金属腐蚀机理及分类
1.1金属的腐蚀机理
1.1.1金属腐蚀的定义
金属及其制品在生产和使用过程中?在周围环境因素的作用下?发生破坏变质?改变了原有
的化学、物理、机械等特性?称为金属腐蚀。
根据金属腐蚀过程?可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1.1.2化学腐蚀
化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。
特点?○1在腐蚀过程中没有电流产生?○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。
○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。
钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀?如果同时有盐类或含硫物质存在?则会加速高温氧化?
这称为热腐蚀。
1.1.3电化学腐蚀
航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。
一、原电池
凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。
电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动?产生电流。
二、电化学腐蚀与腐蚀电池
电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池?实际上是短路原电池?即称腐蚀电池??金属成
为阳极?遭到溶解而发生腐蚀。
形成原电池的条件?1、两种金属?或两个区域?之间存在电位差?2、两种金属之间有导电
通路?3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。
铝合金的电化学腐蚀?
含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中?在其表面形成一层电解质溶液薄膜。这就构成了腐
蚀电池。该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝?-1.66V??阴极为电位较高的添加元素铜
?+0.337V?。
电子由铝流向铜?铝遭到溶解。
根据组成腐蚀电池的大小?可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。
造成金属表面电位不同?形成微电池的原因很多?常见的有?
?1?金属表面化学组成不均?夹杂有杂质。
?2?金属表面组织不均。
?3?金属表面生成氧化膜不均匀。
?4?金属表面物理状态不均匀。金属在机械加工过程中?受到拉、压、剪切作用?或由于
热处理不均匀?造成不同部位表面的内应力和变形不同。通常?变形大?内应力高的地方为
阳极?易受到腐蚀。
常见金属及其合金的电位?
一、Mg及其合金?铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356
二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金
三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn
四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢
同一组中?电位基本一致?基本不发生电化学腐蚀?不同组中?第一组电位最低?为阳极?
被腐蚀。
1.2腐蚀类型
1.2.1电偶腐蚀?宏电池腐蚀?
两种或两种以上的具有不同电位的金属相接触时产生的腐蚀称为电偶腐蚀。
1.2.2牺牲性腐蚀
为了保护基体金属?避免基体金属腐蚀?经常采用的较为有效的防护措施是通过滚压、电镀
或喷涂等方法?在基体金属上形成一层金属保护薄膜层。这层金属保护薄膜能起到隔离腐蚀
介质的作用。
同时?这层金属保护薄膜的电位较低?如果保护薄膜受到损伤?遭到腐蚀的首先是金属保护
薄膜。
例如?在铝合金?2024铝合金?上包覆纯铝?1230?层?则这层包铝层相对于2024铝合金
就是阳极。又如?在合金钢上镀锌或镀镉?镀层就是阳极。
合金钢上○1镀锌或镀镉?与○2镀铬或镀镍防腐原理相同吗?镀层破损后有何不同?腐蚀
速度?
○1镀层为阳极○2镀层为阴极
1.2.3缝隙腐蚀
金属与金属或金属与非金属之间?由于存在特定的狭小缝隙?限制了与腐蚀有关物质?如溶
解氧等?的扩散。从而形成以缝隙为阳极的?氧?浓差电池?使缝隙内金属发生强烈的局部
腐蚀。
这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
经验表明?缝隙腐蚀通常与在搭接处、垫片底面、螺帽底面、铆钉头周围的缝隙处存在有少
量不易流动的积液有关。它通常发生在缝隙内?不易发现。持续地腐蚀可使金属表面产生蚀
坑、
蚀孔或使表面变粗糙。缝隙腐蚀是铝合金构件中最常见的一种腐蚀形式。对于胶接铝合金结
构?如果产生脱胶损伤?形成缝隙?就必然产生缝隙腐蚀。由于缝隙腐蚀发生在缝内?在腐
蚀
初期很难检测出来。
缝隙腐蚀的前期以微电池的电化腐蚀为主导?呈均匀腐蚀型?而到后期形成宏电池腐蚀。缝
内介质流动不畅和腐蚀产物的水解催化作用成了加快腐蚀速度的主要因素。
大气中?特别是海洋大气中含有氯化钠?它们会沉降在航空器结构上?对航空器结构形成缝
隙腐蚀环境。另外?厨房和厕所中渗漏的溶液中也含有氯化物?对航空器结构形成缝隙腐蚀
环境。
控制或减缓缝隙腐蚀的有效方法是使用防腐剂?排除水分?并阻止水分再进入缝隙中。
1.2.4丝状腐蚀
丝状腐蚀是一种特殊形式的缝隙腐蚀?多数情况发生在保护膜下面?又称膜下腐蚀或漆膜下
腐蚀。它在某些金属保护层下以难以预知的方向扩展。腐蚀产物将漆膜拱起?呈现线丝状。
这种
腐蚀经常发生在紧固件的头部或蒙皮的边缘处。
影响丝状腐蚀的最主要因素是大气的相对湿度。当相对湿度高于65%时?才产生丝状腐蚀?
