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文檔簡介
1、金屬的腐蝕和防護,,在外形、色澤以及機械性能等方面都發(fā)生一定的變化,腐蝕的危害,直接經(jīng)濟損失:更換設備及構件;,間接經(jīng)濟損失:設備停產(chǎn)、腐蝕泄露;,1.巨大的經(jīng)濟損失,大量優(yōu)質(zhì)原料泄露大量的金屬需要回煉,2.資源和能源的嚴重浪費,3.引發(fā)災難事故,4 污染人類生存環(huán)境,背景,據(jù)統(tǒng)計,全世界現(xiàn)存的鋼鐵及金屬設備大約每年腐蝕率為10%,全世界每年因腐蝕損失約高于7000億美元。世界各發(fā)達國家每年因金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟損失約占其國民生產(chǎn)總值
2、3.5%~4.2%,超過每年各項大災(火災、風災及地震等)損失的總和。有人甚至估計每年全世界腐蝕報廢和損耗的金屬約為1億噸!所以研究金屬腐蝕和防護具有重要意義.,什么是金屬腐蝕?,金屬腐蝕的定義: 金屬材料與環(huán)境相互作用,在界面發(fā)生的化學,電化學和(或)生化反應而被破壞的現(xiàn)象,,介質(zhì),,大氣,土壤,水體,化學介質(zhì),金屬腐蝕的本質(zhì),金屬本身失去電子變成陽離子的過程(發(fā)生氧化反應):
3、 M – neˉ=== M比如: 1、鋼鐵生銹: 鐵銹的主要成分:Fe2O3·XH2O 2 、銅器表面生成銅綠: 銅綠的主要成分:Cu2(OH)2CO3,Go back,n+,按腐蝕環(huán)境分,化學介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、細菌腐蝕、磨損腐蝕、應力腐蝕和接觸腐蝕,,,腐蝕的分類,腐蝕的分類,,
4、均勻腐蝕、接觸腐蝕、縫隙腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、腐蝕磨損、應力腐蝕、電解池性腐蝕等,按腐蝕形式分,按作用機理分,,化學腐蝕,電化學腐蝕,,析氫腐蝕,吸氧腐蝕,氧濃差腐蝕,,干燥氣體中的腐蝕,非電解質(zhì)溶液中的腐蝕,腐蝕的分類,化學腐蝕,定義:金屬與介質(zhì)發(fā)生純化學作用而引起的金屬損耗特點:金屬原子與介質(zhì)分子兩相的界面上直接交換電子,發(fā)生直接的化學反應,腐蝕時沒有電流產(chǎn)生?;瘜W介質(zhì)是不電離不導電的干氣體和非金屬溶液。,化學腐蝕,如
5、噴氣發(fā)動機,火箭及原子能工業(yè)設備在高溫下同干燥氣體作用,金屬在某些液體(如CCl4,CHCl4等非水溶劑)中的腐蝕.,答案,真相永遠只有一個:,電化學腐蝕,特點:電化學與化學腐蝕不同之處在于前者形成了原電池反應.它的腐蝕歷程可以分為兩個相對獨立并且可在不同部位(陽極區(qū)和陰極區(qū))同時進行的過程——陽極過程和陰極過程。比化學腐蝕更嚴重,定義:金屬和電解質(zhì)發(fā)生化學反應 而引起的金屬損耗。,例如:當鋼鐵處在潮濕空氣中時,因表面吸附作用,使鋼鐵
6、表面覆蓋一層水膜,它能溶解空氣中的SO2和CO2氣體,這些氣體溶于水后電離出H+ ,SO3 ˉ ,CO3 ˉ等離子.鐵與雜質(zhì)就形成了原電池,鐵為陽極,雜質(zhì)為陰極,發(fā)生下列反應:陽極Fe=Fe2++2e-Fe2++2OH-=Fe(OH)2陰極2e-=H2↑總反應Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑生成了Fe(OH)2在空氣中被氧氣所氧化成棕色鐵銹Fe2O3·XH2O.,生物腐蝕,定義:由于細菌及藻類、貝殼等生
7、物體的活動和新陳代謝而引起的對金屬的腐蝕破壞,生物腐蝕的主要原因,(1)由于生物體攝取食物而加速金屬的腐蝕.(2)生物體的代謝產(chǎn)物加速金屬的腐蝕.(3)由于生物好氧而造成金屬表面氧氣濃度不均而引起差異充氣腐蝕.,通過改變金屬的保護層,介質(zhì)的pH,介質(zhì)中氧的濃度等而影響腐蝕的速率,,,Go back,金屬腐蝕的防護,一. 改善金屬的本質(zhì) 二.形成保護層 三.緩釋劑法四. 電化學保護法,一、改善金屬的本質(zhì),根據(jù)不同的用途選擇不同的
8、材料組成耐蝕合金,或在金屬中添加合金元素,提高其耐蝕性,可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如,在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。加入Cr,Ti,V等元素可防止腐蝕,銅合金 鉛等在稀鹽酸 稀硫酸中是相當耐腐蝕的。當含Cr 18%,Ni 8%不銹鋼在大氣,水和硝酸中極耐腐蝕。,生活生產(chǎn)中的一些不銹鋼材料,可以有效地延長金屬的使用壽命,,,顧名思義:不銹鋼它是不會銹的,強吧,哈哈!!,4.金屬保護層,它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制
