金属的腐蚀与防护(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上金属的腐蚀与防护王汉徽（弘深机械）摘要：在当今工业生产中，金属腐蚀已变的越来越严重，造成的损失也越来越大，所以研究防腐的方法就显得尤为重要。本文简单介绍了一些金属腐蚀的机理，在此基础上着重把金属和腐蚀介质分开、改善腐蚀环境、电化学保护这四方面介绍了防止金属腐蚀的措施及方法，为以后的研究和探索防腐方法打下基础。关键词：金属，腐蚀，防护1）金属腐蚀的背景知识金属腐蚀是自然界存在的一种自然现象，它是金属与环境化学，电化学相互作用的自发破坏过程，也是一种人们不希望有意制造的过程。众所周知，钢铁在空气中会生锈，铝容器装食盐会穿孔，这都是常见的腐蚀现象。自然界中不管是黑色金属还是有色金属都会经常受到腐蚀，它是一种不用外加电源，而自发发生的化学或电化学反应过程。这是一种自然倾向，要恢复到它们自然条件下存在的形式，如氧化物，硫化物，碳酸盐及其他化合物。其根本原因就是因为这些金属处于热力学不稳定状态，金属腐蚀过程是伴随着自由能的减少，是自发进行的过程，而那些自然状态存在的金属，如金，铂等，通常都是不被腐蚀的。随着世界经济的发展和环境污染程度的增加，金属腐蚀损失的严重性越来越受到人们的重视。据一般估计，世界上每年因金属腐蚀而不能使用的金属的质量，大约相当于金属年产量的1/41/3。据有关资料报道，每年生产的黑色金属由于腐蚀而遭到破坏的质量分数为5%20%。根据英国1971年统计，每年因金属腐蚀而损失的金属价值达13亿英镑，占国民生产总值的3.5%。但实际上，由于腐蚀所造成的损失还远远不止这些，因为造成的间接损失往往是直接损失的若干倍或几十倍。应该指出，腐蚀的危害不仅在于金属本身的损失，更重要的是金属结构的破坏往往使机器无法使用，会中断和打乱整个工作的流程，导致人力，物力，财力和时间的损耗，这种损失是相当惊人的，其损害往往无法给出一个准确的统计数字。因此，各国不得不采取各种措施，投入大量的资金来解决这一问题。要解决问题就要从根本上了解它的原理，从而找到合适的方法来解决。对这一问题的解决具有很大的意义。我国目前也正在寻找最好的方法防治金属的腐蚀。2）金属腐蚀的类型金属腐蚀的分类有很多种，按金属腐蚀过程可以划分为化学腐蚀和电化学腐蚀。绝大多数的腐蚀都是电化学腐蚀，因此电化学腐蚀是我们研究的重要对象。（1） 化学腐蚀。金属与介质发生化学作用而引起的腐蚀，在作用过程中没有电流产生。（2） 电化学腐蚀。金属表面与介质发生电化学作用而引起的腐蚀，在作用过程中有阴极区和阳极区，金属和介质中有电流流动。 按腐蚀的过程和环境，可以划分为以下几类:（1） 大气腐蚀。金属材料在自然大气环境因素的作用下而引起的腐蚀。（2） 水的腐蚀。金属在淡水，海水或其他水溶液中的腐蚀。（3） 土壤腐蚀。埋在地下土壤中的金属的腐蚀。（4） 高温腐蚀。金属高温环境下发生的腐蚀。（5） 化学介质腐蚀。金属在各种化学介质中的腐蚀，如酒精，石油制品等 . 其中，大气，水和土壤是大自然最基本的腐蚀环境，而金属材料绝大多数都是在这三种腐蚀环境中使用的。3)电化学腐蚀的原理（1）腐蚀微电池 金属表面的化学成分不均匀性会引起腐蚀微电池。以碳钢为例，在外表看起来没区别的金属实际上化学成分是不均匀的，有铁素体（0.006%C），有渗碳体Fe3C（6.67%C）等。在电解质溶液中，铁素体部位的电位高于金属基体，在金属表面形成很多的微阴极和微阳极；不仅如此，许多金属是含有杂质的，也可以构成微阴极和微阳极。金属组织的不均匀性构成的腐蚀微电池。研究表明，金属及合金的晶粒与晶界之间，各种不同的相之间的电位是有差异的，由此在电解质溶液中也可能形成微电池而产生局部腐蚀。不锈钢的晶间腐蚀就是一个很好的例子。此时，晶粒是阴极，而晶界是阳极。