腐蝕與防護10

1、金屬腐蝕的防護技術(shù)金屬腐蝕的防護技術(shù)柳 偉北京科技大學(xué)腐蝕與防護中心2010.122010碩士研究生課程教學(xué)碩士研究生課程教學(xué)金屬腐蝕的防護方法n 耐蝕材料耐蝕材料n 電化學(xué)保護電化學(xué)保護 n 緩蝕劑保護緩蝕劑保護 n 金屬表面涂覆層金屬表面涂覆層n 金屬的轉(zhuǎn)化膜保護金屬的轉(zhuǎn)化膜保護 耐蝕材料純金屬的耐蝕性純金屬的耐蝕性 純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性 不同的陽極溶解反應(yīng)（形成價數(shù)不同的離子）不同的陽極溶解反應(yīng)（形成價數(shù)不同的離子）有不同的電位有不同的電位 純金屬的陽極溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負，純金屬的陽極溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負，則熱力學(xué)上越不穩(wěn)定；則熱力學(xué)上越不穩(wěn)定； 純金屬

2、的陽極溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位越正，純金屬的陽極溶解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位越正，則熱力學(xué)上越穩(wěn)定。則熱力學(xué)上越穩(wěn)定。 nFG金屬腐蝕的驅(qū)動力：腐蝕電池的電動勢：金屬腐蝕的驅(qū)動力：腐蝕電池的電動勢：熱力學(xué)穩(wěn)定性的一般特性金屬及其電極反應(yīng)E0HV熱力學(xué)穩(wěn)定性的一般特性金屬及其電極反應(yīng)E0HV1熱力學(xué)上很不穩(wěn)定的金屬（賤金屬），甚至在不含氧及氧化劑的中性介質(zhì)中也能被腐蝕。LieReeRbeCseRa2eBa2eSr2eCa2eNa2eLa3eCe3eY3eMg2eAm3eSc3ePu3eTh4eNp3eBe2eU3eHf4eAl3eTi2eZr4eU4eTi3eV2eMn2eNb3eCr2eV3eTaTa

3、2O3Zn2eCr3eGa3eFe2e3.0452.9252.9252.9232.922.902.892.872.7142.522.482.3722.372.322.082.071.901.861.851.801.701.661.631.531.5081.100.9130.8760.810.7620.740.530.4402熱力學(xué)上不穩(wěn)定的金屬（半賤金屬），無氧時在中性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，但在酸性介質(zhì)中能被腐蝕。Cd2eIn3eTleMn3eCo2eNi2eMo3eGe4eSn2ePb2eW3eFe3e0.4020.3420.3360.2830.2770.2500.200.1

4、50.1360.1260.110.0373熱力學(xué)上中等穩(wěn)定的金屬（半貴金屬），當(dāng)無氧及氧化劑時，在中性和酸性介質(zhì)中是穩(wěn)定的。Sn4eBi3eSb3eRe3eAs3eCu2eTe2eCo3eCueRh2eTl3ePb4eHgeAgeRh3e0.0070.2160.240.300.300.3370.400.4180.5210.600.7230.7840.7890.7990.804高穩(wěn)定性金屬（貴金屬），在含氧的中性介質(zhì)中不腐蝕，在含氧或氧化劑的酸性介質(zhì)中可能腐蝕。Hg2ePb2eIr3ePt2e0.8540.9871.001.195完全穩(wěn)定的金屬，在含氧的酸性介質(zhì)中是穩(wěn)定的，含氧化劑時能夠溶解在絡(luò)

5、合劑中。Au3eAue1.501.68金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性與元素周期表所處位置的關(guān)系金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性與元素周期表所處位置的關(guān)系o 對于常見的金屬，在同一族中，金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性隨元素的原子序數(shù)增大而增加。o 最活性的金屬位于第1主族，其次為第2主族，其活性隨原子序數(shù)的增大而增加。 合金化提高金屬材料的耐蝕性能：合金化提高金屬材料的耐蝕性能： 對于電化學(xué)活化溶解的腐蝕體系： ioneacaeceRPPEEi,腐蝕電池的電動勢腐蝕電池的電動勢(Ee,cEe,a )為金屬腐蝕的驅(qū)動力為金屬腐蝕的驅(qū)動力 通過合金化提高E0a、Pa、Pc和Re+ion，對于活化溶解的陽極過程，腐蝕電流密度降低 對于活化