相对湿度高于90%?腐蚀主要表现为漆膜鼓泡。随着湿度的增加?丝状腐蚀线条变宽。
丝状腐蚀是一种轻微的表面腐蚀?但如果不及时维修?腐蚀会加重?甚至会在紧固件孔周围
发展成晶间腐蚀。
1.2.5点腐蚀
金属表面上产生的点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态称为点腐蚀?或称为孔腐蚀。结
构修理中常将点腐蚀称为“麻坑”。点腐蚀对结构的破坏性较大。它以腐蚀向材料厚度方向迅速扩展为特征。这给清除腐蚀产物
和修复工作带来极大困难。点腐蚀还可能导致萌生疲劳裂纹。
点腐蚀常常产生在金属表面的保护膜不完整或破损处。
点腐蚀也是一种特殊形式的缝隙腐蚀?它只不过是在坑底具有较高的腐蚀速度而已。
通常?点腐蚀与其他形式腐蚀同时存在。
1.2.6晶间腐蚀
沿着晶粒边界或晶粒之间发生的选择性腐蚀称为晶间腐蚀?或晶界腐蚀?。
Al-Cu系铝合金?如LY12?2024铝合金?在时效硬化处理时?在晶间会沉淀出CuAl2?图
1-8中的B??在晶粒边界形成贫铜区?图1-8中的A??电位最低。所以?腐蚀沿着晶界贫
铜区?A区?进行?
产生晶界腐蚀。
金属发生晶间腐蚀之后?其外观可能没有明显变化?但原有的物理、机械性能几乎完全丧失。
由于晶间腐蚀不易检查?常常造成结构件突然破坏?另外?晶间腐蚀有时会诱发应力腐蚀?
所以危害性很大。
文章来源：洛克斯石油论坛,洛克斯石油网
1.1.1金属腐蚀的定义
金属及其制品在生产和使用过程中?在周围环境因素的作用下?发生破坏变质?改变了原有
的化学、物理、机械等特性?称为金属腐蚀。
根据金属腐蚀过程?可以把腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。
1.1.2化学腐蚀
化学腐蚀是金属与环境介质直接发生化学反应而产生的损伤。
特点?○1在腐蚀过程中没有电流产生?○2腐蚀产物直接产生并覆盖在发生腐蚀的地方。
○3化学腐蚀往往在高湿的气体介质中发生。
钢铁在高温气体环境中很容易被腐蚀?如果同时有盐类或含硫物质存在?则会加速高温氧化?
这称为热腐蚀。
1.1.3电化学腐蚀
航空器上所发生的腐蚀大多数属于电化学腐蚀。
一、原电池
凡能将化学能转变为电能的装置称作原电池。
电化学腐蚀的最显著的特征是电化学腐蚀过程中有自由电子流动?产生电流。
二、电化学腐蚀与腐蚀电池
电化学腐蚀就是在金属上产生若干原电池?实际上是短路原电池?即称腐蚀电池??金属成
为阳极?遭到溶解而发生腐蚀。
形成原电池的条件?1、两种金属?或两个区域?之间存在电位差?2、两种金属之间有导电
通路?3、有腐蚀环境或腐蚀溶液。
铝合金的电化学腐蚀?
含有铜的铝合金构件处在潮湿的大气中?在其表面形成一层电解质溶液薄膜。这就构成了腐
蚀电池。该腐蚀电池的阳极为电位较低的基体铝?-1.66V??阴极为电位较高的添加元素铜
?+0.337V?。
电子由铝流向铜?铝遭到溶解。
根据组成腐蚀电池的大小?可以把腐蚀电池分为宏电池及微电池两类。
造成金属表面电位不同?形成微电池的原因很多?常见的有?
?1?金属表面化学组成不均?夹杂有杂质。
?2?金属表面组织不均。
?3?金属表面生成氧化膜不均匀。
?4?金属表面物理状态不均匀。金属在机械加工过程中?受到拉、压、剪切作用?或由于
热处理不均匀?造成不同部位表面的内应力和变形不同。通常?变形大?内应力高的地方为
阳极?易受到腐蚀。
常见金属及其合金的电位?
一、Mg及其合金?铝合金5052、5056、5036、6061、6063、5356
二、Zn、Cd、除以上6种以外的铝合金
三、除不锈钢之外的碳钢、合金钢、Fe、Pb、Sn
四、Cu、Cr、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、钴、铑、不锈钢
同一组中?电位基本一致?基本不发生电化学腐蚀?不同组中?第一组电位最低?为阳极?
被腐蚀。
1.2腐蚀类型
1.2.1电偶腐蚀?宏电池腐蚀?
