四川理工学院试卷（2007 至2008 学年第 2 学期）

专业 级 班 学号 姓名 密 封 线 密 封 线 内 不 要 答 题 四川理工学院试卷（2007 至2008 学年第 2 学期）

课程名称： 金属腐蚀理论及应用 命题教师： 龚敏，陈琳

适用班级： 2005级材料科学与工程专业（腐蚀与防护方向）

考试 2008年 5月 日 共 6 页 题号 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 评阅（统分）教师 注意事项：

1、 满分100分。要

求卷面整洁、字迹工整、无错别

字。

2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。

4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷分别一同交回，否则

不给分。

试 题

得分 评阅教师

一、简答题（共35分）

1. 什么是阳极保护，其适用条件是什么？（6分）

用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。 2分 阳极保护的适用条件是:

（1）阳极极化曲线具有活态—钝态转变。 2分 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。 2分 2. E0Cu/Cu2??E0H2/H?，为何在潮湿的大气中铜会受到腐蚀；E0Ti/Ti2??E0H2/H?，为何钛是良好的

耐蚀金属？（5分）

（1）虽然在潮湿的大气中铜的标准电位大于标氢电位，不生氢腐蚀；但由于空气中含氧且

E0Cu/Cu2??E0OH?/O2，发生吸氧腐蚀。 3分

（2）虽然钛的标准电位小于标氢电位，但钛是易钝化元素，在介质中钛的自腐蚀电位正移到稳定钝化区，所以其耐蚀性良好。 2分

第1页

3. 从材料、环境和力学三方面叙述应力腐蚀破裂的主要特征。（6分）

（1）主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。 2分

（2）对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―特定环境组合”。 2分 （3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。 2分

系

4. 简述腐蚀电池的三个工作环节。（6分）

线 名 姓 题 答 号 学 要 封不 班 内 级 线 封 业 密专 密 系 （1）阳极反应：通式：Me→Men++ne 2分 （2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me] 2分 析氢反应：2H++2e＝H2

吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）；

O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中）

（3）电流回路 2分

金属部分：电子由阳极流向阴极 溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移

5. 金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？（6分）

（1）P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。 2分 （2）膜有良好的化学稳定性。 2分 （3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。 2分

【或（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异小，不易剥落。（5）膜的组织结构致密、缺陷少。】

6. CPT和CCT的含义是什么？如何使用CPT、CCT来评价材料的耐蚀性能？（6分） （1）CPT：临界孔蚀温度 1分

CCT：临界缝蚀温度 1分 （2）临界孔蚀温度越高，材料的耐小孔腐蚀性能越好。 2分

临界缝蚀温度越低，材料的耐缝隙腐蚀性能越差。 2分

第2页

得分 评阅教师

二、填空题（每空1分，共15分）

1.根据湿度不同，将大气腐蚀分为干大气腐蚀， 潮大气腐蚀 ，湿大气腐蚀。

2.在自然腐蚀状态，氧扩散控制吸氧腐蚀体系的腐蚀电流密度icor等于 id（或：氧的极限扩散电流密度） 。

3.在使用环境中覆层材料的电位比基体电位负，则属于 阳极 性覆盖层。（阳极，阴极） 4.高聚物的腐蚀破坏形式有三种，分别为化学浸蚀， 溶胀和溶解

和环境应力开裂。

5.当阴极／阳极面积比增大时，阳极相金属的电偶腐蚀速度 增大 (增大，减少，不变)；当阴极／阳极之间的距离增大时，阳极相金属的腐蚀速度 减少 。(增大，减少，不变)。