6、溶解的腐蝕體系，提高耐蝕性能的原理(a）提高合金的平衡電位；（b）增大陰極極化率；（c）增大陽極極化率； （d）增大腐蝕體系電阻提高金屬材料耐蝕性的合金化途徑提高金屬材料耐蝕性的合金化途徑1、提高提高金屬陽極反應(yīng)的平衡電位、提高提高金屬陽極反應(yīng)的平衡電位Ee,a（即提高金屬材料的熱力學(xué)穩(wěn)即提高金屬材料的熱力學(xué)穩(wěn)定性）：定性）： 途徑： 低平衡電極電位的金屬中加入高平衡電極電位的金屬元素后，形成的金屬間化合物或固溶體，其平衡電極電位升高，從而降低腐蝕電池的電動勢，增大金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性，提高耐蝕性能 塔曼定律或塔曼定律或n8定律：定律： 低平衡電位的金屬中加入高平衡電極電位的金屬，其耐蝕性能并不

7、隨所加入的高平衡電位金屬的量的增加，耐蝕性能增加，而是當(dāng)加入量到一定的數(shù)值之后，其耐蝕性能才可能出現(xiàn)大幅度增加。 通過實驗規(guī)律的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，高平衡電位的金屬在合金中含量在n/8時，耐蝕性能可能會出現(xiàn)突變。 Ni含量對CuNi合金在氨溶液中浸泡120h后腐蝕速度的影響 CuAu合金在HNO3（90、相對密度1.3）中的腐蝕速度與Au含量的關(guān)系合金化提高熱力學(xué)穩(wěn)定性的途徑在實際中的應(yīng)用應(yīng)考慮：n由于使用大量的貴金屬，導(dǎo)致合金價格昂貴；n兩種金屬的固溶度有限；1.綜合力學(xué)性能、加工性能2、提高陰極極化率 （即阻滯陰極過程）： 該途徑適用于腐蝕過程受到陰極控制的腐蝕體系 采用合金化的辦法阻滯陰極去極化劑

8、還原過程，提高陰極的極化率Pc 提高陰極極化率的途徑： 可通過減少陰極區(qū)的面積來實現(xiàn)：減少陰極性組分的數(shù)量和面積，增加陰極反應(yīng)電流密度，導(dǎo)致陰極極化率增大。 具體方法： 提高冶金過程中合金純凈度，減少形成陰極性組分元素的含量； 熱處理固溶、時效或回火 微量雜質(zhì)微量雜質(zhì)Cu和和Fe對對99.992Zn在濃度為在濃度為88.2g/L的的H2SO4中溶解速度的影響中溶解速度的影響 微量雜質(zhì)微量雜質(zhì)Fe對對99.998Al在濃度為在濃度為73g/L的的HCl中溶解速度的影響中溶解速度的影響 對于析氫腐蝕，可通過提高析氫過電位，來提高陰極極化率，從而提高耐蝕性能 具體方法為在金屬中加入析氫過電位高的元素

9、，如Al、Pb和Hg，提高所得到合金的耐蝕性能。 合金元素對Zn在濃度為24.5g/l的H2SO4中腐蝕速率的影響3、提高陽極極化率（即阻滯陽極過程） 適合于腐蝕過程為陽極控制的腐蝕體系； 通過增大陽極極化率Pa，即降低陽極活性，阻滯陽極過程。 阻滯陽極過程的途徑減少陽極相的面積 基體是陰極，而第二相或合金中其它微小區(qū)域（如晶界）是陽極，減少陽極的面積，增加陽極極化電流密度，增大陽極極化率，阻滯陽極過程的進行，提高合金的耐蝕性。 4、增大腐蝕體系的電阻 向金屬中加入的某些合金元素，促使合金表面生成具有保護作用的腐蝕產(chǎn)物膜，從而增大腐蝕電池的離子電阻，從而降低腐蝕電流，提高金屬的耐蝕性能。 該方

