金属的防腐蚀课件.ppt

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1、11.4 防腐蚀方法的选择防腐蚀方法一般有以下三种选择：1.采用耐腐蚀的各种涂层或转化层等的外表的工程防护法2.设法改造腐蚀环境，其中主要是采用各种防腐剂3施行电化学保护注：这些防护方法可以单独使用也可联合使用。究竟使用那注：这些防护方法可以单独使用也可联合使用。究竟使用那种方法可以到达良好防护效果，必须了解具体过程的控制因种方法可以到达良好防护效果，必须了解具体过程的控制因素，还要了解各种防护方法的控制原理。只有这样才能根据素，还要了解各种防护方法的控制原理。只有这样才能根据具体的被保护对象提出可行性而有效地防护方法。具体的被保护对象提出可行性而有效地防护方法。具体的措施如下：一、提高金属材

2、料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反响的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐方法。例如，有些金属及合金在空气里不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中参加定量的铬、镍、钛等元素，当铬元素含量超过 12时，就可以 起到不锈的作用有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢；有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径主要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在 碳钢中参加镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等 元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中参加微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐 蚀钢。此外，对于某些

3、金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀 性能。二、涂、镀非金属和金属保护层二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属外表上制成保护层，借以隔开金属与在金属外表上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成根据构成 保护层的物质，可以分为以下几类。保护层的物质，可以分为以下几类。(1)非金属保护层把有非金属保护层把有机和无机化合物涂覆在金属外表，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥机和无机化合物涂覆在金属外表，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥 青、搪青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属外表涂覆非金属保护层，用得最广泛瓷、混凝土、珐琅、

4、防锈油等。在金属外表涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆的是油漆 和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正程中有环境污染现象，正 在变革工艺，向水溶性方向开展。塑料涂层是近几在变革工艺，向水溶性方向开展。塑料涂层是近几十年来开展最快的防腐方法，尤其是把有十年来开展最快的防腐方法，尤其是把有 机树脂做成粉末涂料，采用各种方机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属外表形成优良的涂层，获得了空前的开展。本书法在金属外表形成优良的涂层，获得了空前的开展。本书 将重点阐述这方面将重点阐述这方面的工艺和技术。的

5、工艺和技术。(2)金属保护层金属保护层 在金属外表镀上一种金属或合金，作为保护在金属外表镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保层，以减慢腐蚀速度。用作保 护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。获得金属镀层的方法也有许多。获得金属镀层的方法也有许多。电镀电镀 用电沉积的方法在金属外表上镀上用电沉积的方法在金属外表上镀上 层金属或合金。镀层金属有层金属或合金。镀层金属有 N、C r、Cu、Sn、zn、Cd 等单金属镀层：也有等单金属镀层：也有 znNI、CdTi

6、、cuzn、CuSn 等合金镀层。电镀金属保护等合金镀层。电镀金属保护 层除了具有防腐功能外，还有装饰、耐层除了具有防腐功能外，还有装饰、耐热、耐磨等功能。热、耐磨等功能。热镀也叫热浸镀，热镀也叫热浸镀，是将被保护的金属材料或制品浸渍在是将被保护的金属材料或制品浸渍在熔融的金属中，熔融的金属中，使其外表形成一层使其外表形成一层 保护性金属覆盖层。能形成液态的金属般保护性金属覆盖层。能形成液态的金属般是相对低熔点、耐蚀、耐热的金属，如是相对低熔点、耐蚀、耐热的金属，如 Al、zn、sn、Pb 等。热镀锌的温度等。热镀锌的温度在在 450左右，热镀锡的温度在左右，热镀锡的温度在 31 0330。与

7、电镀相比，金属。与电镀相比，金属 热镀层较热镀层较厚，在相同环境下，其寿命较长。例如高速公路两侧的波形板一般用热镀锌，厚，在相同环境下，其寿命较长。例如高速公路两侧的波形板一般用热镀锌，而不而不 用电镀锌。用电镀锌。喷镀将粉末金属放入喷枪中，喷镀将粉末金属放入喷枪中，通入高压空气或保护气体，通入高压空气或保护气体，粉末金属被火焰或电弧熔化后成粉末金属被火焰或电弧熔化后成 雾状喷涂到金属外表，形成均匀的覆盖层。雾状喷涂到金属外表，形成均匀的覆盖层。喷镀常用作金属部件的修复，常用的金属喷料有喷镀常用作金属部件的修复，常用的金属喷料有 A1、zn、sn、Pb、不锈钢、不锈钢、NAl、N 3Al 等。