此外，金属及合金凝固时产生的偏析引起组织上的不均匀性，也能形成微电池腐蚀。金属表面的物理状态不均匀性而形成的微电池。例如，当金属在机械加工过程中，由于金属各部分形变的不均匀性，或应力的不均匀性，都可引起局部微电池而产生腐蚀。变形较大的部分或者受力较大的部分为阳极，易遭受腐蚀。金属表面覆膜不完整，表面镀层有孔隙等缺陷也易于构成腐蚀微电池。此时孔隙下裸露的金属部分电位较低，是腐蚀微电池的阳极。腐蚀微电池是非常重要的一种电化学腐蚀，是研究各种腐蚀类型和腐蚀破坏形态的基础。例如，由于钢板表面的不均匀性，在电解质溶液（如NaCl溶液）存在的条件下，形成了腐蚀微电池，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。（2）腐蚀原电池金属腐蚀的原因之一是当金属中有杂质时，两种金属构成了原电池，引起了电化学腐蚀。当不同的金属放入不同的电解质溶液中时，如丹尼尔电池是不同的金属浸入不同的电解质溶液中的例子。又如钢铁部件用铜铆钉进行组接，并一起放入电解质溶液中，就属于不同金属浸入相同的电解质溶液中的例子。同一种金属浸入相同的电解质溶液中，若局部的浓度不同，即可形成腐蚀电池，如氧浓度电池。氧浓度电池是引起水线腐蚀，缝隙腐蚀，沉积腐蚀以及土质不同产生的管道腐蚀的主要原因。原电池的种类多种多样，原电池的腐蚀一般分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀。大部分原电池腐蚀都是吸氧腐蚀，它的要求是在中性或者碱性条件下，被腐蚀金属发生氧化反应，作负极。氧气发生还原反应，和两个水，得到四个电子生成四个氢氧根。而析氢腐蚀则要求在酸性条件下进行，被腐蚀金属作负极失去电子，氢离子得到电子生成氢气。原电池腐蚀比较普遍，对金属的腐蚀有很大的危害。所以做好防止金属的原电池腐蚀对研究金属的防腐具有巨大的意义。4)金属材料的腐蚀控制对于金属的腐蚀的防护，我们首先要明确金属所处的腐蚀环境,从而来设计对应的措施，正确选用耐腐蚀性好的金属材料。要选用不易和周围介质发生反应的金属来加工成产品。钢铁是使用量最大，应用范围最广泛的金属。保护钢铁，阻缓它的腐蚀，延长钢制品的使用寿命，是最为重要的防腐工作。在腐蚀与防腐领域中，关注最多的也就是钢铁的腐蚀与防护。在实践中应用较多的防腐手段如下：（1） 采用缓冲剂； 能够在腐蚀介质中控制钢铁的腐蚀只能适用于一般的腐蚀环境，对于大型钢结构不太适用。（2） 电化学保护；原理有阳极保护和阴极保护两种。阳极保护主要是对钢铁进行钝化，保护其在强氧化性质中不受腐蚀。阴极保护是使钢铁成为阴极并极化，以减小或防止腐蚀。它可分为牺牲阳极保护法和外加电流保护法。牺牲阳极保护法，是采用一种电位比被保护金属更负，就是化学性质比被保护金属更活泼的金属或者合金，与被保护的金属联接在一起，使其获得阴极极化而受到保护。外加电流保护法就是由直流电源通过辅助阳极对保护体施加保护电流，使被保护体成为阴极并获得极化，从而免受腐蚀的一种技术。（3） 采用防护覆盖层。在金属表面涂上覆盖层是防止金属腐蚀的最为普遍的一种方法。基本原理就是使金属和外界环境隔离，以阻碍金属表面的微电池作用。基本要求是结构紧密，与底层有较强的附着力，均匀分布于金属表面上。常见的覆盖层有塑料覆盖层，金属氧化膜，金属磷化膜，金属覆盖层，混凝土覆盖层，玻璃覆盖层，涂料等等。当然，除了上面介绍的方法以外，其它防腐蚀方法还有很多很多，随着现代科技的不断发展，相信防腐蚀的方法也会越来越多，越来越科学经济，使我们能够更好的进行生产和制造。参考文献：庞启财，防腐蚀涂料涂装和质量控制。2003年4月。1718页。3537页 屠振密等，防护装饰性镀层。2004年4月。12页 王凤平等，材料保护实验。2005年8月。910页。专心-专注-专业