10、法對對加入的合金元素和形成的腐蝕產(chǎn)物的要求： 1、能與基體金屬形成固溶體； 2、生成的含有這些元素的腐蝕產(chǎn)物不易溶于腐蝕介質(zhì)，且腐蝕產(chǎn)物的電阻較高，且致密完整。典型的應(yīng)用：低合金耐候鋼: 加入的耐蝕合金元素：Cu、P、Cr以及RE等特特 征征提高合金耐蝕性的機理提高合金耐蝕性的機理實實 例例減少體系熱力學(xué)不穩(wěn)定性減少體系熱力學(xué)不穩(wěn)定性提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性用用Au使使Cu合金化，合金化，Cu使使Ni合金化，合金化，Ni使使Cr鋼鋼合金化。合金化。增大陰極控制增大陰極控制減少合金陰極區(qū)的面積減少合金陰極區(qū)的面積提高提高Zn、A1、Mg、Fe等金屬的純度，可增加等金屬的純度，

11、可增加它們在它們在HCl及及H2SO4中的穩(wěn)定性及中的穩(wěn)定性及Mg在在NaCl中中的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。使合金中的陰極性雜質(zhì)轉(zhuǎn)入固溶體，如硬鋁的淬使合金中的陰極性雜質(zhì)轉(zhuǎn)入固溶體，如硬鋁的淬火等?；鸬?。提高陰極析氫過電位提高陰極析氫過電位工業(yè)工業(yè)Zn的汞齊化；用的汞齊化；用Cd使工業(yè)使工業(yè)Zn合金化；用合金化；用Mn使使Mg及及Mg合金合金化；合金合金化；As使黃銅合金化。使黃銅合金化。增大陽極控制增大陽極控制提高合金陽極可鈍性的合金化提高合金陽極可鈍性的合金化Cr使使Fe、Ni或或FeNi合金的合金化。合金的合金化。Ti、Nb、Ta使不銹鋼合金化；鑄鐵中加入使不銹鋼合金化；鑄鐵中加入Si。在合金

12、中添加活性的陰極元素在合金中添加活性的陰極元素(在在能鈍化的條件下能鈍化的條件下)加入少量的加入少量的Cu、Pd、Pt使不銹鋼合金化；使不銹鋼合金化；Pd、Pt或或Ru使使Ti及其合金的合金化，及其合金的合金化，Pt使使Nb及及NbTa合金的合金化；合金的合金化；Pd使使Pb及其合金的合金化。及其合金的合金化。減小陽極面積減小陽極面積減小減小AlMg合金第二相合金第二相A12Mg3面積；面積；精煉提高合金純凈度，減少晶界雜質(zhì)偏析；精煉提高合金純凈度，減少晶界雜質(zhì)偏析；熱處理使晶界變細；熱處理使晶界變細；消除應(yīng)力退火。消除應(yīng)力退火。創(chuàng)造具有比較完整的保護性創(chuàng)造具有比較完整的保護性產(chǎn)物覆蓋膜的合金

13、產(chǎn)物覆蓋膜的合金引入能促進在合金表面形成較為緊引入能促進在合金表面形成較為緊密的保護膜的組分密的保護膜的組分Cu中加中加Al，Cu中加中加Zn，不銹鋼中加入，不銹鋼中加入Mo以提以提高其對含有高其對含有Cl溶液的穩(wěn)定性。在低合金鋼中加溶液的穩(wěn)定性。在低合金鋼中加入入Cu，在，在Fe中加入中加入Cr、Al、Si等元素。等元素。合金化提高耐蝕性能的途徑對于可發(fā)生陽極鈍化的體系 除了可采用上述途徑以外，還可以通過加入合金元素，使合金處于自腐蝕時，由活化轉(zhuǎn)入自鈍化狀態(tài)，腐蝕電流密度降低。即通過加入合金元素，使合金處于自鈍化狀態(tài)。途徑：1、加入合金元素后，使鈍化電位區(qū)間負移，使合金處于自鈍化狀態(tài)；2、加

14、入合金元素后，使陰極極化曲線極化率降低，使合金處于自鈍化狀態(tài)合金自鈍化途徑（a）加入易鈍化元素，而處于鈍態(tài)；（b）加入強陰極性元素促進陽極鈍化1 加入易于鈍化的合金元素 加入易鈍化的合金元素，提高合金的鈍化能力，使合金處于鈍態(tài)。 例如： 加入易鈍化的合金元素Cr的量超過12.5時，得到自鈍化的鋼不銹鋼； 鑄鐵中加Si及Ni，Ti中加Mo。 加入合金元素提高合金的鈍化性能是耐蝕合金化最有效的途徑 具體的途徑2 加入陰極性合金元素促進陽極鈍化： 對于有可能鈍化的腐蝕體系（合金與腐蝕環(huán)境），加入強陰極性合金元素，提高陰極效率，使腐蝕電位正移，合金進入穩(wěn)定的鈍化區(qū)。 利用陰極性元素合金化提高合金耐蝕性

