金屬腐蝕和防護(hù)防護(hù)方法

1、關(guān)于金屬腐蝕與防護(hù)防護(hù)方法第一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)外加電流陰極保護(hù)示意圖電流關(guān)系:IcIc-Ia外加電流陰極保護(hù)陽極區(qū)陰極區(qū)腐蝕金屬陰極陽極IcorIaIcIcor=Oa=/Ic/腐蝕電池I直流電源輔助陽極陰極陽極輔助陽極IIcIaIaI-第二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)EEorEeaLgicorLgiprLgiEEorEeaLgicorLgiprLgiEe(HH)/ic/ia活化極倫控制腐蝕體系氧擴(kuò)散控制腐蝕體系兩種腐蝕體系所需保護(hù)電流的比較第三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月陰極保護(hù)的原理 ：由外電路向金屬通入電子，

2、以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時(shí)，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。 陰極保護(hù)的效果用保護(hù)度表示 第四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 保護(hù)參數(shù) 保護(hù)電位Epr：陰極保護(hù)中所取的極化電位。顯然，要使金屬的腐蝕速度降低到零，達(dá)到“完全保護(hù)”(即保護(hù)度 =100%)，必須取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護(hù)電位，即取Epr = Eea。(最小)保護(hù)電流密度ipr：與所取保護(hù)電位對(duì)應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護(hù)電流密度。*在兩個(gè)保護(hù)參數(shù)中，保護(hù)電位是基本的控制指標(biāo)。 第五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月陰極保護(hù)適合的

3、體系：從理論上來講，任何體系都可以。但在工程上作為一種腐蝕控制技術(shù)還要求保護(hù)電流密度比較小，在經(jīng)濟(jì)上才合算。陰極保護(hù)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以用保護(hù)效益Z來衡量 腐蝕體系的陰極極化率大，陽極極化率小(即陰極極化曲線陡而陽極極化曲線平)，則隨著電位負(fù)移，金屬腐蝕速度減小快，而保護(hù)電流密度增加慢，保護(hù)效益也就較大，可以滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面的要求。 第六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月工業(yè)上應(yīng)用陰極保護(hù)的腐蝕體系是： 土壤、海水、河水等環(huán)境中的碳鋼管道、構(gòu)筑物、設(shè)備。*確定保護(hù)電位時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)方面的因素：第一，從保護(hù)效果來講，Epr越負(fù)越好。第二，析氫反應(yīng)的影響。析氫是使極化電流密度迅速增大，保護(hù)效益

4、降低；析氫還可能造成對(duì)設(shè)備金屬材料的危害，如氫脆問題，以及對(duì)金屬表面涂層的破壞。 第七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月陰極保護(hù)舉例：測(cè)量陰極極化曲線 ，確定是否適宜采用陰極保 護(hù)。從極化曲線上確定保護(hù)電位，及相應(yīng)的保護(hù)電流密度。計(jì)算保護(hù)度 ：測(cè)量極化曲線得出保護(hù)電位的大致范圍后，將試樣恒定在不同的極化電位，經(jīng)過適當(dāng)?shù)谋┞稌r(shí)間，用失重法測(cè)量金屬的腐蝕速度，從而計(jì)算不同極化電位下的保護(hù)度。 第八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù) 電 位(mv.sce) -1000 -900 -800 1 2 3 4 5 6 7 8 9電流密度(A/m)碳鋼在聯(lián)堿鹽析結(jié)晶器溶液中的

5、陰極極化曲線 引自電化學(xué)保護(hù)在化肥生產(chǎn)中的應(yīng)用 P711:靜態(tài)2:微攪動(dòng)溶液成分：Fnh56滴度CnH 42.5滴度Cl- 113滴度Na+ 70.5滴度常溫0.3180.55第九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)碳鋼在聯(lián)堿鹽析結(jié)晶器溶液中的保護(hù)參數(shù)保護(hù)電位（nv/sce) -850 -900 -950-1000 - 1050 保護(hù)電流密度(A/m) 00.318 0.55 1.273.2腐蝕速度(mm/y)1.0840.2070.0404 0.02710.01700.0165保護(hù)度(%) 080.996.3 97.5 98.498.5析氫情況產(chǎn)生少量氫氣泡大量析氫試驗(yàn)時(shí)間

6、:144小時(shí)溶液成分:FnH 64 滴度CNH 28.8 滴度Cl- 100滴度試驗(yàn)溫度：常溫引自電化學(xué)保護(hù)在化肥生產(chǎn)中的應(yīng)用P74第十張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù) 金屬或合金參 比 電 極Cu/飽和CuSOAg/AgCl/海水 (2)Ag/AgCl/飽和KClZn/潔凈海水鐵與鋼 含氧環(huán)境 缺氧環(huán)境-0.85-0.95-0.80-0.90-0.75-0.85+0.25+0.15 鉛-0.6-0.55-0.5+0.5 銅合金-0.5-0.65-0.45-0.6-0.4-0.55+0.6+0.45鋁(3)正的極限值負(fù)的極限值-0.95-1.2-0.90-1.15-0.8