6.比较两种金属的 腐蚀电位 可以判断它们连接时发生电偶腐蚀倾向的大小；而比较金属的 平衡电位 可以判断它们发生氧化反应倾向的大小。(平衡电位，腐蚀电位，标准电位)。 7.异金属部件连接处要便于排水以防止液体滞留，此措施是针对 电偶 腐蚀。 8.换热器管子和管板之间最好使用焊接，此措施是针对 缝隙 腐蚀。 9.不锈钢设备要防止液体停滞，此措施是针对 小孔 腐蚀。 10.不锈钢部件焊接后规定进行固溶处理，此措施是针对 晶间 腐蚀。 11.“季裂”实质上是铜合金在 氨 介质中的应力腐蚀破裂形式。

12. 土壤的PH值愈低，腐蚀性愈 强 ，土壤的电阻率愈高，腐蚀性愈 弱 。（强，弱）。

得分

三、计算题（共30分）

评阅教师 1. 用Zn作牺牲阳极保护海水中的碳钢管道，海水中氧含量为3.2mg/L，氧的扩散层厚度为?δ=10-2cm，扩散系数D=1.9×10-5 cm2/s。求完全保护时锌的失重腐蚀速度V-。（10分）

解：D=1.9×10-5 cm2/s =1.9×10-9 m2/s，Cb=3.2×10-3/32=10-4 mol/L 1分

阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH- id=nFDCb/? =（4×96500×1.9×10-9×10-4×103）/10-4 2分

第3页

= 7.33×10-2 mA / cm2= 0.733 A / m2

对氧扩散控制的腐蚀体系，由电流加和原理： ia=|ic|－|i－|= id－|i－| 2分 完全保护时：ia=0 1分 知Zn作牺牲阳极提供的保护电流，其腐蚀电流密度：

ipr =|i－|=id =0.733A / m2 2分 得到锌的失重腐蚀速度：V-= iprA/nF=（0.733×65）/（2×26.8）

= 0.89 g/m2·h 2分

2. 表面积20cm2的铜试样在700?C的氧气中氧化2小时，消耗了13.6cm3的氧气(在25?C，1atm下进行测量)。求铜试样的腐蚀速度Vp。已知腐蚀产物是Cu2O，铜的密度为8.9g/cm3。（10分） 线 名 姓 题 答 号 学 要 封不 班 内 级 线 封 业 密专 密 系 解： 氧化反应：O2+4Cu→2Cu2O 1分 耗氧摩尔数为：M=（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4mol 1分

则：ΔW—

= 64×4×M

=64×4×（273.15/298.15）×13.6×10-3/22.4 =0.142g 2分 由 V—

=（W0-W1）/S·t [g/m2·h] ，Vp=8.76 V-/d [mm/y] 2分

得：V—

p =8.76ΔW/（S·t·d） 2分 =8.76×0.142／0.002 ×2×8.9

= 34.94mm/y 2分

第4页

3. Fe试样在0.5mol/L H2SO4（平均活度系数为0.154，25℃）溶液中发生析氢腐蚀，实验测出其腐蚀电位为Ecor = -0.462V(vs SCE)，SCE相对于SHE的电位为 0.242伏。已知阴极反应符合Tafel公式： ? = -0.70 –0.12 lg?ic?，式中 ?c的单位为V，ic 的单位为A/cm2。求自然腐蚀状态下Fe试样的腐蚀电流密度。（10分） 解：(1) 自然腐蚀状态

阴极反应： 2H+ + 2e = H2 1分 其平衡电位： 2分

Eec?0.0591lgaH??0.0591?lg0.154??0.048(V)Ecor = -0.462V(vsSCE) = -0.462 + 0.242 = -0.22V(vsSHE) 1分

在腐蚀电位下，阴极反应的过电位

?c = Ecor – Eec = -0.22 – (-0.048) = -0.172 (V) 2分

?0.172??0.70?0.12lgicEcor?0.172代入Tafel公式

lgi?0.70?cEcor0.12??4.4 2分

icEcor?10?4.4?3.98?10?5(A/cm2)由此得出： 2分

icor?icEcor?3.98?10?5A/cm2?0.398A/m2 得分 评阅教师