15、效果顯著。電化學(xué)保護電化學(xué)保護 定義： 通過外加電流或電位，升高或降低金屬在電介質(zhì)溶液中的電極電位，即對被保護金屬進行陽極或陰極極化，從而使金屬鈍化或抑制陽極反應(yīng)的進行，從而減小其電化學(xué)腐蝕速度的方法。 分類：陰極保護和陽極保護陽極保護和陰極保護 陽極保護： 通過外加電流，升高金屬的電極電位，陽極電流高于陰極電流，金屬以陽極反應(yīng)為主，當(dāng)電位高于致鈍電位時，陽極極化曲線進入鈍化區(qū)，陽極過程受到抑制或停止，金屬發(fā)生鈍化。 金屬作為電解池系統(tǒng)的陽極。 陰極保護： 通過外加電流或電位，降低金屬的電位，金屬上的電極過程以陰極過程為主，陽極過程受到抑制，甚至停止。 金屬為電解池的陰極或雙金屬電偶電池的陰極

16、。電化學(xué)保護的發(fā)展 陰極保護： 歷史較長：1824年提出設(shè)想，二十世紀的三十年代才開始應(yīng)用，現(xiàn)在是一項商品化的保護技術(shù)。 陰極保護的應(yīng)用十分普遍。 陽極保護： 歷史較短：比較新的腐蝕控制技術(shù)。1954年提出可以用陽極保護技術(shù)以控制金屬的腐蝕，到1958年第一次應(yīng)用，目前也是商品化的保護技術(shù)。 陽極保護的應(yīng)用顯著小于陰極保護。陰極保護陰極保護 陰極電流的來源 ： 直流電源或具有低平衡電極電位的金屬 被保護的金屬與直流電源的負極相連 外加電流陰極保護法 被保護的金屬與平衡電極電位低的金屬相連 犧牲陽極保護法 兩種陰保的實驗現(xiàn)象 陰極保護的基本原理陰極保護的基本原理 最小保護電流（密度）最小保護電位

17、 陰極保護的控制參數(shù)陰極保護的控制參數(shù) 最小保護電位 : 陰極保護時使金屬腐蝕停止時所需達到的最正的電位值 最小保護電流密度 : 陰極保護時使金屬的腐蝕速度降到最低程度所需的最小電流密度值 最佳保護參數(shù)確定最佳保護電位和確定最佳保護電流密度確定最佳保護電位和確定最佳保護電流密度1、要有較高的保護效果 Z= 100%式中 V0陰極保護前金屬的腐蝕速度； V陰極保護后金屬的腐蝕速度。 00VVV最佳保護參數(shù)2、日常維持陰極保護的電流消耗小 保護電位低，電流密度高，保護度高， 電量消耗大 平衡電量消耗和保護度之間的關(guān)系 3、防止“過保護”的產(chǎn)生 保護電位太負，會造成金屬表面產(chǎn)生大量氫氣，pH值升高，

18、 碳鋼等金屬發(fā)生氫脆而破壞 金屬表面涂層起泡、脫落 兩性金屬如鋁、鋅等產(chǎn)生堿性腐蝕 應(yīng)用陰極保護的基本條件應(yīng)用陰極保護的基本條件電流回路的要求：1、介質(zhì)導(dǎo)電形成電流的回路2、具有一定介質(zhì)的量，覆蓋金屬的表面電流分布均勻經(jīng)濟性的要求：1、易于陰極極化否則電能消耗大材料方面的要求：1、鈍化金屬不采用2、兩性金屬不采用金屬設(shè)備和構(gòu)件的形狀結(jié)構(gòu)的要求： 簡單，避免出現(xiàn)“遮蔽現(xiàn)象”，出現(xiàn)局部保護不足和過保護現(xiàn)象。 外加電流陰保和犧牲陽極陰保的比較方法優(yōu)點缺點外加電流法陰極保護1.輸出電流連續(xù)可調(diào)1.需要外部電源2.保護范圍大2.對鄰近構(gòu)筑物干擾大3.不受環(huán)境電阻率限制不受環(huán)境電阻率限制3.維護管理工作量

