• 孔蝕

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    孔蝕

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    孔蝕,或點蝕,是一種極其局部的腐蝕形式,會導致金屬隨機產生小孔。 點蝕的驅動力是小區域的去鈍化,變成陽極(氧化反應),而未知但可能很大的區域變成陰極(還原反應),導致非常局部的電偶腐蝕。 腐蝕穿透金屬塊,離子擴散有限。

    出現另一個術語,點蝕因子,它被定義為最深點蝕深度(由腐蝕引起)與平均滲透率的比值,可以根據重量損失計算。

    點蝕的發展和動力學

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    根據 Frankel (1998) 對點蝕進行的回顧,它分三個連續的步驟發展:(1)通過保護金屬表面免受氧化的鈍化膜的破壞引發(或成核),(2)亞穩態點蝕的生長( 生長到微米級然后再鈍化),以及(3)更大和穩定的凹坑的生長。

    作為時間函數的凹坑密度(每表面積的凹坑數量)的演變遵循具有邏輯函數曲線或雙曲正切特征形狀的 S 形曲線。 郭等。 (2018) 在對納米到微米尺度的碳鋼表面觀察到的數百個獨立點進行統計分析后,區分了點腐蝕的三個階段:感應、傳播和飽和。

    機制

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    凹坑的形成基本上可以看作是一個兩步過程:成核,然后是生長。

    保護層去鈍化

    凹坑成核過程由將金屬基板與侵蝕性溶液隔離的保護性氧化層的去鈍化啟動。 保護性氧化層的去鈍化是點蝕中鮮為人知的一步,它非常局部和隨機的出現可能是它最神秘的特征。 機械或物理損壞可能會局部破壞保護層。 預先存在于基礎金屬材料中的晶體缺陷或雜質夾雜物也可以作為成核點(尤其是金屬化物夾雜物)。 溶液中的主要化學條件和金屬的性質或合金成分也是需要考慮的重要因素。 已經闡述了幾種理論來解釋去鈍化過程。 具有弱或強配體特性的陰離子,例如氯化物 (Cl?) 和硫代硫酸鹽 (S2O2?3)分別可以復雜 金屬陽離子 (Men+) 存在于保護性氧化物層中,因此有助于其局部溶解。 氯陰離子也可以與氧根離子 (OH?) 競爭吸附到氧化物層上并開始擴散到 氧化物層的孔隙率或晶格。 最后,根據 Digby Macdonald 闡述的點缺陷模型,氧化層內部晶體缺陷的遷移可以解釋其隨機局部消失。 點缺陷模型的主要目的是解釋點腐蝕過程的隨機特性。

    孔蝕

    坑生長

    對點蝕更常見的解釋是,它是一種自催化過程,由隨機形成的具有獨立陽極區和陰極區的小型電化學電池驅動。 保護性氧化層的隨機局部擊穿以及隨后陽極區下方金屬的氧化導致局部形成凹坑,其中通過陰極和陽極半反應的空間分離維持酸性條件。 這會產生電位梯度,并導致侵蝕性陰離子電遷移到凹坑中。 例如,當金屬暴露于含氯化鈉 (NaCl) 作為電解質的含氧水溶液時,凹坑充當陽極(金屬氧化),金屬表面充當陰極(氧還原)。

    在鐵或碳的點腐蝕情況下,溶解在酸性水(pH <7)中的大氣氧與金屬暴露表面接觸,分別發生在陽極區和陰極區的反應可寫成如下:

    陽極:鐵的氧化:2 (Fe → Fe2+ + 2e?) 陰極:氧的還原:O2 + 4H+ + 4e? → 2 H2O全局氧化還原反應:2 Fe + O2 + 4 H+ → 2 Fe2+ + 2 H2O

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    1. 孔蝕
    2. 點蝕的發展和動力學
    3. 機制
    4. 保護層去鈍化
    5. 坑生長

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