8、等。渗镀利用金属原子在高温下的扩散作用，在被保护金属外表形成合金扩散层。渗镀层均匀，无孔隙，热稳定性好，用于改善材料的物理化学性能。常见的渗镀材料有 si、c r、A l、Ti、B、w、M0 等。化学镀利用氧化一复原反响，使盐溶液中的金属离子在被保护金属上析出，形成保护涂层。化学镀层均匀、致密、针孔小，适用于形状复杂的丝、带、网、管件内外表。如钢丝化学镀 铜等。机械镀机械镀是把冲击料(如玻璃球)、外表处理剂、镀覆促进剂、金属粉和被镀金属件起放入滚筒内，通过滚筒滚动的动能，把金属粉冷压到工件的外表上形成镀层。机械镀层均匀，无氢脆、耗能少，本钱低，但仅限于体积较小的工件，如标准件螺丝等。包镀将耐蚀

9、金属碾压到被保护的金属或合金上，形成包覆层或双金属层。如在高强度铝合 金外表覆盖纯铝层等。真空镀真空镀有真空蒸镀、溅射镀和离子镀，都是在真空中镀覆要求的金属。真空镀层均 匀，无氢脆，但镀层薄、设备贵、镀件尺寸受限，多数用于装饰性镀层。(3)化学保护层化学保护层也称化学转化膜。采用化学或电化学方法使金属外表形成稳定的 化合物膜层。根据成膜时所采用的介质，可将化学转化膜分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐 膜等。氧化膜在一定温度下把钢铁件放人含有氧化剂的溶液中，处理形成致密的氧化膜。例如钢 铁的“发蓝或“发黑处理。磷化膜把金属放八含有锌、锰、铁等的磷酸盐溶液中进行化学处理，可以在金属外表生成 一层难溶于

10、水的磷酸盐保护膜。磷化膜呈微孔结构，与基体结合牢固，具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性。铬酸盐钝化膜把金属或金属镀层放入含有某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中，可以生成铬 酸盐钝化膜，铬酸盐膜与基体结合牢固，结构比较紧密，具有良好的化学稳定性、耐蚀性，对基体金属有较好的保护作用。(4)复合保护层 为了进一步提高金属的耐腐蚀性能，近些年来，人们把金属保护层、非金 属保护层以及化学保护层结合起来，综合利用，到达更好的防腐效果。例如“达克罗技术，就是把钢铁件外表先除锈，并经铬酸盐处理，而后浸入一种混有片状锌或铝的有机树脂中，涂覆后再经烘烤，形成很薄的 层复合涂层，其耐蚀性远比单纯镀锌或镀铝 性能强。达克罗

11、 实际是锌铬和有机树脂涂层，用于标准件可以到达防腐和自润滑的效果。三、处理腐蚀介质就是改变腐蚀介质的性质，三、处理腐蚀介质就是改变腐蚀介质的性质，降降低或消除介质中的有害成分以防止腐蚀。低或消除介质中的有害成分以防止腐蚀。这这 种方种方法只能在腐蚀介质数量有限的条件下进行，法只能在腐蚀介质数量有限的条件下进行，对于对于充满空间的大气当然无法处理。充满空间的大气当然无法处理。处理腐处理腐 蚀介质般蚀介质般分以下两类。分以下两类。一类是去掉介质中有害成分，一类是去掉介质中有害成分，改善改善介质性质。介质性质。例如在热处理炉中通八保护气体以防例如在热处理炉中通八保护气体以防止氧止氧 化，在酸性土壤中

12、掺八石灰进行中和，防止化，在酸性土壤中掺八石灰进行中和，防止土壤腐蚀等。土壤腐蚀等。另一类就是在腐蚀介质中参加缓蚀另一类就是在腐蚀介质中参加缓蚀剂。剂。在腐蚀介质中参加少量的缓蚀剂，在腐蚀介质中参加少量的缓蚀剂，可以使金可以使金属腐属腐 蚀的速度大大降低，蚀的速度大大降低，此种物质称缓蚀剂或腐此种物质称缓蚀剂或腐蚀抑制剂。蚀抑制剂。例如在自来水系统中参加定的苛性钠例如在自来水系统中参加定的苛性钠 或石灰，以去除水中过多的或石灰，以去除水中过多的 coz，防止水管腐蚀，防止水管腐蚀，在钢铁酸洗溶液中加缓蚀剂，以抑制过酸在钢铁酸洗溶液中加缓蚀剂，以抑制过酸 洗和氢洗和氢脆性等。脆性等。四、电化学保