9、品表面上所形成的保護鍍層。前一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成,除電鍍、化學鍍外,還有熱浸鍍、熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。熱浸鍍是將金屬制件浸入熔融的金屬中以獲得金屬涂層的方法,作為浸涂層的金屬是低熔點金屬,如Zn、Sn、Pb和A1等,熱鍍鋅主要用于鋼管、鋼板、鋼帶和鋼絲,應用最廣;熱鍍錫用于薄鋼板和食品加工等的貯存容器;熱鍍鉛主要用于化工防蝕和包覆電纜;熱鍍鋁則主要用于鋼鐵零件的抗高溫氧化等。,二、形成保護層,在金屬表面覆蓋各種保
10、護層,把金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開,是防止金屬腐蝕的有效方法工業(yè)上普遍使用的保護層有非金屬保護層和保護層兩大類。,Go,1.非金屬保護層2.金屬保護層3.金屬的磷化處理4. 金屬的氧化處理,1.非金屬保護層,用非金屬物質(zhì)如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成保護層,稱為非金屬涂層,可達到防腐蝕的目的。例如,船身、車廂、水桶等常涂抽漆,汽車外殼常噴漆,槍炮、機器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂
11、金屬表面,比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致密光潔。色澤艷麗,兼具防蝕與裝飾的雙重功能。搪瓷是含SiO2量較高的玻璃瓷釉,有極好的耐腐蝕性能,因此作為耐腐蝕非金屬涂層,廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、儀器等工業(yè)部門和日常生活用品中。,Return,健身器材刷油漆以防銹,衣架和電線的外面包上一層塑料層,Return,2.金屬保護層,以一種金屬鍍在被保護金屬制品的表面上,形成保護鍍層。可以用電鍍、化學鍍、熱噴鍍等。,金屬保護層,,鍍鉻的保險杠,鍍
12、鋅,,Return,3.金屬的磷化處理,鋼鐵制品去油、除銹后,放人特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡,即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜,這種過程叫做磷化處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色,厚度一般為5 μm~20 μm,在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結構,對油漆等的吸附能力強,如用作油漆底層,耐腐蝕性可進一步提高。,Return,4. 金屬的氧化處理,將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中,加熱處理,其表面即可形成一層厚度約為0
13、.5 μm~1.5 μm的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4),以達到鋼鐵防腐蝕的目的,此過程稱為發(fā)藍處理,簡稱發(fā)藍。這種氧化膜具有較大的彈性和潤滑性,不影響零件的精度。故精密儀器和光學儀器的部件,彈簧鋼、薄鋼片、細鋼絲等常用發(fā)藍處理。,Return,三、緩蝕劑法,緩釋劑:加入到介質(zhì)中能明顯抑制金屬腐蝕的少量物質(zhì),,促進鈍化,形成沉淀膜,形成吸附膜,-----鉻酸鹽、亞硝酸鹽,-----聚磷酸鹽、聚硅酸鹽、有機磷酸,-----多數(shù)有機物,
14、四、電化學保護法,1﹑犧牲陽極的陰極保護法2﹑外加電流陰極保護法,1.犧牲陽極的陰極保護法,,犧牲陽極保護法系牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極,固定在被保護金屬上,形成腐蝕電池,被保護金屬作為陰極而得到保護。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼,海水中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。,,,,船的外殼上鍍有鋅跟鋁一些活潑金屬哦,,,碼頭鋼柱的陰極保護
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