第六章防銹蝕包裝

1、第六章第六章 防銹蝕包裝防銹蝕包裝 第一節(jié)第一節(jié) 金屬制品銹蝕原理金屬制品銹蝕原理第二節(jié)第二節(jié) 防銹包裝材料及方法防銹包裝材料及方法第三節(jié)第三節(jié) 氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)第一節(jié)、金屬制品銹蝕原理第一節(jié)、金屬制品銹蝕原理 n金屬銹蝕對(duì)金屬制品及材料具有非常嚴(yán)重的破壞作用。實(shí)驗(yàn)證明，金屬制品因金屬銹蝕而造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原有材料的價(jià)值。n金屬制品銹蝕的原理包括金屬銹蝕的機(jī)理和影響金屬銹蝕的因素。 一、金屬銹蝕的機(jī)理一、金屬銹蝕的機(jī)理 n金屬銹蝕是指金屬與周?chē)橘|(zhì)（氣體或液體）發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用所引起的破壞現(xiàn)象。按金屬銹蝕的機(jī)理，金屬銹蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類(lèi)型。其中，電化學(xué)腐蝕

2、是破壞金屬的主要形式，對(duì)于大多數(shù)金屬的銹蝕也是發(fā)生電化學(xué)銹蝕而造成的。金屬發(fā)生電化學(xué)銹蝕必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件：金屬上各部分（或不同金屬間）存在著電極電位差。具有電極電位差的各部分必須相聯(lián)。具有電極電位差的各部分要處于相聯(lián)通的電解質(zhì)溶液中。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n1、化學(xué)銹蝕原理n化學(xué)銹蝕是指金屬與周?chē)橘|(zhì)（o2、co2、h2s、cl2、hcl、so2、h2等）中發(fā)生直接化學(xué)作用而引起的銹蝕。n特點(diǎn)：銹蝕過(guò)程中沒(méi)有電流產(chǎn)生，并且銹蝕產(chǎn)物沉積在金屬制品表面。n在化學(xué)銹蝕過(guò)程中，如果所生成的銹蝕物不是以完整的膜留在金屬表面上，介質(zhì)則可以無(wú)阻礙地與金屬表面接觸，繼續(xù)按吸附、分解、化合的程序銹

3、蝕，如下圖所示。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n若形成的膜很緊密、很完整，能把金屬和介質(zhì)隔離開(kāi)，阻礙它們互相接觸，則可保護(hù)金屬不遭受進(jìn)一步的銹蝕。由一層銹蝕產(chǎn)物組成的，能把金屬表面遮蓋起來(lái)，從而降低金屬銹蝕速度的薄膜，稱(chēng)為表面保護(hù)膜。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n化學(xué)銹蝕一般可以分為五個(gè)類(lèi)型：n（1）化學(xué)腐蝕后逐步形成保護(hù)膜而形成揮發(fā)性產(chǎn)物。腐蝕速度僅由化學(xué)反應(yīng)速度決定，即氧化物的升華速度。n q=k q：?jiǎn)挝幻娣e金屬表面上銹蝕的金屬重量 時(shí)間 k：常數(shù) 銹蝕量與時(shí)間成直線關(guān)系金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n（2）在金屬表面上形成不完整的膜，如膜中有許多裂縫或較大的氣孔，這種膜不具有保護(hù)作用。介質(zhì)

4、仍然能夠在金屬表面沒(méi)有被膜覆蓋的部分同金屬相互作用，繼續(xù)進(jìn)行銹蝕，因而銹蝕量與時(shí)間之間也是直線關(guān)系。如鉀、鈉、鈣、鎂等。n（3）在金屬表面形成完整的膜，膜對(duì)于化學(xué)腐蝕的擴(kuò)散有阻礙作用，因而使腐蝕量隨時(shí)間的推移而逐漸減少。（鐵、銅、鎳、錳）n 在此情況下，腐蝕速度由擴(kuò)散速度和化學(xué)反應(yīng)速度決定，可用下圖表示。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理（4）金屬表面形成完整的膜，對(duì)化學(xué)腐蝕的擴(kuò)散有很強(qiáng)的阻礙作用，其腐蝕速度與時(shí)間成對(duì)數(shù)關(guān)系。如鋅、鋁等。鐵在較低溫度下的氧化，也服從對(duì)數(shù)關(guān)系。如下圖所示。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理（5）很多金屬與空氣中的氧作用，都會(huì)在表面形成一層氧化膜的

