構(gòu)不均勻?qū)饘俨牧夏臀g性能的組織結(jié)構(gòu)不均勻?qū)饘俨牧夏臀g性能的影響影響 形成原因：不同金屬的接觸，膜的不完整性，電解液中金屬離形成原因：不同金屬的接觸，膜的不完整性，電解液中金屬離子濃度不同，外界各種條件的宏觀不均一性等。宏觀腐蝕電池的作子濃度不同，外界各種條件的宏觀不均一性等。宏觀腐蝕電池的作用不但與陽極過程和陰極過程的動(dòng)力學(xué)有關(guān)，并且和電池的歐姆電用不但與陽極過程和陰極過程的動(dòng)力學(xué)有關(guān)，并且和電池的歐姆電阻有關(guān)

15、。阻有關(guān)。3.3.1電化學(xué)不均一性：電化學(xué)不均一性：1、宏觀電化學(xué)不均一性：主要指結(jié)構(gòu)不均一性。、宏觀電化學(xué)不均一性：主要指結(jié)構(gòu)不均一性。耐蝕材料耐蝕材料形成原因：組成合金的原子不同；固溶體偏析，強(qiáng)化相和夾雜物的形成原因：組成合金的原子不同；固溶體偏析，強(qiáng)化相和夾雜物的形成等。形成等。2、微觀電化學(xué)不均一性：主要指合金組織的不均一性。、微觀電化學(xué)不均一性：主要指合金組織的不均一性。耐蝕材料耐蝕材料3.3.2合金組織不均勻性對(duì)金屬材料耐蝕性的影響：合金組織不均勻性對(duì)金屬材料耐蝕性的影響： 這種合金組織中不均一性的存在對(duì)腐蝕速度不產(chǎn)生顯著影響。這種合金組織中不均一性的存在對(duì)腐蝕速度不產(chǎn)生顯著影響。

16、 這是因?yàn)樯倭抗铝⒌年枠O相將首先被溶解掉，使合金表層獲得這是因?yàn)樯倭抗铝⒌年枠O相將首先被溶解掉，使合金表層獲得單相組織。單相組織。 1、在陰極相中出現(xiàn)個(gè)別陽極性夾雜物、在陰極相中出現(xiàn)個(gè)別陽極性夾雜物耐蝕材料耐蝕材料2、在合金的陽極相中出現(xiàn)陰極性夾雜物、在合金的陽極相中出現(xiàn)陰極性夾雜物 合金中陰極性夾雜物的存在，并不永遠(yuǎn)不變得導(dǎo)致腐蝕過程的合金中陰極性夾雜物的存在，并不永遠(yuǎn)不變得導(dǎo)致腐蝕過程的加速，對(duì)合金耐蝕性的影響存在以下四種情況：加速，對(duì)合金耐蝕性的影響存在以下四種情況：（）在形成或增加陰極性夾雜物的情況下腐蝕速度反而減小。（）在形成或增加陰極性夾雜物的情況下腐蝕速度反而減小。（）合金中微陰

17、極面積或其效率的增加導(dǎo)致腐蝕速度的增加；（）合金中微陰極面積或其效率的增加導(dǎo)致腐蝕速度的增加；（）由于陰極性夾雜物的影響，破壞了原有的鈍態(tài)，使腐蝕速度（）由于陰極性夾雜物的影響，破壞了原有的鈍態(tài)，使腐蝕速度增加；增加；（）陰極性夾雜物對(duì)腐蝕過程的影響不大；（）陰極性夾雜物對(duì)腐蝕過程的影響不大；耐蝕材料耐蝕材料3.4 3.4 主要合金元素對(duì)耐蝕性的影響主要合金元素對(duì)耐蝕性的影響 3 3、特點(diǎn)：隨著含、特點(diǎn)：隨著含 CrCr量的提高，合金越易鈍化，越耐腐蝕。但在合量的提高，合金越易鈍化，越耐腐蝕。但在合金不能實(shí)現(xiàn)鈍化或鈍態(tài)破壞的條件下（如腐蝕電位處在活化區(qū)或過金不能實(shí)現(xiàn)鈍化或鈍態(tài)破壞的條件下（如腐