19、大4.工程越大越經(jīng)濟5.保護裝置壽命長犧牲陽極法陰極保護1.不需要外部電源1.高電阻率環(huán)境不適用2.對鄰近構(gòu)筑物無干擾或很小2.保護電流幾乎不可調(diào)3.投產(chǎn)調(diào)試后可不需管理3.覆蓋層質(zhì)量必須好4.工程越小越經(jīng)濟4.投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜5.保護電流分布均勻、利用率高5.消耗有色金屬外加電流陰保示例（長距離輸氣管線）犧牲陽極法示例（城市燃氣管線）帶有檢測裝置的實際應(yīng)用的陰保系統(tǒng)國外標(biāo)準(zhǔn)對最小保護電位的規(guī)定重要腐蝕體系的最小保護電位及保護電位范圍不同腐蝕環(huán)境下的陰保電流密度要求不同涂覆層種類和涂覆層電阻對應(yīng)的保護電流密度實際應(yīng)用的犧牲陽極犧牲鎂陽極犧牲陽極檢測站介紹陽極保護陽極保護 在一定的電解質(zhì)溶液中，

20、理論陽極極化曲線出現(xiàn)鈍化區(qū)的金屬，不處于自鈍化狀態(tài)，將該金屬構(gòu)件與外加直流電源的正極相連，將金屬進行陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩(wěn)定的鈍態(tài)，陽極過程受到抑制，金屬得到了保護。 即通過外加電流使金屬處于電化學(xué)鈍化狀態(tài)： 電化學(xué)鈍化或陽極鈍化 通過陽極極化使金屬的表面形成鈍化膜陽極保護的基本原理陽極保護的基本原理 陽極保護的主要參數(shù)陽極保護的主要參數(shù) n 致鈍電流密度n 維鈍電流密度n 鈍化區(qū)的電位范圍 維鈍電流密度 穩(wěn)定鈍化區(qū)電位下的外電流密度，是使金屬在給定環(huán)境條件下維持鈍態(tài)所需的電流密度 維鈍電流密度即金屬的腐蝕電流密度，反映出陽極保護的效果 維鈍電流密度反應(yīng)電能消耗的大小 致鈍電流密

21、度 鈍化膜的生成需要一定的電量；鈍化區(qū)電位范圍 鈍化區(qū)的電位范圍即是在陽極保護過程中允許被保護金屬的電位變化的范圍。 鈍化區(qū)的范圍越寬，在操作運行的過程中不會受外界電位的變化造成金屬的活化或過鈍化，陽極保護的可操作性好。 陽極保護的應(yīng)用條件陽極保護的應(yīng)用條件 致鈍電流密度不應(yīng)過小，否則鈍化時間比較長，容易造成金屬的活化溶解 鈍化電位范圍不應(yīng)過?。弘y于控制金屬的電位，受外界的影響大，對外電源的要求高 維鈍電流密度應(yīng)?。喝缇S鈍電流密度大，金屬的腐蝕速度大，陽極保護的效果不好，且電能的消耗大。 三、緩蝕劑保護三、緩蝕劑保護例子：n稀鹽酸中浸入鐵片，氫氣泡出現(xiàn)，鐵片腐蝕明顯；n 在體系中加入少量苯胺，

22、氫氣的析出量大大減少，鐵片的腐蝕受到強烈的抑制；1. 苯胺是抑制鹽酸對鐵腐蝕的緩蝕劑，該技術(shù)即為緩蝕劑保護。 緩蝕劑：一種物質(zhì)，當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境（介質(zhì)）時，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)。 緩蝕劑保護：通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質(zhì)，即緩蝕劑，以防止或減緩金屬腐蝕的方法。 特點：n 設(shè)備簡單n 使用方便n 投資少，收效快1. 廣泛應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、機械、動力和運輸部門，是十分重要的防腐蝕方法之一。 兩種材料腐蝕后的宏觀形貌(狀態(tài)1: 介質(zhì): PCO2：1MPa，溫度：80，流速：1.5m/s)兩種材料加入緩蝕劑腐蝕后的宏觀形貌(狀態(tài)1: 介質(zhì)：PCO2

