材料的腐蚀与涂装防护技术.doc

材料的腐蚀与涂装防护技术摘要: 对腐蚀的概念及腐蚀的机理作了介绍和探讨, 指出材料的腐蚀是自发的, 人们追求的目标不是消除腐蚀, 而是减缓腐蚀。此外, 文章重点介绍了村料的表面处理和涂装防腐。关键词:腐蚀;防护;涂装;表面处理 1 引言材料腐蚀是全世界面临的一个严重问题。腐蚀不仅消消耗了人们创造的宝贵财富, 而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。据报道, 全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在 7000 亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害总和的 6 倍, 占各国国民生产总值( GNP )的 2% ~ 4% 。我国腐蚀损失占国民生产总值( GNP ) 4% ,钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的 25% ~ 30% 。生产设备的腐蚀经常导致工厂停产停车, 劳动生产率低、成本上升, 甚至发生火灾、爆炸等安全事故。美国挑战者航天飞机在升空几分钟后爆炸,原因就在于燃烧管腐蚀, 这是一个很惨痛的教训。为了防止腐蚀, 人们创造了各种各样的防腐蚀办法、其中涂层防腐更为活跃。防腐蚀是有代价的抗争过程, 且重在防护。电化学防护技术中的" 外加电流"和" 牺牲阳极" 就非常贴切地表明了防腐就是附加条件或牺牲某种替代材料。防腐涂料和涂层技术, 实际就是寻找可以身先士卒地与介质环境抗争的涂层材料, 来替代金属表面, 使之退?quot; 二线", 进而保全金属构件或设备的整体及其正常运作。总之, 人们致力于防腐技术研究, 所追求的目标绝不是消除腐蚀, 而在于选择付出较小的代价保护高出金属本身价值许多倍的设备、构筑屋或工程设施。本文从腐蚀原理和防腐工序出发, 对材料的腐蚀与防护进行讨论。 2 腐蚀的机理所有的材料尤其是金属,都存在着腐蚀与防护的问题。钢铁的腐蚀原理与其它金属有许多共性, 所以在讨论金属腐蚀原理及其防护时, 往往以钢铁为主要研究对象。根据腐蚀因素、腐蚀环境和腐蚀表面状态、金属腐蚀的机理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和多因素腐蚀。 化学腐蚀金属的化学腐蚀是金属在干燥气体(如氧、***、硫化氢等) 和非电解质溶液中进行化学反应的结果。化学反应作用引起腐蚀, 在腐蚀过程中不产生电流。金属的化学腐蚀只在特定的情况下发生,不具普遍性。例如:金属的氧化 M+O → MO 。 电化学腐蚀金属和介质发生电化学反应而引起的腐蚀,在腐蚀过程中有阳极和阴极区,电流可以通过金属在一定的距离中流动,如金属在各种电介质溶液(如海水、酸、碱、盐溶液、潮湿大气等) 中的腐蚀。在一般情况下, 电化学腐蚀主要为微电池腐蚀和浓差电池腐蚀。 化学或电化学加机械因素的腐蚀这是多因素引起的腐蚀。由于各种因素的相互作用,往往产生非常激烈的腐蚀,一般包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、空蚀腐蚀等。 3 材料的保护防止金属腐蚀的主要方法必须从金属和介质两个方面来考虑。 正确选用材料并且注重加工工艺材料的保扩是一项综合工程,是生产的一个重要组成部分,需要多方面的配合和各个环节的衔接。在设备和工程材料选择方面, 在满足生产主要技术、工艺和经济指标的前提下, 应尽可能使用在给定的腐蚀条什下稳定性好的材料。如:在 H2S04 溶液贮槽中采用衬金属铅和陶瓷材料: 在建户外结构时, 在强度允许的情况下, 使用金属铝及其合金, 因为铝在一般空气中不易腐蚀, 表面有一层氧化膜保护层; 在设计方面, 设备和工程的结构和组合应该符合防腐蚀规律。要尽量避免不同金属的搭接和铆接。焊缝不宜太多,各部分受力要均匀。在技术规范和生产工艺上,如果有选择余地的话, 应把反应温度低、压力小、生产腐蚀性副产物少、防腐蚀要求不苛刻和设备维修容易等条件作为首要考虑内容。 覆盖层保护以各种方法将耐腐蚀的材料覆盖在被保护的底材上,使其不与腐蚀介质直接接触免遭腐蚀的方法,都属于这一类。最常用、最简便的是在金属表面覆盖上防腐涂料、塑料、橡胶、搪瓷、陶瓷、玻璃、石材等非金属材料。此外, 在金属表面可以化学镀、电镀、热喷镀、热溶浸镀一层耐腐性良好的金属、金属合金,如: Ni、 Cr 、 Zn 、 Al、 Sn 、 Cu 等金属。金属覆盖保护可分为阴极覆盖保护和阳极覆盖保护, 作为阳板覆盖层的金属,应比主体金属有更负的电极电位,例如: 在铁上覆盖 Zn 、 Al 等;阴极覆盖层金属的电极电位比被保护的主体金属更正,如在铁上覆盖 Ni、 Cu 、 Sn 、 Pb 等,主体金属是阳极, 霞盖层是阴极, 所以覆盖层必须是完整的才能达到保护底材的目的。 电化学保护电化学腐蚀的必要条件是:阳极、阴极、电介质、电流回路。除去或改变其中任何一个条件即可阻止或减缓腐蚀的进行。涂层能将金属周围的电介质隔离开, 实际上也有电化学防腐的作用。电化学防腐主要通过阴极保护和阳极保护来实现。