5、保護(hù)層，這一層膜的厚度與金屬的性質(zhì)、表面狀態(tài)、氧化溫度和介質(zhì)的組成有關(guān)。 金屬在常溫狀態(tài)和干燥空氣中形成的膜非常薄。有些金屬如銀、銅及銅合金在含硫化物的干燥空氣中形成的氧化膜表面會(huì)變暗，這種現(xiàn)象稱(chēng)失澤。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n實(shí)驗(yàn)證明，金屬表面在空氣中氧化成膜，或在溶液中鈍化成膜，其保護(hù)膜的成長(zhǎng)過(guò)程如為直線規(guī)律，則表面氧化膜不具有保護(hù)性能，它將不斷受到破壞而剝落。（鉀）n若表面保護(hù)膜的生長(zhǎng)遵從對(duì)數(shù)規(guī)律，則此種保護(hù)膜具有良好的保護(hù)性能。（鋁）金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n2、金屬電化學(xué)銹蝕原理n是指金屬與酸、堿、鹽等電解質(zhì)溶液或潮濕空氣接觸時(shí)，發(fā)生原電池或微電池作用，有電流產(chǎn)生的腐蝕過(guò)程，

6、也稱(chēng)為電化學(xué)腐蝕。是金屬材料及其制品破壞的主要形式。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理（1）金屬的電極電位金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n金屬作為一個(gè)整體是呈中性的，當(dāng)金屬表面的金屬離子由于水化而進(jìn)入電解質(zhì)溶液中時(shí)，金屬表面就帶負(fù)電，而與金屬表面相接觸地電解液帶正電。 （圖2-4a）金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n已進(jìn)入電解液中的金屬離子受金屬表面負(fù)電荷吸引又重新沉積到金屬上的趨勢(shì)。當(dāng)金屬剛剛浸入電解質(zhì)溶液中時(shí)，由于電解液中金屬離子的濃度很低，金屬表面離子水化是主要趨勢(shì)。此時(shí)，在金屬表面與電解液交界處發(fā)生了電位突變，即金屬表面同它相接觸地電解液層之間有電位差產(chǎn)生，這種電位突變（或稱(chēng)為電位差），就是金屬在

7、該電解質(zhì)溶液中的電極電位。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n不同金屬的電極電位是不同的。有些金屬表面的離子會(huì)進(jìn)入電解液中成為溶于電解液的正離子而使金屬本身（即金屬表面）帶有負(fù)電荷，從而使金屬顯示負(fù)的電極電位（圖2-4a）。有的金屬則相反，電解液中的金屬離子回到金屬表面上的趨勢(shì)比金屬離子進(jìn)入電解液中的趨勢(shì)強(qiáng)，這樣帶正電荷的離子沉積使得金屬表面帶正電而顯示正的電極電位（圖2-4b）。n在研究金屬腐蝕時(shí)，金屬的電極電位代表著金屬在電解液中經(jīng)溶解而被腐蝕的趨勢(shì)。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n通常將氫的電極電位規(guī)定為零，其它金屬與氫作比較，確定出各種金屬的電極電位，稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)電極電位值。表下所列為一些重要的金

8、屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n表中位于氫以上的金屬稱(chēng)為負(fù)電性金屬，位于氫以下的金屬稱(chēng)為正電性金屬。負(fù)電性愈強(qiáng)，則離子轉(zhuǎn)入電解液中的可能性就愈大。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n（2）電化學(xué)腐蝕原理n將兩種金屬放在電解質(zhì)溶液中，并以導(dǎo)線連接起來(lái)時(shí)，在導(dǎo)線中就會(huì)有電流(i)通過(guò)，這就是最簡(jiǎn)單的原電池，如下圖所示。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n整個(gè)電化學(xué)腐蝕過(guò)程是由陽(yáng)極反應(yīng)、電子流動(dòng)和陰極反應(yīng)這三個(gè)環(huán)節(jié)組成的，三者缺一不可。因此，金屬電化學(xué)腐蝕的進(jìn)行必須滿足下列三個(gè)條件：n金屬上各個(gè)部分（或不同的金屬之間）存在著電極電位差；n具有電極電位差的各部分金屬處于相互接觸之中（即相聯(lián)）；n具

9、有電極電位差的各部分金屬處于互相連通的電解質(zhì)溶液中。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n電化學(xué)腐蝕之所以發(fā)生，主要是金屬制品表面的電化學(xué)不均勻性引起的。n在潮濕空氣當(dāng)中，在極薄的水膜下易發(fā)生金屬腐蝕。因?yàn)榻饘俦砻骐娊庖耗さ男纬?，主要是水蒸氣在金屬表面的凝聚，如表面吸附與毛細(xì)凝聚、化學(xué)凝聚、鹽類(lèi)吸濕凝聚與自然凝聚。且空氣中含so2、h2s、hcl、co2、nh3等氣體，均可溶于水而形成電解液，加劇金屬腐蝕。金屬銹蝕的機(jī)理金屬銹蝕的機(jī)理n二、影響金屬銹蝕的因素（二、影響金屬銹蝕的因素（p286）n（1）金屬制品本身的特征對(duì)銹蝕的影響。（內(nèi)部因素）n 金屬成分、雜質(zhì)n（2）金屬制品的儲(chǔ)存環(huán)境因素對(duì)其銹蝕的