23、：1MPa，溫度：80，流速：1.5m/s) L80-CS L80-1Cr L80-CS L80-1Cr緩蝕劑的性能指標(biāo)n 緩蝕效率 通過測量添加和未添加緩蝕劑條件下金屬的腐蝕速度來評價，確定出緩蝕劑的緩蝕效率或抑制效率。緩蝕效率的表示方法 腐蝕速率法 ： 對比添加和未添加緩蝕劑的溶液中金屬材料的腐蝕速率，求得緩蝕效率Z 。 Z= 100% 00vvv v0為未添加緩蝕劑時金屬的腐蝕速度；v為添加緩蝕劑后的腐蝕速度；當(dāng)Z100%時，v=v0說明緩蝕劑的保護效率最好；當(dāng)0%Z100%時，vv0說明緩蝕劑有一定的保護效果；當(dāng)Z0%時，vv0緩蝕劑沒有保護效果；當(dāng)Z v0緩蝕劑非但沒有緩蝕作用，反而

24、會加速腐蝕，腐蝕促進劑。緩蝕效率的表示方法 腐蝕失重法 ： 根據(jù)相同面積的金屬材料在添加和未添加緩蝕劑溶液中浸泡相同時間后的重量值，求取緩蝕效率。 Z= 100% 00www 緩蝕效率的表示方法腐蝕電流密度法 ： 可通過測量添加和未添加緩蝕劑溶液中金屬材料的腐蝕電流密度，求得緩蝕效率。 Z= 100% 00corrcorrcorriii0corricorri為未添加緩蝕劑條件下所測量的腐蝕電流密度；為添加緩蝕劑條件下所測量的腐蝕電流密度。2 緩蝕劑的后效性能緩蝕劑的后效性能 緩蝕劑的濃度由其正常使用濃度大幅度降低時，緩 蝕作用所能維持的時間； 維持的時間越長，緩蝕劑的后效性能越好，則表明 保護

25、膜的壽命越長； 緩蝕劑能保持緩蝕能力的最低濃度來表示。 緩蝕劑的性能指標(biāo) 根據(jù)下述性能對緩蝕劑進行綜合判定：n 緩蝕效率，一般要求85以上n 緩蝕劑的后效性能n 毒性，低毒，環(huán)保要求n 濃度值，幾十至幾百ppmn 使用成本（價格）緩蝕劑性能的判定緩蝕作用機理緩蝕作用機理 1、緩蝕劑與腐蝕性介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)、緩蝕劑與腐蝕性介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng) 緩蝕劑與腐蝕性介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使腐蝕性介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换顫娢镔|(zhì) 例如： 鍋爐用水中的溶存氧在高溫時激烈地腐蝕金屬。在水中，加入少量強還原劑物質(zhì)，如亞硫酸鹽，可與溶溶解在水中的氧氣按下式進行還原反應(yīng)，減少溶液中氧氣的含量，從而顯著地抑制金屬腐蝕。 SO32+O2SO4

26、22、緩蝕劑對金屬本身的作用、緩蝕劑對金屬本身的作用在金屬的表面形成保護膜，所形成的保護膜有：在金屬的表面形成保護膜，所形成的保護膜有： 氧化膜氧化膜型緩蝕劑氧化膜氧化膜型緩蝕劑 沉淀膜沉淀膜型緩蝕劑沉淀膜沉淀膜型緩蝕劑 吸附膜吸附膜型緩蝕劑吸附膜吸附膜型緩蝕劑氧化膜：氧化膜： 緩蝕劑本身作為氧化劑或以介質(zhì)中的溶解氧作氧緩蝕劑本身作為氧化劑或以介質(zhì)中的溶解氧作氧化劑，使金屬表面形成鈍態(tài)的氧化膜，從而減緩化劑，使金屬表面形成鈍態(tài)的氧化膜，從而減緩金屬的腐蝕，又稱鈍化膜型緩蝕劑金屬的腐蝕，又稱鈍化膜型緩蝕劑 （鈍化劑）。（鈍化劑）。 氧化膜特點：氧化膜特點： 薄而致密，與金屬的結(jié)合力強，防蝕效果好

27、薄而致密，與金屬的結(jié)合力強，防蝕效果好 例：鉻酸鈉在中性水溶液中，可使鐵氧化成例：鉻酸鈉在中性水溶液中，可使鐵氧化成 -Fe2O3，并與自身的還原產(chǎn)物并與自身的還原產(chǎn)物Cr2O3一起形成氧化物保護膜。一起形成氧化物保護膜。NaOHOCrOFeOHCrONaFe4223232242 沉淀膜：緩蝕劑相互作用或由緩蝕劑與介質(zhì)中存在的金屬離子在金屬表面形成防腐蝕沉淀膜的緩蝕劑。 特點： 1、 厚而多孔，與金屬的結(jié)合力差，緩蝕效果較差，可能形成結(jié)垢； 2、沉淀膜的厚度大于鈍化膜，電阻大且隔離腐蝕介質(zhì)，可以抑制金屬的腐蝕。 例：中性含氧的水溶液中，硫酸鋅對鐵的緩蝕作用: 鋅離子與陰極反應(yīng)生成的氫氧離子反應(yīng)

