金屬的腐蝕與防護(hù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上金屬的腐蝕與防護(hù)王漢徽（弘深機(jī)械）摘要：在當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中，金屬腐蝕已變的越來(lái)越嚴(yán)重，造成的損失也越來(lái)越大，所以研究防腐的方法就顯得尤為重要。本文簡(jiǎn)單介紹了一些金屬腐蝕的機(jī)理，在此基礎(chǔ)上著重把金屬和腐蝕介質(zhì)分開(kāi)、改善腐蝕環(huán)境、電化學(xué)保護(hù)這四方面介紹了防止金屬腐蝕的措施及方法，為以后的研究和探索防腐方法打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：金屬，腐蝕，防護(hù)1）金屬腐蝕的背景知識(shí)金屬腐蝕是自然界存在的一種自然現(xiàn)象，它是金屬與環(huán)境化學(xué)，電化學(xué)相互作用的自發(fā)破壞過(guò)程，也是一種人們不希望有意制造的過(guò)程。眾所周知，鋼鐵在空氣中會(huì)生銹，鋁容器裝食鹽會(huì)穿孔，這都是常見(jiàn)的腐蝕現(xiàn)象。自然界中不管是黑色金屬還是

2、有色金屬都會(huì)經(jīng)常受到腐蝕，它是一種不用外加電源，而自發(fā)發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。這是一種自然傾向，要恢復(fù)到它們自然條件下存在的形式，如氧化物，硫化物，碳酸鹽及其他化合物。其根本原因就是因?yàn)檫@些金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，金屬腐蝕過(guò)程是伴隨著自由能的減少，是自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程，而那些自然狀態(tài)存在的金屬，如金，鉑等，通常都是不被腐蝕的。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境污染程度的增加，金屬腐蝕損失的嚴(yán)重性越來(lái)越受到人們的重視。據(jù)一般估計(jì)，世界上每年因金屬腐蝕而不能使用的金屬的質(zhì)量，大約相當(dāng)于金屬年產(chǎn)量的1/41/3。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，每年生產(chǎn)的黑色金屬由于腐蝕而遭到破壞的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%20%。根據(jù)英國(guó)1971年統(tǒng)

3、計(jì)，每年因金屬腐蝕而損失的金屬價(jià)值達(dá)13億英鎊，占國(guó)民生產(chǎn)總值的3.5%。但實(shí)際上，由于腐蝕所造成的損失還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，因?yàn)樵斐傻拈g接損失往往是直接損失的若干倍或幾十倍。應(yīng)該指出，腐蝕的危害不僅在于金屬本身的損失，更重要的是金屬結(jié)構(gòu)的破壞往往使機(jī)器無(wú)法使用，會(huì)中斷和打亂整個(gè)工作的流程，導(dǎo)致人力，物力，財(cái)力和時(shí)間的損耗，這種損失是相當(dāng)驚人的，其損害往往無(wú)法給出一個(gè)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)字。因此，各國(guó)不得不采取各種措施，投入大量的資金來(lái)解決這一問(wèn)題。要解決問(wèn)題就要從根本上了解它的原理，從而找到合適的方法來(lái)解決。對(duì)這一問(wèn)題的解決具有很大的意義。我國(guó)目前也正在尋找最好的方法防治金屬的腐蝕。2）金屬腐蝕的類(lèi)型金屬

4、腐蝕的分類(lèi)有很多種，按金屬腐蝕過(guò)程可以劃分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。絕大多數(shù)的腐蝕都是電化學(xué)腐蝕，因此電化學(xué)腐蝕是我們研究的重要對(duì)象。（1） 化學(xué)腐蝕。金屬與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的腐蝕，在作用過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生。（2） 電化學(xué)腐蝕。金屬表面與介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的腐蝕，在作用過(guò)程中有陰極區(qū)和陽(yáng)極區(qū)，金屬和介質(zhì)中有電流流動(dòng)。 按腐蝕的過(guò)程和環(huán)境，可以劃分為以下幾類(lèi):（1） 大氣腐蝕。金屬材料在自然大氣環(huán)境因素的作用下而引起的腐蝕。（2） 水的腐蝕。金屬在淡水，海水或其他水溶液中的腐蝕。（3） 土壤腐蝕。埋在地下土壤中的金屬的腐蝕。（4） 高溫腐蝕。金屬高溫環(huán)境下發(fā)生的腐蝕。（5） 化學(xué)介質(zhì)腐

5、蝕。金屬在各種化學(xué)介質(zhì)中的腐蝕，如酒精，石油制品等 . 其中，大氣，水和土壤是大自然最基本的腐蝕環(huán)境，而金屬材料絕大多數(shù)都是在這三種腐蝕環(huán)境中使用的。3)電化學(xué)腐蝕的原理（1）腐蝕微電池 金屬表面的化學(xué)成分不均勻性會(huì)引起腐蝕微電池。以碳鋼為例，在外表看起來(lái)沒(méi)區(qū)別的金屬實(shí)際上化學(xué)成分是不均勻的，有鐵素體（0.006%C），有滲碳體Fe3C（6.67%C）等。在電解質(zhì)溶液中，鐵素體部位的電位高于金屬基體，在金屬表面形成很多的微陰極和微陽(yáng)極；不僅如此，許多金屬是含有雜質(zhì)的，也可以構(gòu)成微陰極和微陽(yáng)極。金屬組織的不均勻性構(gòu)成的腐蝕微電池。研究表明，金屬及合金的晶粒與晶界之間，各種不同的相之間的電位是有差