7、5-1.1+0.15-0.1一些金屬的保護(hù)電位 (單位：V) （1）比表數(shù)據(jù)取自1973年8月英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)研究所制定的陰極保護(hù)規(guī)范（2）海水指潔凈，并未稀釋的海水（3）鋁進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，電位不能太負(fù)，否則會(huì)加速腐蝕，產(chǎn)生負(fù)保護(hù)效應(yīng)第十一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)鋼鐵的（陰極保護(hù)）保護(hù)電流密度環(huán)境條件Ipr(mA/m)環(huán)境條件Ipr(mA/m)稀硫酸海水淡水高溫淡水高溫淡水室溫流動(dòng)流動(dòng)氧飽和脫氣1201506018040中性土壤中性土壤中性土壤混凝土混凝土細(xì)菌繁殖通氣不通氣含氯化物無氯化物40040451金屬防蝕技術(shù)便覽幾個(gè)腐蝕體系的陽極保護(hù)參數(shù)金屬溶液溫度C致(A/m)

8、維(A/m)EppEtp(v.sce)碳鋼碳鋼碳鋼不銹鋼50%HSo碳銨生產(chǎn)碳化液25%NHoH67%HSo2740室溫242325300左右2.656310.510.30.001+0.61.4-0.3+0.9-0.8+0.4+0.03+0.8第十二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 兩種陰極保護(hù)法 外加電流陰極保護(hù)所需保護(hù)電流是由直流電源(如蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、整流器等)提供的；而犧牲陽極保護(hù)中所需保護(hù)電流是由犧牲陽極的溶解所提供的。犧牲陽極材料都是活潑的有色金屬，常用的有鋅、鋁、鎂。為了有效地發(fā)揮保護(hù)作用，犧牲陽極的電位要足夠負(fù)，陽極極化率要小，特別是表面不能生成保護(hù)性的

9、腐蝕產(chǎn)物膜，陽極溶解要均勻。 第十三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)兩種陰極保護(hù)示意圖.外加電流保護(hù)法.箭頭表示電流方向.犧牲陽極保護(hù)法.箭頭表示電流方向+ -直流電源輔助陽極腐蝕介質(zhì)被保護(hù)設(shè)備埋地管道犧牲陽極地面接線盒第十四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月兩種陰極保護(hù)法的比較：犧牲陽極保護(hù)法安裝簡(jiǎn)單，不需要直流電源，對(duì)周圍設(shè)備的干擾小。但犧牲陽極消耗大，難以調(diào)節(jié)在最佳保護(hù)電位，且提供的電流較小。外加電流陰極保護(hù)法不消耗有色金屬，可以提供較大的保護(hù)電流，對(duì)保護(hù)效果易于進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，但需要直流電源，對(duì)保護(hù)系統(tǒng)要經(jīng)常進(jìn)行檢查和管理，由于電流流過的范圍寬，可能對(duì)

10、周圍其他金屬設(shè)備產(chǎn)生雜散電流腐蝕。第十五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極保護(hù) 原理 對(duì)具有活態(tài)鈍態(tài)轉(zhuǎn)變而不能自鈍化的腐蝕體系，通過陽極極化電流，使金屬的電位正移到穩(wěn)定鈍化區(qū)內(nèi)，金屬的腐蝕速度就會(huì)大大降低，這種防護(hù)方法稱為陽極保護(hù)。 第十六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 EEtpEpp i維 i致 i能夠進(jìn)行陽極保護(hù)的腐蝕體系的陽極極化曲線及保護(hù)參數(shù)第十七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月陽極保護(hù)的實(shí)現(xiàn)必須具備兩個(gè)條件： 第一 腐蝕體系的陽極極化曲線上存在鈍 化區(qū)，即在陽極極化時(shí)金屬能夠鈍 化。第二 陽極極化時(shí)金屬的電位要正移到鈍 化區(qū)內(nèi)，否則金屬的

11、腐蝕速度不僅 不會(huì)減小反而會(huì)增大(稱為電解腐蝕)。 第十八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 保護(hù)參數(shù) 致鈍電流密度i致：為使金屬鈍化所需的外加陽極極化電流密度 。維鈍電流密度i維：鈍化區(qū)所對(duì)應(yīng)的陽極極化電流密度。i維 用于維持金屬的鈍態(tài)，在陽極保護(hù)中反映日常的電耗和鈍化后金屬的腐蝕速度。i維 越小，陽極保護(hù)的效果越好。維鈍區(qū)電位范圍EppEtp： 反映金屬鈍態(tài)的穩(wěn)定程度，鈍化區(qū)電位范圍越寬，說明金屬鈍化后不容易活化或過鈍化。 第十九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月防護(hù)技術(shù)鋼鐵的（陰極保護(hù)）保護(hù)電流密度環(huán)境條件Ipr(mA/m)環(huán)境條件Ipr(mA/m)稀硫酸海