28、而生成氫氧化鋅沉淀膜。 吸附膜： 通過緩蝕劑分子上極性基團的物理吸附或化學(xué)吸附作用，使緩蝕劑吸附在金屬的表面，在金屬表面形成吸附膜，從而阻滯金屬腐蝕； 有機緩蝕劑： 均為含有氮、硫、磷和氧的基團或含有不飽和鍵的有機化合物； 緩蝕作用機理： 電子供給體與金屬產(chǎn)生配位結(jié)合，形成牢固的化學(xué)吸附層。緩蝕劑分子成為電子的供給體，金屬成為電子的接受體，緩蝕劑和金屬表面原子間，形成配位的共價結(jié)合。 緩蝕劑類型保護膜示意圖膜的保護性能氧化膜型薄而致密，與金屬的結(jié)合力強，防蝕效果好沉淀膜型厚而多孔，與金屬的結(jié)合力差，緩蝕效果較差，可能形成結(jié)垢吸附膜型與不潔凈的金屬表面吸附不好，在酸性介質(zhì)中效果較好緩蝕作用的影響

29、因素緩蝕作用的影響因素n 緩蝕劑濃度緩蝕劑濃度 n 介質(zhì)溫度介質(zhì)溫度 n 流速流速 n 金屬材料及其表面狀態(tài)的影響金屬材料及其表面狀態(tài)的影響 n 金屬表面的清潔度、粗糙度金屬表面的清潔度、粗糙度 濃度的影響（三種情況）：n 緩蝕效率隨緩蝕劑濃度的增加而增加；n 緩蝕劑的緩蝕效率與濃度的關(guān)系有極值；n 緩蝕劑用量不足時，不但不起緩蝕作用反 n 而會加速腐蝕；n 例如：氧化膜型緩蝕劑在加入量少時，加速腐蝕，出現(xiàn)局部腐蝕溫度的影響（可分為三種不同情況）：n在較低的溫度范圍內(nèi)緩蝕效果好，溫度升高時，緩蝕效率顯著下降；n 溫度高，吸附作用下降，增大介質(zhì)與金屬作用的表面積，增大了金屬的腐蝕速度；n 溫度高

30、，介質(zhì)的擴散加快，電解質(zhì)溶液電阻下降，增大金屬腐蝕速度n在一定溫度范圍內(nèi)對緩蝕效果的影響不大；n隨溫度升高，緩蝕效率增高。溫度升高，有利于保護膜形成。 流動速度的影響：n 流速增加，緩蝕效率降低甚至促進腐蝕；n 流速增加，便于緩蝕劑的均勻擴散，緩蝕效率提高；n 緩蝕劑的濃度不同時，流速的影響不同；n 在某些情況下，介質(zhì)的運動，使緩蝕劑的緩蝕效率增大。 金屬材料的影響 同一種緩蝕劑對不同的金屬材料有不同的作用，不同的金屬材料應(yīng)選用不同的緩蝕劑； 金屬表面清潔度、粗糙度 光滑的表面需要的緩蝕劑濃度較小，保護效果比粗糙表面上的好 油污及腐蝕產(chǎn)物不僅要消耗緩蝕劑，而且還會阻礙緩蝕劑與金屬表面的接觸，破

31、壞緩蝕劑作用。四、金屬表面涂覆層保護 金屬表面涂覆層保護： 用耐蝕性較強的金屬或非金屬來覆蓋耐蝕性較弱的金屬，將受保護的金屬與腐蝕性介質(zhì)機械隔離開來，達到防腐蝕的目的。分類： 金屬涂層 非金屬涂層金屬涂層(鍍層)金屬涂層金屬涂層 金屬涂層：在基體材料表面形成金屬或合金保護（膜）層； 金屬涂層是一層或多層金屬、合金或化合物膜，厚度常常為千分之幾或百分之幾毫米； 金屬涂層使材料表面具有抗高溫氧化、耐腐蝕和耐磨損等優(yōu)良性能，防止或減輕材料及其制品的腐蝕，同時還能獲得裝飾性外觀； 金屬涂層是一種經(jīng)濟而有效的材料表面保護技術(shù)。金屬涂層可分為陽極性涂層和陰極性涂層兩種 陽極性涂層： 涂層金屬在介質(zhì)中的電位

