金属的腐蚀与防护(共6页).doc

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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，

7、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

8、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

9、，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

10、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