影响腐蚀的因素及其优化方法

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：另外pH值对金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH值的依赖关系。但是H2S对铝没有腐蚀。

由于腐蚀是与周围介质相互作用使得材料遭受破坏或材料性能恶化的过程，因此，周围环境对材料的腐蚀影响很大，归纳起来主要有如下影响因素：

1.合金元素

金属的氧化腐蚀过程主要受氧化膜离子晶体中离子空位和间隙离子的迁移所控制，因而可以加入适当的合金元素改变晶体缺陷，控制氧化速度。

此外不同金属或合金材料间如果彼此腐蚀电位相差较大，有可能形成一个大的腐蚀电池或发生电偶腐蚀。

2.温度

随着温度的升高，金属氧化的热力学倾向减小，另外在高温下反应物质的扩散速度加快，氧化层出现的孔洞、裂缝等也加速了氧的渗透，因此大多数金属在高温下总的趋势是氧化，而且氧化速度增加的很大。很多氧化实验表明：氧化速度常数与温度之间符合阿雷尼鸟斯（Arrhenius）方程：

E——氧化活化能，kJ/mol-1；

R——气体常数，J/（K·mol-1）；

T——开尔文温度，K；

k——反应速率常数；

A——指前因子。

可见，lgk与T的倒数成线性关系，通过测量各个温度下的氧化速度K，可以算出氧化活化能。对大多数金属及合金的氧化过程来说，E值通常为21～21kJ/mol。

3.流速

高流速促进腐蚀磨损，冲走起钝化作用的腐蚀产物；低流速增加沉积物，增加氧浓差腐蚀；降低缓蚀剂到达金属表面起保护膜作用。另外超高速的流体设备中，如离心泵的叶轮，还会引起空泡腐蚀。

4.外界气体介质

在非金属化合物气态分子作用下的腐蚀环境中，金属合金的腐蚀特点表现在原始介质/金属界面内外同时产生不同的氧化产物。金属阳离子破坏了非金属化合物的极性共价键，并与其中的非金属阴离子组成金属化合物锈层，此时非金属化合物中另一非金属被还原，呈原子态存在于形成的外锈皮中，继续向金属原始表面扩散，进而融入金属，最后在金属深处形成内锈蚀物。

5.pH

酸溶性金属的氧化物在pH低时更易溶解，故腐蚀加重；两性金属的氧化物在低和高pH溶解，故在中间pH便于保护贵金属不腐蚀。另外pH值对金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH值的依赖关系。

6.溶解盐类

pagenumber_ebook=226,pagenumber_book=214 、能穿透钝化金属的氧化物保护膜，促进局部腐蚀。Ca2+、Mg2+和碱度可沉淀，产生保护层。此外，不同浓度、不同种类的酸也会产生不同的腐蚀效果，对于如盐酸等非氧化性酸，随着浓度的增加腐蚀会加剧，而对于如硝酸、浓硫酸等氧化性酸，随着浓度的增加，腐蚀速度有个最大值，当浓度达到一定值后，金属表面就会生成保护膜，使腐蚀速度下降。