10、影響。 （外部因素）n 空氣濕度、氣溫、空氣中的有害雜質(zhì)第二節(jié)防銹包裝材料及方法第二節(jié)防銹包裝材料及方法n一、防銹包裝材料一、防銹包裝材料n 金屬產(chǎn)品在運(yùn)輸及儲(chǔ)存過(guò)程中的防銹不論采用何種防銹材料和方法，都要進(jìn)行包裝，因此正確選用內(nèi)、外包裝材料，對(duì)防銹效果影響很大。常見(jiàn)的防銹包裝容器有：紙板盒、瓦楞紙板盒或箱、木盒、塑料容器、金屬容器、封套、木箱。常見(jiàn)的內(nèi)包裝材料為包裝紙膜，主要有中性原紙、石蠟紙、電容紙、羊皮紙、苯甲酸鈉紙、亞硝酸鈉苯甲酸鈉防銹紙、氣相防銹紙、氣相防銹薄膜、塑料薄膜、防潮玻璃紙、塑料復(fù)合紙、鋁箔、鋁塑料膜、鋁塑料薄膜紙（布）、浸膠布、增強(qiáng)紙、瀝青紙。 防銹包裝材料及方法防銹包裝

11、材料及方法n二、防銹包裝方法二、防銹包裝方法n 防銹包裝方法是對(duì)處理好的金屬制品通過(guò)防銹包裝材料進(jìn)行包裝達(dá)到防銹目的的方法。從防銹的角度看，包裝的目的是為了防止外部沖擊造成防銹皮膜的損傷，防止防銹劑的流失而污染其他物品，除此之外，包裝還應(yīng)具有便利儲(chǔ)運(yùn)、提高商品價(jià)值等目的。防銹包裝的效果應(yīng)從單個(gè)包裝、內(nèi)包裝和外包裝來(lái)統(tǒng)一考慮。防銹包裝屬于內(nèi)包裝，就包裝而言主要是進(jìn)行防潮處理。防銹包裝材料及方法防銹包裝材料及方法n 防銹包裝方法是根據(jù)防銹材料與被包裝物的防銹期要求而提出來(lái)的，主要有：1）一般防濕防水包裝；2）防銹油脂包裝，包括涂覆防銹油脂（涂覆硬膜防銹油料）、涂覆防銹油脂后用防銹紙包覆、涂防銹油脂

12、用塑料袋包裝、用鋁塑薄膜包裝；3）氣相防銹材料包裝，主要分為氣相防銹材料包裝、氣相防銹包裝、氣相塑料薄膜包裝；4）密封容器包裝，分為剛性金屬容器密封包裝、非金屬剛性容器密封包裝、剛性容器中防銹油浸泡包裝、密封系統(tǒng)的防銹包裝；5）可剝性塑料包裝脂，又分為涂覆熱浸型可剝性涂料和涂覆溶劑型可剝性涂料、貼體包裝、充氮包裝；6）干燥空氣封存包裝和剛性容器干燥空氣封存和套封包裝等。防銹包裝材料及方法防銹包裝材料及方法n現(xiàn)行的幾種防銹包裝方法的比較見(jiàn)表20-1。n在選擇防銹包裝時(shí)，要把包裝對(duì)象制品的種類(lèi)及特性，防銹期限，生產(chǎn)地點(diǎn)、運(yùn)送路線、發(fā)送地的溫濕度和空氣污染程度等儲(chǔ)運(yùn)環(huán)境，運(yùn)送過(guò)程中的搬運(yùn)狀況以及包裝

13、材料費(fèi)用、操作費(fèi)用和時(shí)間等經(jīng)濟(jì)性都綜合性地進(jìn)行考慮。其中最重要的是防銹期限。最后，選擇合理的防銹方法。 防銹包裝材料及方法防銹包裝材料及方法方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)防銹液防銹油 使金屬表面與引起大氣銹蝕的各種因素隔絕(即將金屬表面保護(hù)起來(lái))，達(dá)到防止金屬大氣銹蝕的目的。油（液）層有一定厚度，油層的連續(xù)性好，涂層完整。不同類(lèi)型防銹油可采用不同的方法進(jìn)行涂復(fù) 需追加額外的處理工序，并進(jìn)行清洗。對(duì)橡膠、聚乙烯等產(chǎn)品有影響。引起嚴(yán)重環(huán)境污染。增加設(shè)備費(fèi)用。溫度及外部條件會(huì)使防銹效果大受影響。真空沖氮?dú)獍b具有極佳防銹效果，不需清洗非金屬產(chǎn)品也可使用需要有昂貴的包裝設(shè)備。搬運(yùn)時(shí)會(huì)受到破損。對(duì)大體積產(chǎn)品無(wú)法使用。包裝