12、水淡水高溫淡水高溫淡水室溫流動(dòng)流動(dòng)氧飽和脫氣1201506018040中性土壤中性土壤中性土壤混凝土混凝土細(xì)菌繁殖通氣不通氣含氯化物無氯化物40040451金屬防蝕技術(shù)便覽幾個(gè)腐蝕體系的陽極保護(hù)參數(shù)金屬溶液溫度C致(A/m)維(A/m)EppEtp(V, SCE)碳鋼碳鋼碳鋼不銹鋼50%H2SO4碳銨生產(chǎn)碳化液25%NH4OH67%H2SO42740室溫242325300左右2.656310.51Eq=0則金屬表面帶過剩正電荷； 當(dāng)EcorEq=0則帶過剩負(fù)電荷。為了促進(jìn)物理吸附，可采取改變金屬表面帶電狀態(tài)的辦法。如添加 Cl-。化學(xué)吸附是指緩蝕劑分子中極性基團(tuán)中心原子的未共用電子對(duì)和金屬形成

13、配價(jià)鍵而引起吸附。 第六十二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕劑電極系統(tǒng)的零電荷電位（伏，SHE,室溫） 電極 材料 電解質(zhì)溶液零電荷 電位 電極 材料電解質(zhì)溶液零電荷電位AgC(石墨)C(活性)CdCoCrCuFeGa0.1NKO0.01N NaSO0.05N NaClINHSO+INNaSO0.001 N KCL0.1NHO+0.02NNaSO0.1N NaOH0.02 N NaSO0.1N HSC+0.002NNaSO0.1NHcl+INKCl -0.05-0.70-0.07-0.0-0.2-0.90-0.33-0.45-0.02-0.29-0.60HgNiPbPboPt

14、(光亮)Pt(鉑墨)TeTlTl(Hg)zn0.01N NaF0.001N HCl0.001N KCl0.01N HClO0.1NHSO+INNaSO 0.01NHSO+INNaSOINHSO0.001N KClINNaSOINNaSO-0.192-0.06-0.691.800.270.4-1.00.61-0.80-0.65-0.63第六十三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕機(jī)理主要有兩種類型： 幾何復(fù)蓋效應(yīng) ：指吸附膜將金屬表面與酸溶液隔離開，在覆蓋了緩蝕劑吸附膜的金屬表面部分，電極反應(yīng)不能進(jìn)行；而未覆蓋表面部分電極反應(yīng)按原來的歷程進(jìn)行。 負(fù)催化效應(yīng)：指緩蝕劑覆蓋了金屬表面的

15、活性位置，使電極反應(yīng)的活化能位壘升高，電極反應(yīng)速度降低。 第六十四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕劑99.9% Fe絲在6N HCl (30c)中的極化曲線根據(jù)Hackermall等,轉(zhuǎn)引自Corrosion luhibitorsP1510 10 10 10 10 10 電200位300400500600700800電流密度(A/cm)未加緩蝕劑加1壬撐亞胺第六十五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（5）氣相緩蝕劑(VPI) 氣相緩蝕劑主要用于減輕金屬設(shè)備和部件的大氣腐蝕。其作用機(jī)理是汽化以后，和空氣中的濕氣一起凝結(jié)在金屬表面，形成液膜。 為了使氣相緩蝕劑能有效發(fā)

16、揮作用，使用空間應(yīng)當(dāng)是封閉的，如包裝箱、倉(cāng)庫(kù)。氣相緩蝕劑應(yīng)當(dāng)有比較大的蒸汽壓，容易揮發(fā)充滿金屬設(shè)備所在空間。 第六十六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng) 幾種物質(zhì)分別單獨(dú)加入介質(zhì)中時(shí)效果不大，甚至沒有緩蝕作用，而將它們按某種配方復(fù)合加入，則可能產(chǎn)生很高的緩蝕效率。這種現(xiàn)象稱為緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)(或協(xié)同作用)。相反，復(fù)合加入時(shí)緩蝕效果反而降低，稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。協(xié)同效應(yīng)不是簡(jiǎn)單的加和，而是相互促進(jìn)。 利用緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)已經(jīng)開發(fā)出許多高效的復(fù)合緩蝕劑，今后仍然是緩蝕劑發(fā)展的方向之一。 第六十七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕劑100 50 0重鉻酸鈉和