13、护 用直流电改变被保护的金属电位，从而使腐蚀减缓或停止的保护法叫做电化学保护。这 类保护方法主要有外电源阴极保护法、保护器保护法和阳极保护法三种。外电源阴极保护法就是把被保护的金属设备接到直流电源的负极上，进行阴极极化，从 而到达保护金属的目的。例如，地下石油管道和船舶的外壳，均可采用此种保护法。保护器保护法(又叫牺牲阳极阴极保护法)就是把低于被保护金属电极电位的金属材料 作为阳极(牺牲阳极)，从而对被保护金属进行阴极极化。例如，采用电极电位较负的锌合金 或铝镁合金连接于钢铁制品上，前者作为阳极而不断遭受腐蚀，后者得以保护。利用直流电对保护金属进行阳极极化，使金属处于阳极钝化状态，从而到达保护

14、目的的 方法，叫做阳极保护法。各种防腐蚀方法的作用性质比较控制因素防腐途径防腐方法举例提高体系的热稳定性改变表面因素镀高电位金属镀层；涂覆完整无孔的电绝缘的镀层刚上镀铜或镀镍橡胶村里、砖板衬里、搪玻璃等无机材料改变环境因素用改变介质的办法促进形成保护性能良好的覆盖层从介质中完全除去阴极区极化剂从水中除去co2生成caco3保护层；Caco3+co2-=ca（Hco3）2使用磷酸盐等覆盖作用缓蚀剂增强阴极控制改变表面因素涂覆含有钝化材料的涂膜或使用含钝化填料的又逢材料；镀易钝化金属涂层；处理金属表面，使其易钝化油漆中加锌-铬酸盐填料以防止大气腐蚀钢上镀铬不锈钢表面抛光改变环境因素往溶液中加入易钝

15、化的阳极缓蚀剂阳极保护加入钝化型阴离子外加电流阳极保护或与电位更正的金属接触增强阳极控制改变表面因素镀析氢过电位的金属镀层钢件镀锌或铬改变环境因素加入阴极型缓蚀剂；降低阴极附近溶液中阴极去极化剂的浓度阴极保护钢铁酸洗的酸中加入砷锌铋；提高溶液PH值，减少溶液溶氧量外加电流阴极保护或使用牺牲阳极增强电阻控制改变表面因素加装绝缘性保护镀层加装环氧树脂涂料保护层改变环境因素改变环境条件以增强其电阻为减少土壤腐蚀，可在地下设备周围回填干净土壤或沙石防护方法选择应该遵从以下原那么1、按照控制因素，选择合理的防腐方法a.对于热力学稳定性控制的腐蚀过程.可采用完全抑制腐蚀反响的一切措施,包括用涂层完全隔绝金

16、属与环境介质的接触,也包括从溶液中完全去除H+,溶解氧等去极化b.对于阳极控制的腐蚀过程，可以进行阳极保护,镀覆易钝化金属镀层,涂层 中参加钝化填料或在溶液中参加缓蚀剂.进一步增强阴极的控制程度,减轻腐 蚀C.对于阴极控制的腐蚀过程，应该采取进一步增强阴极控制的措施，主要是使用阴极型缓蚀剂或施加阴极保护以抑制阴极腐蚀2.根据设备装置的寿命要求和环境特点,选用在指定环境中能维持其防护效果且寿命最长的单一或联合的防护方法3.选择与被保护材料相溶的防护方法.如果考虑联合保护,还要考虑几种防护方法之间的相容性4.经济性原那么,既单一保护或联合保护的效益与本钱核算。按照已发表的数据，金属结构物，如海船的涂装费用5%，阴极保护所需的费用约为结构物造价的1%-2%，而阴极保护和涂层的联合保护所需要费用为0.1%-0.2%。某油田的地下输油管道在单独使用涂层防腐蚀剂使用不到三年就发生了穿孔漏油现象，造成停产检修，在使用涂层与阴极联合保护后，五年多未发现腐蚀穿孔现象。实践证明，阴极保护和防腐联合保护是经济有效的防腐蚀措施。