6、異的，由此在電解質(zhì)溶液中也可能形成微電池而產(chǎn)生局部腐蝕。不銹鋼的晶間腐蝕就是一個(gè)很好的例子。此時(shí)，晶粒是陰極，而晶界是陽(yáng)極。此外，金屬及合金凝固時(shí)產(chǎn)生的偏析引起組織上的不均勻性，也能形成微電池腐蝕。金屬表面的物理狀態(tài)不均勻性而形成的微電池。例如，當(dāng)金屬在機(jī)械加工過(guò)程中，由于金屬各部分形變的不均勻性，或應(yīng)力的不均勻性，都可引起局部微電池而產(chǎn)生腐蝕。變形較大的部分或者受力較大的部分為陽(yáng)極，易遭受腐蝕。金屬表面覆膜不完整，表面鍍層有孔隙等缺陷也易于構(gòu)成腐蝕微電池。此時(shí)孔隙下裸露的金屬部分電位較低，是腐蝕微電池的陽(yáng)極。腐蝕微電池是非常重要的一種電化學(xué)腐蝕，是研究各種腐蝕類(lèi)型和腐蝕破壞形態(tài)的基礎(chǔ)。例如，

7、由于鋼板表面的不均勻性，在電解質(zhì)溶液（如NaCl溶液）存在的條件下，形成了腐蝕微電池，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。（2）腐蝕原電池金屬腐蝕的原因之一是當(dāng)金屬中有雜質(zhì)時(shí)，兩種金屬構(gòu)成了原電池，引起了電化學(xué)腐蝕。當(dāng)不同的金屬放入不同的電解質(zhì)溶液中時(shí)，如丹尼爾電池是不同的金屬浸入不同的電解質(zhì)溶液中的例子。又如鋼鐵部件用銅鉚釘進(jìn)行組接，并一起放入電解質(zhì)溶液中，就屬于不同金屬浸入相同的電解質(zhì)溶液中的例子。同一種金屬浸入相同的電解質(zhì)溶液中，若局部的濃度不同，即可形成腐蝕電池，如氧濃度電池。氧濃度電池是引起水線(xiàn)腐蝕，縫隙腐蝕，沉積腐蝕以及土質(zhì)不同產(chǎn)生的管道腐蝕的主要原因。原電池的種類(lèi)多種多樣，原電池

8、的腐蝕一般分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕。大部分原電池腐蝕都是吸氧腐蝕，它的要求是在中性或者堿性條件下，被腐蝕金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極。氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，和兩個(gè)水，得到四個(gè)電子生成四個(gè)氫氧根。而析氫腐蝕則要求在酸性條件下進(jìn)行，被腐蝕金屬作負(fù)極失去電子，氫離子得到電子生成氫氣。原電池腐蝕比較普遍，對(duì)金屬的腐蝕有很大的危害。所以做好防止金屬的原電池腐蝕對(duì)研究金屬的防腐具有巨大的意義。4)金屬材料的腐蝕控制對(duì)于金屬的腐蝕的防護(hù)，我們首先要明確金屬所處的腐蝕環(huán)境,從而來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的措施，正確選用耐腐蝕性好的金屬材料。要選用不易和周?chē)橘|(zhì)發(fā)生反應(yīng)的金屬來(lái)加工成產(chǎn)品。鋼鐵是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣泛的金屬。保護(hù)鋼鐵

9、，阻緩它的腐蝕，延長(zhǎng)鋼制品的使用壽命，是最為重要的防腐工作。在腐蝕與防腐領(lǐng)域中，關(guān)注最多的也就是鋼鐵的腐蝕與防護(hù)。在實(shí)踐中應(yīng)用較多的防腐手段如下：（1） 采用緩沖劑； 能夠在腐蝕介質(zhì)中控制鋼鐵的腐蝕只能適用于一般的腐蝕環(huán)境，對(duì)于大型鋼結(jié)構(gòu)不太適用。（2） 電化學(xué)保護(hù)；原理有陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種。陽(yáng)極保護(hù)主要是對(duì)鋼鐵進(jìn)行鈍化，保護(hù)其在強(qiáng)氧化性質(zhì)中不受腐蝕。陰極保護(hù)是使鋼鐵成為陰極并極化，以減小或防止腐蝕。它可分為犧牲陽(yáng)極保護(hù)法和外加電流保護(hù)法。犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，是采用一種電位比被保護(hù)金屬更負(fù)，就是化學(xué)性質(zhì)比被保護(hù)金屬更活潑的金屬或者合金，與被保護(hù)的金屬聯(lián)接在一起，使其獲得陰極極化而受到保護(hù)。外加電流保護(hù)法就是由直流電源通過(guò)輔助陽(yáng)極對(duì)保護(hù)體施加保護(hù)電流，使被保護(hù)體成為陰極并獲得極化，從而免受腐蝕的一種技術(shù)。（3） 采用防護(hù)覆蓋層。在金屬表面涂上覆蓋層是防止金屬腐蝕的最為普遍的一種方法?；驹砭褪鞘菇饘俸屯饨绛h(huán)境隔離，以阻礙金屬表面的微電池作用?；疽笫墙Y(jié)構(gòu)緊密，與底層有較強(qiáng)的附著力，均勻分布于金屬表面上。常見(jiàn)的覆蓋層有塑料覆蓋層，金屬氧化膜，金屬磷化膜，金屬覆蓋層，混凝土覆蓋層，玻璃覆蓋層，涂料等等。當(dāng)然，除了上面介紹的方法以外，其它防腐蝕方法還有很多