14、成本高。需要較高包裝技術(shù)。氣相防銹包裝可滲透到防銹油無(wú)法滲透的角落。產(chǎn)品種類(lèi)多樣，易于包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存。處理簡(jiǎn)便，不需浸泡及清洗處理，可節(jié)約費(fèi)用降低勞動(dòng)強(qiáng)度。減少包裝材料種類(lèi)；包裝材料可再利用。開(kāi)箱檢驗(yàn)后，用膠帶封合防銹，仍能達(dá)到預(yù)期的效果。根據(jù)防銹對(duì)象不同，選擇合適的防銹產(chǎn)品。需要密閉包裝。第三節(jié)第三節(jié) 氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)n一、氣相防銹材料原理一、氣相防銹材料原理n 1、氣相防銹材料（）n（），它是經(jīng)特殊配料合成的一種腐蝕抑制劑。防銹粒子氣化成氣體，在金屬表面形成保護(hù)膜，切斷金屬離子與水、氧氣接觸的可能性，從而達(dá)到防銹效果。 氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)n2、氣相防銹原理、

15、氣相防銹原理n 在常溫下，分子具有比空氣高的氣化性壓力，并釋放分子進(jìn)入封閉的包裝空間，和所包裝保護(hù)的金屬表面接觸后，分子即濃縮并被現(xiàn)存的濕氣分解，形成自由保護(hù)離子溶入電解質(zhì)。n 電解質(zhì)中離子同離子發(fā)生反應(yīng)，取代金屬分子附著在金屬表面，抑制金屬腐蝕的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。分子慢慢地?fù)]發(fā)，使包裝空間內(nèi)始終保持“飽和”狀態(tài)，從而達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定的防銹效果。氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)n3、氣相緩蝕包裝材料的緩蝕機(jī)理、氣相緩蝕包裝材料的緩蝕機(jī)理n 氣相緩蝕包裝材料在封存后，在常溫下自動(dòng)向被包裝的空間內(nèi)揮發(fā)一種或多種緩蝕劑物質(zhì)，揮發(fā)后吸附到金屬表面，使金屬表面鈍化或使活性點(diǎn)失活，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬的防銹。其緩蝕機(jī)理有

16、下面三種情況：氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)n（1）吸附緩蝕機(jī)理n（2）成膜緩蝕機(jī)理n（3）電極過(guò)程緩蝕機(jī)理氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)二、氣相防銹材料分類(lèi)二、氣相防銹材料分類(lèi)、按載體分 有：紙布載體法、緩沖材料法、塑料薄膜載體法、紙塑載體法、可剝離粘膠帶法 2、按氣相緩蝕劑種類(lèi)分 有：黑色金屬類(lèi)；有色金屬類(lèi)；多種金屬類(lèi)；金銀專(zhuān)用類(lèi)；另外，根據(jù)特種金屬和各專(zhuān)業(yè)設(shè)備也有與之相適應(yīng)的防銹包裝材料。氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù) 三、氣相緩蝕包裝材料與涂防銹油等封存法相比較三、氣相緩蝕包裝材料與涂防銹油等封存法相比較n（1）氣相緩蝕包裝材料在封存后揮發(fā)的防銹氣體無(wú)孔不入，因此，對(duì)不定形的、表

17、面不平及結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易為其它防銹涂層所能涂覆的制件組合件等采用氣相緩蝕包裝材料最為合適。n（2）操作方便，能避免包裝前的涂油和啟封后的清洗等手續(xù)，并且有清潔、勞動(dòng)強(qiáng)度低的特點(diǎn)。n（3）可減少生產(chǎn)占地面積和工序間的運(yùn)輸量，并能提高包裝效率，從整個(gè)包裝角度來(lái)考慮，它比防銹油等普通包裝封存法要經(jīng)濟(jì)得多。 氣相防銹包裝技術(shù)氣相防銹包裝技術(shù)n（4）防銹期長(zhǎng)，用氣相包裝材料封存的產(chǎn)品，一般三至五年不需拆換包裝，有的可以封存十年以上不致銹蝕。n（5）包裝外觀精美，改善了產(chǎn)品裝潢，適合現(xiàn)代化文明包裝的要求。n（6）使用范圍廣泛，可用于機(jī)電設(shè)備、精密儀器、精密儀表、武器設(shè)備、金屬零部件等包裝。n（7）不影響內(nèi)容物的精密度，如我國(guó)出口軸承涂國(guó)產(chǎn)防銹油產(chǎn)生振動(dòng)值反超，即涂油后的振動(dòng)比不涂油時(shí)高2-5分貝，而用氣