金屬的腐蝕與防護

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上金屬的腐蝕與防護王漢徽（弘深機械）摘要：在當今工業(yè)生產(chǎn)中，金屬腐蝕已變的越來越嚴重，造成的損失也越來越大，所以研究防腐的方法就顯得尤為重要。本文簡單介紹了一些金屬腐蝕的機理，在此基礎(chǔ)上著重把金屬和腐蝕介質(zhì)分開、改善腐蝕環(huán)境、電化學保護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1）金屬腐蝕的背景知識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，電化學相互作用的自發(fā)破壞過程，也是一種人們不希望有意制造的過程。眾所周知，鋼鐵在空氣中會生銹，鋁容器裝食鹽會穿孔，這都是常見的腐蝕現(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)生的化學或電化學反應(yīng)過程。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。其根本原因就是因為這些金屬處于熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，金屬腐蝕過程是伴隨著自由能的減少，是自發(fā)進行的過程，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)濟的發(fā)展和環(huán)境污染程度的增加，金屬腐蝕損失的嚴重性越來越受到人們的重視。據(jù)一般估計，世界上每年因金屬腐蝕而不能使用的金屬的質(zhì)量，大約相當于金屬年產(chǎn)量的1/41/3。據(jù)有關(guān)資料報道，每年生產(chǎn)的黑色金屬由于腐蝕而遭到破壞的質(zhì)量分數(shù)為5%20%。根據(jù)英國1971年統(tǒng)

3、計，每年因金屬腐蝕而損失的金屬價值達13億英鎊，占國民生產(chǎn)總值的3.5%。但實際上，由于腐蝕所造成的損失還遠遠不止這些，因為造成的間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)的破壞往往使機器無法使用，會中斷和打亂整個工作的流程，導(dǎo)致人力，物力，財力和時間的損耗，這種損失是相當驚人的，其損害往往無法給出一個準確的統(tǒng)計數(shù)字。因此，各國不得不采取各種措施，投入大量的資金來解決這一問題。要解決問題就要從根本上了解它的原理，從而找到合適的方法來解決。對這一問題的解決具有很大的意義。我國目前也正在尋找最好的方法防治金屬的腐蝕。2）金屬腐蝕的類型金屬

4、腐蝕的分類有很多種，按金屬腐蝕過程可以劃分為化學腐蝕和電化學腐蝕。絕大多數(shù)的腐蝕都是電化學腐蝕，因此電化學腐蝕是我們研究的重要對象。（1） 化學腐蝕。金屬與介質(zhì)發(fā)生化學作用而引起的腐蝕，在作用過程中沒有電流產(chǎn)生。（2） 電化學腐蝕。金屬表面與介質(zhì)發(fā)生電化學作用而引起的腐蝕，在作用過程中有陰極區(qū)和陽極區(qū)，金屬和介質(zhì)中有電流流動。 按腐蝕的過程和環(huán)境，可以劃分為以下幾類:（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） 化學介質(zhì)腐

5、蝕。金屬在各種化學介質(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)電化學腐蝕的原理（1）腐蝕微電池 金屬表面的化學成分不均勻性會引起腐蝕微電池。以碳鋼為例，在外表看起來沒區(qū)別的金屬實際上化學成分是不均勻的，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很好的例子。此時，晶粒是陰極，而晶界是陽極。此外，金屬及合金凝固時產(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，當金屬在機械加工過程中，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。此時孔隙下裸露的金屬部分電位較低，是腐蝕微電池的陽極。腐蝕微電池是非常重要的一種電化學腐蝕，是研究各種腐蝕類型和腐蝕破壞形態(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金屬中有雜質(zhì)時，兩種金屬構(gòu)成了原電池，引起了電化學腐蝕。當不同的金屬放入不同的電解質(zhì)溶液中時，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)，作負極。氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，和兩個水，得到四個電子生成四個氫氧根。而析氫腐蝕則要求在酸性條件下進行，被腐蝕金屬作負極失去電子，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于金屬的腐蝕的防護，我們首先要明確金屬所處的腐蝕環(huán)境,從而來設(shè)計對應(yīng)的措施，正確選用耐腐蝕性好的金屬材料。要選用不易和周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的金屬來加工成產(chǎn)品。鋼鐵是使用量最大，應(yīng)用范圍最廣泛的金屬。保護鋼鐵

9、，阻緩它的腐蝕，延長鋼制品的使用壽命，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。在實踐中應(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，對于大型鋼結(jié)構(gòu)不太適用。（2） 電化學保護；原理有陽極保護和陰極保護兩種。陽極保護主要是對鋼鐵進行鈍化，保護其在強氧化性質(zhì)中不受腐蝕。陰極保護是使鋼鐵成為陰極并極化，以減小或防止腐蝕。它可分為犧牲陽極保護法和外加電流保護法。犧牲陽極保護法，是采用一種電位比被保護金屬更負，就是化學性質(zhì)比被保護金屬更活潑的金屬或者合金，與被保護的金屬聯(lián)接在一起，使其獲得陰極極化而受到保護。外加電流保護法就是由直流電源通過輔助陽極對保護體施加保護電流，使被保護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。基本要求是結(jié)構(gòu)緊密，與底層有較強的附著力，均勻分布于金屬表面上。常見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。當然，除了上面介紹的方法以外，其它防腐蝕方法還有很多