《民用飞机结构腐蚀与防护》(2)

2020-08-09 19:17

按标准电极电位值由小到大的顺序排列 — 标准电极电位序或简称为电动序

实际中用别的电极作为参比电极

用参比电极测得的电位值要换算:相对参比电极的电位+参比相对标准氢电极电位

能斯特方程式:用于非标准状态下的平衡电位

Ee = E°+

对于金属固体:Ee = E°+

RT?Ln anm nFaRTLn 氧化态 nFa氧化态

实际腐蚀中有多种不同物质反应,物质和电荷不可能都平衡 称只有电荷平衡为稳定

(阳极)Zn?Zn2??2e??如锌在盐酸中腐蚀:由两个电极过程完成 ?2??(阴极)2H?2e?H?阳阴极反应以相同速度进行,此时电荷平衡,所获得的电位称为稳定电位

非平衡电位不能用能斯特方程式

二、腐蚀倾向的判断

电位较负的电极:氧化反应电位较正的电极:还原反应用电动顺序表预测标准状态下的腐蚀体系的反应方向

非标准状态下要用能斯特方程式换算

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第三节 腐蚀电池

一、产生腐蚀电池的必要条件

?①丹尼尔电池 Zn2+ 活度 a2zn=1

2? Cu2+ 活度acu = 1

则:E0 Cu2?/Cu ― E0 Zn2?/Zn = 0.337―(―0.763) =1.100V= E0 ?原电池的电动序

?电子e:Zn极?Cu极??外部:???Cu正极,Zn负极

?电流:Cu极?Zn极?? (—)Zn∣Zn2+∣∣Cu2+∣Cu(+)

②伏特电池:是金属与不同种离子之间产生电位差

(—)Zn∣H2SO4∣Cu(+)

腐蚀原电池(腐蚀电池):由于不同电极电位的金属在电解溶液中构成了原电池而产生了金属的电化学腐蚀。

?发生还原反应?阴极(正极)腐蚀电池?

?发生氧化反应?阳极(负极)

形成腐蚀电池具备的条件:

1)存在电位差 既要有阴、阳极的存在 2)存在电解质溶液

3)在腐蚀电池的阴、阳极之间要又连续传递电子的回路

二、腐蚀电池的工作过程

(1)阳极过程:金属溶解,以离子的形式进入溶液,并把当量的电子留在金属上:

(负极)

M → Mn+ + n.e

(2)阴极过程:从阳极流过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化剂(本 (正极) 身被还原)即去极剂(D)所接受:

D + n.e → [ D.ne]

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(3)电流的流动。电流在金属中是依靠电子从阳极流向阴极,而在溶液中是依靠 离子的迁移,这样就使整个电池系统中的电路构成通路。

三个过程 相互独立,彼此依存,缺一不可

三、腐蚀电池的类型

??电偶腐蚀电池??宏电池腐蚀()金属离子浓差电池?1?? 根据腐蚀电池中电极大小? ??浓差电池(2)氧浓差电池????微电池腐蚀?

(一)宏电池腐蚀:(凭肉眼可看到电极构成的“大电池” )

1、电偶腐蚀电池(接触腐蚀)

a、概念:两种不同电极电位的金属(合金)接触,在电解质溶液中组成腐蚀电池,电位较负的受腐蚀,较正的被保护。 b、形成的主要因素:不同的金属。(电极电位相差越大,腐蚀越严重) c、判断依据:特定介质中的稳定电位——电偶序

? 电偶序:跟据金属(或合金)在一定的条件下测得的稳定电位的相对大小排列而制成的表。 ? 电动序与电偶序的区别:

前者:纯金属在平衡可逆的标准条件下——判定金属腐蚀的倾向。 后者:非平衡可逆体系的稳定电位(并非纯金属)——判定一定介质中两种金属耦合时产生电偶腐蚀的可能性,如能产生则可判断哪一个是阳极,哪一个是阴极。

d、影响因素:

? 电位差越大,腐蚀越厉害

? 介质的导电性:介质导电性越差,电阻越大,电流不易分散,阳极破

坏越严重

? 面积效应:指电偶腐蚀电池阴极和阳极面积之比对腐蚀过程的影响。

大阳小阴:相对较为安全

小阳大阴:电流急剧增加,结构很快破坏

e、 电偶腐蚀的防止方法:

? 尽量避免使用不同金属材料,不可避免则选电偶序中相隔较近的 ? 避免形成大阴极小阳极的不利的面积效应

? 若采用了不同的金属材料相接触,应让它们彼此绝缘

? 焊接时,焊条材质成分与基体金属一致或使用较高一级的焊条

2、浓差电池 {(1)金属离子浓差电池 (2)氧浓差电池 }

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概念:同一金属的不同部位所接触的介质具有不同浓度,引起电位差的不 同而形成浓差电池。

(1)金属离子浓差电池

同一种金属浸在不同金属离子浓度的溶液中

V 用半透膜隔开:离子彼此通过,溶液不混合 半 此倾向:稀>浓 透 膜 Cu?Cu2??2e

Cu Cu 此倾向:浓>稀

即:

稀CuSO4 浓CuSO4 电位较负,阳极?稀溶液中:易失电子, ?

电位较正,阴极?浓溶液中:难失电子, C1 < C2 ∴当溶液中金属离子浓度越稀,电极电位

阳极 阴极 越低;浓度越大,电极电位越高。电子 由金属离子的低浓度区(阳极区)流向 高浓度区(阴极区)。

(2)氧浓差电池:(充气不均电池)

由于金属与含氧量不同的溶液相接触而引起电位差 是造成金属缝隙腐蚀的主要因素

溶解氧浓度越大,氧电极电位越高(阴极) 氧浓度越小,电极电位越低(阳极)

常见的:水线腐蚀,缝隙腐蚀

(二)微电池腐蚀

由于电化学不均匀性引起的自发又均匀的腐蚀 不均匀性原因:

1、化学成分不均匀性

2、金属或合金组织内的晶粒与晶界的电极电位不同 3、金属的物理状态的不均匀性(温差等)(变形大、应力集中部位成阳极) 4、金属表面膜的不完整性

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第二章 飞机结构的腐蚀类型 第一节 均匀腐蚀

一、概念:

金属表面上发生的程度比较均匀的、大面积的的腐蚀

二、产生条件

表面无保护,暴露在有腐蚀介质的大气中

三、表现特征:表层均匀脱落

表面失去光泽→表面粗糙、刻蚀、有斑痕、有粉末状沉积物 用失重、腐蚀深度表示腐蚀程度

四、机理

腐蚀源的阴极与阳极很微小而且靠得很近(随机分布)

第二节 电偶腐蚀

一、概念:

两种或两种以上具有不同电位的金属或合金相接触时产生的腐蚀 (不同电位的金属,受保护还是受腐蚀由材料的电偶序来判断)

二、产生条件:(不同电位相接触)

电位差值越大,越易形成电偶,呈阳极性的金属被腐蚀的程度越高

三、防护、解决方法(根本上:隔离阳、阴极;避免电解液的积存)

1、在不同金属间接触面中间加防蚀性涂层或绝缘层 2、电镀防蚀层 1)将相连接的不同金属变得相容 2)将相连接的不同金属隔开

例子:a 不锈钢紧固件和螺帽安装到铝合金结构上 采用镀镉或铝包层措施

b 如有镁合金参与

接触面涂铬酸锌低漆,至少两层,然后铺一层0.003英寸的压敏性 乙烯薄膜(带状),要避免气泡、皱纹及抽缩变形

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