第三节 缝隙腐蚀
一、概念
金属与金属或金属与非金属之间,由于特定的狭小缝隙限制了与腐蚀有关的物质(如溶液等)的扩散,从而形成以缝隙为阳极的(氧)浓差电池,使缝隙内的金属发生剧烈的局部腐蚀。
二、产生条件及影响因素
1、有氧化膜或钝化层的金属或合金 (不锈钢、铝) 2、金属表面存在适当宽度的缝隙
(既能让介质流入,又使缝内介质处于滞留状态)
常发生在:0.025~0.1mm的缝隙内 大于0.3mm的缝隙内很少发生 3、腐蚀处几乎有腐蚀介质存在,尤其含Cl- 4、介质温度升高,腐蚀速度加快
5、介质流动速度加快,腐蚀敏感性降低
三、产生区域
孔穴、搭接缝、沉淀物、垫片底面、螺帽、铆钉
四、防止方法——消除缝隙
1、尽量避免缝隙和积液死角区的形成 2、排污孔应处于最低端
3、多用对接焊,减少铆接和螺栓连结
4、无法避免缝隙的地方尽量用缝隙填料填实
例子:碳钢在中性海水中
步骤1、开始内外溶液中溶解氧的浓度一致,同时以相同速度进行氧的还原、金属 的溶解
2、因滞流影响,氧以扩散形式向缝内传递,故难以补充,氧还原反应终止; 缝外氧还原继续进行
∴构成氧浓差电池 缝内是阳极,金属溶解 Fe→Fe2++2e 3、由于具有大阴小阳的面积比,腐蚀电流较大 二次腐蚀产物在缝口形成(Fe(OH)2),发展成闭塞电池,使腐蚀进入发展 阶段
4、形成闭塞电池,阳离子难以向缝外扩散,缝内产生过多正电荷,则Cl-向缝 内迁移以维持溶液电中性,且生成金属氯化物 Fe2+ + 2Cl- → FeCl2
水解再生成盐酸,使PH值减少
FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl
金属不断溶解 → Cl-不断迁移进缝内 → 氯化物不断水解 → PH值不 断下降 → 加速腐蚀 这称为自催化酸化作用
11
腐蚀起促进作用?氧浓差电池的形成,对?塞电池 ∴?蚀坑深化、扩展形成闭
?自催化酸化作用,是腐蚀加深的根本原因?
第四节 丝状腐蚀
* 一种特殊形式的缝隙腐蚀
* 发生在保护膜下面,又称为膜下腐蚀或漆膜下腐蚀 * 腐蚀呈浅沟状
* 丝状腐蚀的机理可用典型的缝隙腐蚀机理来解释 * 影响丝状腐蚀最主要的因素是大气的相对湿度 * 相对湿度低于65%,则丝状腐蚀不会发生
第五节 点腐蚀
* 金属表面产生的针状、点状、小孔状的一种极为局部的腐蚀形态称为点腐蚀 * 俗称麻坑
* 以腐蚀向材料厚度方向迅速扩展为特征,给清除腐蚀产物和修复构件带来极大的困难,使点蚀处的打磨超过标准而报废构件 * 通常沿重力方向生长,水平表面多见, * 经常发生在具有自钝化性能的金属或合金上
* 保护光洁度,降低介质中的氯离子、溴离子及氧化性金属离子的含量能有效防止点腐蚀
第六节 晶间腐蚀
一、概念
沿晶粒边界发生的选择性腐蚀 (局部腐蚀电池作用而产生)
二、位置
优先沿晶粒边界腐蚀一条窄缝,起始于表面
三、危害
外观不明显,但原有的物理、机械性能几乎丧失 (甚至一击即碎) 不易检查,构件突然破坏
12
四、原因
1、晶间成分贫化 2、晶间存在易溶杂质
3、晶间与晶粒的应力状态不同
五、表现形式
1、剥离腐蚀 2、焊缝腐蚀
第七节 应力腐蚀
一、概念
某些合金材料或构件,在特定腐蚀介质中受到恒定拉应力作用导致脆性损坏
二、产生应力腐蚀的三要素
合金、拉应力、腐蚀介质
三、应力腐蚀过程中可能包含的几个阶段
1、微观裂纹的形成 2、裂纹的扩展 3、破裂