18、蝕電位處在活化區(qū)或過鈍化區(qū)），隨著合金中鈍化區(qū)），隨著合金中CrCr含量的增高，腐蝕速度會(huì)增大。含量的增高，腐蝕速度會(huì)增大。 3.4.1鉻：鉻：1、對(duì)組織的影響：鉻屬于縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體的元素。、對(duì)組織的影響：鉻屬于縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體的元素。2、對(duì)腐蝕性的影響：鈍化能力強(qiáng)，形成固溶體后可提高基體的電、對(duì)腐蝕性的影響：鈍化能力強(qiáng)，形成固溶體后可提高基體的電極電位極電位耐蝕材料耐蝕材料3、特點(diǎn)：具有良好的輔助作用。如：擴(kuò)大奧氏體區(qū)，增加溶碳，、特點(diǎn)：具有良好的輔助作用。如：擴(kuò)大奧氏體區(qū)，增加溶碳，改善力學(xué)性能等。具有良好的加工性、冷變形能力、可焊性和低溫改善力學(xué)性能等。具有良好的加工性

19、、冷變形能力、可焊性和低溫韌性。韌性。3.4.2鎳：鎳：1、對(duì)組織的影響：擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體區(qū)。、對(duì)組織的影響：擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體區(qū)。2、對(duì)腐蝕性的影響：提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性從而提高耐蝕性。、對(duì)腐蝕性的影響：提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性從而提高耐蝕性。耐蝕材料耐蝕材料3、特點(diǎn)：是不銹鋼，耐蝕合金，耐熱合金中的重要元素。在鉬不特點(diǎn)：是不銹鋼，耐蝕合金，耐熱合金中的重要元素。在鉬不銹鋼的鈍化膜中的鉻比不含鉬的更為富集。銹鋼的鈍化膜中的鉻比不含鉬的更為富集。3.4.3鉬鉬1、對(duì)組織的影響：縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體。、對(duì)組織的影響：縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體。2、對(duì)腐蝕性的影響：促使合金鈍化，在還原性介質(zhì)中耐蝕

20、性好，、對(duì)腐蝕性的影響：促使合金鈍化，在還原性介質(zhì)中耐蝕性好，耐點(diǎn)蝕性好。耐點(diǎn)蝕性好。耐蝕材料耐蝕材料3、特點(diǎn)：價(jià)格低，應(yīng)用廣。特點(diǎn)：價(jià)格低，應(yīng)用廣。3.4.4硅：硅：1、對(duì)組織的影響：縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體。、對(duì)組織的影響：縮小奧氏體區(qū)，穩(wěn)定鐵素體。2、對(duì)腐蝕性的影響：具有耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂、耐點(diǎn)蝕、耐熱、對(duì)腐蝕性的影響：具有耐氯化物應(yīng)力腐蝕斷裂、耐點(diǎn)蝕、耐熱濃硝酸、抗氧化和耐海水腐蝕等作用。高濃硝酸、抗氧化和耐海水腐蝕等作用。高Si的的Cr-Ni不銹鋼的耐熱不銹鋼的耐熱濃硝酸腐蝕是由于濃硝酸腐蝕是由于 鋼表面形成鋼表面形成Cr、Si富集的氧化膜而實(shí)現(xiàn)的。還能富集的氧化膜而實(shí)現(xiàn)的。還能提

21、高鋼的抗氧化性及鋼水的流動(dòng)性。提高鋼的抗氧化性及鋼水的流動(dòng)性。耐蝕材料耐蝕材料銅可以不同程度地降低不銹鋼在海水中的縫隙腐蝕。加銅后鋼的銅可以不同程度地降低不銹鋼在海水中的縫隙腐蝕。加銅后鋼的陽極過程明顯受到阻抑。陽極過程明顯受到阻抑。3.4.5銅：銅：1、對(duì)組織的影響：穩(wěn)定奧氏體。、對(duì)組織的影響：穩(wěn)定奧氏體。2、對(duì)腐蝕性的影響：、對(duì)腐蝕性的影響：在低合金鋼中添加少量在低合金鋼中添加少量u，可以提高耐大氣腐蝕和海水腐蝕的，可以提高耐大氣腐蝕和海水腐蝕的性能；性能；不銹鋼中加入不銹鋼中加入Cu能提高鋼對(duì)硫酸的耐蝕性；能提高鋼對(duì)硫酸的耐蝕性；耐蝕材料耐蝕材料3 3、特點(diǎn)：代替、特點(diǎn)：代替NiNi改善組織（提高淬透性等）。改善組織（提高淬透性等）。3.4.6錳：錳：1、對(duì)組織的影響：擴(kuò)大奧氏體，穩(wěn)定奧氏體。、對(duì)組織的影響：擴(kuò)大奧氏體，穩(wěn)定奧氏體。2、對(duì)腐蝕性的影響：作用不大。、對(duì)腐蝕性的影響：作用不大。耐蝕材料耐蝕材料 易形成鈍態(tài)；與碳結(jié)合減少不銹鋼的晶間腐蝕。易形成鈍態(tài)