32、比基體金屬電位更負，則涂層為陽極，基體金屬為陰極； 陽極性涂層除機械隔離保護以外，陽極性涂層對基體金屬可形成犧牲陽極的陰極保護； 例如：鋼上鍍Zn、Cd等，陽極性涂層有一個突出優(yōu)點，就是即使涂層有一些微孔，由于涂層金屬本身的電化學(xué)保護作用，能使基體金屬受到保護。涂層越厚，這種陰極保護作用延續(xù)越久。 陰極性涂層： 金屬涂層的電位比基體金屬的電位正。 陰極性涂層的保護能力決定于它的孔隙率，孔隙率越低，防蝕效果越好； 鋼上的Sn、Pb、Cu、Au等鍍層都屬于陰極性涂層。金屬涂層的制備方法 電鍍 化學(xué)鍍 滲鍍 熱浸鍍 熱噴涂 化學(xué)氣相沉積（CVD） 物理氣相沉積（PVD） 等。1、電鍍涂層、電鍍涂層

33、電鍍： 通過電解作用，使溶液中金屬離子在陰極表面上還原析出而獲得金屬涂層； 電鍍涂層的種類： 鍍鉻、鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍錫2、化學(xué)鍍涂層、化學(xué)鍍涂層化學(xué)鍍： 利用還原劑使溶液中的金屬離子還原并沉積在具有催化活性的基本表面上形成的金屬鍍層的方法例子： 次磷酸鹽還原鎳鹽，得到的NiP合金涂層。 優(yōu)點： 與電鍍相比，化學(xué)鍍涂層厚度均勻，針孔少； 不需要電源設(shè)備； 涂層具有特殊的化學(xué)、機械或磁性能等優(yōu)點。 缺點： 成本高，溶液穩(wěn)定性差，維護、調(diào)整和再生困難。 到目前為止，化學(xué)鍍涂層范圍包括鍍鎳，鍍銅、鍍鈷及其合金，貴金屬中包括銀、金、鈀、鉑和銠等3、熱浸鍍涂層、熱浸鍍涂層 將被鍍件浸入熔融金屬或合金中

34、獲得金屬或合金涂層的方法。在基體金屬與鍍層金屬之間形成合金層，并當(dāng)被鍍金屬基體從熔融金屬提出時，在此合金層表面附著一層熔融金屬，經(jīng)冷卻凝固后形成鍍層。 形成熱浸鍍層的前提條件： 被鍍金屬與熔融金屬之間能發(fā)生溶解，通過化學(xué)反應(yīng)形成化合物或通過擴散過程形成固溶體。 應(yīng)用：廣泛用于鋼鐵防蝕，所用的熱浸鍍涂層包括：熱鍍鋅、鋁及其合金。其中，熱鍍鋅層屬陽極性涂層，并具有良好的抗大氣、淡水、海水及土壤腐蝕的性能。示例：熱鍍鋅涂層示例：熱鍍鋅涂層 n 熱鍍鋅用于防止鋼鐵制品的銹蝕，已有200多年的歷史，目前仍占有重要地位；n 用于熱鍍鋅的鋼鐵材料，品種較多，主要有板、管、絲和帶材。在全部熱鍍鋅產(chǎn)品中，鍍鋅鋼帶的產(chǎn)量最大；n 全世界生產(chǎn)的金屬鋅約有一半用于熱鍍鋅，其中鍍鋅鋼帶所消耗的鋅，約占60%以上。4、滲鍍涂層、滲鍍涂層 滲鍍： 一種或幾種金屬元素擴散進入基體金屬中而形成的合金化表層，即滲層；滲層特點：n與金屬基體構(gòu)成一個整體，結(jié)合牢固，其結(jié)合強度超過電鍍、化學(xué)鍍層與基體金屬機械結(jié)合的結(jié)合強度。n滲層具有不同于基體金屬的成分和組織，可使基體表面獲得特殊的性能，如抗高溫氧化、耐腐蝕、耐磨損等性能。 對鋼鐵滲鍍比較普遍，目前