两种或两种以上的具有不同电位的金属相接触时产生的腐蚀称为电偶腐蚀。
1.2.2牺牲性腐蚀
为了保护基体金属?避免基体金属腐蚀?经常采用的较为有效的防护措施是通过滚压、电镀
或喷涂等方法?在基体金属上形成一层金属保护薄膜层。这层金属保护薄膜能起到隔离腐蚀
介质的作用。
同时?这层金属保护薄膜的电位较低?如果保护薄膜受到损伤?遭到腐蚀的首先是金属保护
薄膜。
例如?在铝合金?2024铝合金?上包覆纯铝?1230?层?则这层包铝层相对于2024铝合金
就是阳极。又如?在合金钢上镀锌或镀镉?镀层就是阳极。
合金钢上○1镀锌或镀镉?与○2镀铬或镀镍防腐原理相同吗?镀层破损后有何不同?腐蚀
速度?
○1镀层为阳极○2镀层为阴极
1.2.3缝隙腐蚀
金属与金属或金属与非金属之间?由于存在特定的狭小缝隙?限制了与腐蚀有关物质?如溶
解氧等?的扩散。从而形成以缝隙为阳极的?氧?浓差电池?使缝隙内金属发生强烈的局部
腐蚀。
这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
经验表明?缝隙腐蚀通常与在搭接处、垫片底面、螺帽底面、铆钉头周围的缝隙处存在有少
量不易流动的积液有关。它通常发生在缝隙内?不易发现。持续地腐蚀可使金属表面产生蚀
坑、
蚀孔或使表面变粗糙。缝隙腐蚀是铝合金构件中最常见的一种腐蚀形式。对于胶接铝合金结
构?如果产生脱胶损伤?形成缝隙?就必然产生缝隙腐蚀。由于缝隙腐蚀发生在缝内?在腐
蚀
初期很难检测出来。
缝隙腐蚀的前期以微电池的电化腐蚀为主导?呈均匀腐蚀型?而到后期形成宏电池腐蚀。缝
内介质流动不畅和腐蚀产物的水解催化作用成了加快腐蚀速度的主要因素。
大气中?特别是海洋大气中含有氯化钠?它们会沉降在航空器结构上?对航空器结构形成缝
隙腐蚀环境。另外?厨房和厕所中渗漏的溶液中也含有氯化物?对航空器结构形成缝隙腐蚀
环境。
控制或减缓缝隙腐蚀的有效方法是使用防腐剂?排除水分?并阻止水分再进入缝隙中。
1.2.4丝状腐蚀
丝状腐蚀是一种特殊形式的缝隙腐蚀?多数情况发生在保护膜下面?又称膜下腐蚀或漆膜下
腐蚀。它在某些金属保护层下以难以预知的方向扩展。腐蚀产物将漆膜拱起?呈现线丝状。
这种
腐蚀经常发生在紧固件的头部或蒙皮的边缘处。
影响丝状腐蚀的最主要因素是大气的相对湿度。当相对湿度高于65%时?才产生丝状腐蚀?
相对湿度高于90%?腐蚀主要表现为漆膜鼓泡。随着湿度的增加?丝状腐蚀线条变宽。
丝状腐蚀是一种轻微的表面腐蚀?但如果不及时维修?腐蚀会加重?甚至会在紧固件孔周围
发展成晶间腐蚀。
1.2.5点腐蚀
金属表面上产生的点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态称为点腐蚀?或称为孔腐蚀。结
构修理中常将点腐蚀称为“麻坑”。点腐蚀对结构的破坏性较大。它以腐蚀向材料厚度方向迅速扩展为特征。这给清除腐蚀产物
和修复工作带来极大困难。点腐蚀还可能导致萌生疲劳裂纹。
点腐蚀常常产生在金属表面的保护膜不完整或破损处。
点腐蚀也是一种特殊形式的缝隙腐蚀?它只不过是在坑底具有较高的腐蚀速度而已。
通常?点腐蚀与其他形式腐蚀同时存在。
1.2.6晶间腐蚀
沿着晶粒边界或晶粒之间发生的选择性腐蚀称为晶间腐蚀?或晶界腐蚀?。
Al-Cu系铝合金?如LY12?2024铝合金?在时效硬化处理时?在晶间会沉淀出CuAl2?图
1-8中的B??在晶粒边界形成贫铜区?图1-8中的A??电位最低。所以?腐蚀沿着晶界贫
铜区?A区?进行?
产生晶界腐蚀。
金属发生晶间腐蚀之后?其外观可能没有明显变化?但原有的物理、机械性能几乎完全丧失。
由于晶间腐蚀不易检查?常常造成结构件突然破坏?另外?晶间腐蚀有时会诱发应力腐蚀?
所以危害性很大。
文章来源：洛克斯石油论坛,洛克斯石油网
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