四、减轻或防止应力腐蚀的方法
1、选择适当的材料 2、热处理清除残余应力
3、采用时效处理,提高材料的抗腐蚀能力
4、采用喷丸、滚压等表面强化处理措施或采用超声波、振动等方法,降低残余拉应力或引入压应力,提高零构件的抗应力腐蚀能力
5、采用表面渗碳、渗氮、氰化、渗金属或合金等工艺措施,可提高合金材料抗应力腐蚀的能力
6、紧固件孔的过大径向干涉量不仅导致疲劳寿命降低,而且对于7075-T6这样的铝合金,干涉量超过3.2%时,材料对应力腐蚀敏感性增加
7、热处理至抗拉强度高于1370MPa的钢对应力腐蚀的敏感性非常明显,因此,对构件热处理、表面处理的工艺过程应严格控制
8、应力集中是产生应力腐蚀的主要原因,应避免或减缓应力集中
13
第八节 疲劳腐蚀
一、概念
当金属在腐蚀环境中遭受循环应力时,在给定应力下引起损坏所需要的循环次数减少,这种通过腐蚀而使得疲劳的加速称为腐蚀疲劳
腐蚀疲劳就是材料在交变应力和腐蚀介质联合作用下发生的疲劳断裂
二、特点
比机械疲劳危险性更大,可以在低于临界循环应力很多的情况下产生破坏
三、断口特征
既有疲劳破坏的特征,又有腐蚀破坏的特征
加载频率越低,腐蚀作用就越强,断口形貌就越接近应力腐蚀开裂的断口形貌
四、防止或减轻腐蚀疲劳的措施
1、选择适当的材料 应选择腐蚀敏感性较低的材料以获得较好的抗腐蚀性能,铝铜合金耐应力腐蚀和腐蚀疲劳的性能都优于铝锌合金,应尽可能选用铝铜合金 2、对金属构件表面采用喷丸、滚压、渗碳、渗氮等表面强化处理工艺,使表面产生出残余压应力,可明显提高构件的腐蚀疲劳强度
3、电镀阳极性金属 在钢上镀锌或镉对腐蚀疲劳的侵蚀可起保护作用
4、实施阴极保护 对铝合金构件表面进行阴极保护,可明显提高疲劳强度,降低裂纹扩展速率 5、添加缓蚀剂保护
6、应尽量避免和减缓应力集中,避免飞机构件发生机械损伤
第九节 磨损腐蚀
一、概念
相互接触的表面如果同时存在电化学腐蚀和机械磨损,两者腐蚀相互加速,这种腐蚀称为磨损腐蚀
二、介质
一般指流动的液体、气体或含有固体颗粒和气泡的液体等。
三、三种不同的表现形式
1、湍流腐蚀 2、冲刷腐蚀 3、摩振腐蚀
14
第十节 微生物腐蚀
一、概念
环境促使霉菌繁殖所产生的分泌物对构件的腐蚀称为微生物腐蚀
二、发生部位
主要在机翼整体油箱内 主要的微生物是霉菌
三、影响机翼整体油箱微生物生长和腐蚀的主要因素
1、霉菌孢子
2、燃油——霉菌的培养物
3、水——是霉菌存在必不可少的条件 4、温度——霉菌生长的必要条件
四、防护
1、加微生物抑制剂 2、及时排出油箱里的沉淀水和粘质物
第十一节 汞腐蚀
* 水银很易于使外露的、未经防护的铝材“汞齐化”
* 当有湿气存在时,汞腐蚀会加剧;盐水环境中,腐蚀会更快
* 汞齐化时,受污染的铝材迅速分解,留下灰白色粉末——茸毛状的腐蚀覆盖产物 * 若受汞腐蚀的铝材处于应力作用下,腐蚀结果可能迅速发展成多处裂纹 * 对溢溅出的水银要及时清除干净
* 防护性涂层、防蚀剂、油脂或氧化膜能减弱或阻止汞齐化的发生
第十一节气氛腐蚀
一、概念
金属及其镀层在特殊的气氛环境中,特别是在微量有机酸或无机盐物的加速作用下产生的腐蚀
二、特征
对锌镉镀层的气氛腐蚀称为锌镉镀层长“白霜”
三、影响条件
高的相对湿度、适当的温度和特定的有机物气体能大大加快腐蚀速度
四、常见的有机物腐蚀气氛
甲酸、乙酸、醛类、硫化氢、氯化氢、酚和氨
15