17、鋅墁的比例對(duì)復(fù)合緩蝕劑緩蝕效果的影響試驗(yàn)條件：鋼，氧飽和循環(huán)冷卻水(ph=6.5,35c) 5天，未加緩蝕劑時(shí)腐蝕速度189 mdd根據(jù)Hatch ,引自Corrosion Inhibitors P138鋅鹽%0 50 100失重150腐蝕速100度 mdd 50 0重鉻酸鈉第六十八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 緩蝕劑應(yīng)用的幾個(gè)問題 要根據(jù)腐蝕體系的具體情況選擇有效的緩蝕劑，因?yàn)榫徫g劑的保護(hù)效果具有選擇性。要通過試驗(yàn)確定緩蝕劑的最佳投效劑量和最佳使用條件。 緩蝕劑對(duì)生產(chǎn)過程可能不利影響：如：起泡，形成乳狀液；使銹皮疏松脫落而導(dǎo)致管線阻塞；造成新的腐蝕問題 ；結(jié)垢而影響傳熱，這

18、主要指沉淀型緩蝕劑 。 第六十九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕劑NaNO 濃度克/100亳升亞硝酸鈉濃度對(duì)碳鋼在氯化鈉溶液中腐蝕速度的影響重 200量損失 150Mg 100 50 00.05 0.15 0.25 0.35溶液7.5 g/l Nacl 試樣面積50cm時(shí)間21晝夜 根據(jù)Patterson等，引用金屬的緩蝕劑 P11315c30C第七十張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月緩蝕劑腐 4蝕速 3度G/m.h 2 1緩蝕劑濃度對(duì)碳鋼腐蝕速度的影響碳鋼5MHCe硫化二乙二醇濃度（mM/L）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 若丁濃度（g/L)

19、1101001000腐 20蝕速 15度g/m.h110 5碳鋼20% HSC室溫第七十一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 緩蝕劑對(duì)設(shè)備材質(zhì)是否會(huì)造成損害。 (5) 緩蝕劑的毒性和環(huán)境污染是一個(gè)重要問題。 (6)在實(shí)際生產(chǎn)系統(tǒng)中緩蝕劑的流失是造成失效的常見原因。(7) 進(jìn)行緩蝕劑保護(hù)效果的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。開發(fā)高效而價(jià)廉的緩蝕劑品種。(8) 為了保證緩蝕劑使用有效而經(jīng)濟(jì)，應(yīng)對(duì)保護(hù)效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免緩蝕劑濃度不足達(dá)不到保護(hù)效果，或者緩蝕劑加入過多造成浪費(fèi) 。 第七十二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 緩蝕劑應(yīng)用實(shí)例 酸洗 酸洗除銹和除垢是一種常用的金屬表面清凈處理，其原

20、理是利用酸溶液對(duì)金屬表面銹層和垢層的溶解能力，以及析氫所產(chǎn)生的機(jī)械剝離作用。良好的酸洗液應(yīng)滿足以下要求： 除銹(或除垢)速度快；對(duì)基體金屬腐蝕小。酸洗液需加入高效緩蝕劑 ；抑制酸霧能力強(qiáng)；不會(huì)對(duì)金屬材料機(jī)械性能造成不利影響。 第七十三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月部分國(guó)產(chǎn)酸洗緩蝕劑三種所相緩蝕劑的蒸汽壓名稱主要成分緩蝕劑溫度 蒸汽壓(Pa)天津若丁(新）沈D二鄰甲苯硫脲，食鹽，淀粉，平平加苯胺，甲醛縮合物工讀3蘭4A苯胺，烏格托品縮合物沒酸，苯胺，烏格托品縮合物亞硝酸二環(huán)已胺10320.003990.0532蘭57701苯胺，烏格托品，硫氰化鉀，芐基吡啶釜?dú)?，季銨鹽亞硝酸二民丙

21、胺15.6250.4820.8267801BH2苯胺，烏格托品，苯已酮咪唑啉類碳酸環(huán)已胺252853.2266IMC4川天128601CT季銨鹽類苯胺環(huán)已酮，甲醛，炔醇烷基吡啶芐基委銨鹽，平平加緩蝕劑第七十四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 石油工業(yè) 為了提高油、氣產(chǎn)量，需要采用酸化工藝。在高溫井中用1520%鹽酸進(jìn)行酸化壓裂施工，緩蝕劑的保護(hù)性能是關(guān)鍵。 (3) 循環(huán)冷卻水 (4) 汽車?yán)鋮s系統(tǒng)(5) 機(jī)器、設(shè)備、部件防銹 (6)化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用 合成氨裝置脫碳系統(tǒng)。 尿素合成塔。 第七十五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 覆蓋層保護(hù) 覆蓋層保護(hù)的特點(diǎn)(

22、1)基底材料和覆層材料組成復(fù)合材料，可以充分發(fā)揮基底材料和覆層材料的優(yōu)點(diǎn)，滿足耐蝕性，物理、機(jī)械和加工性能，以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)多方面的需要。(2) 覆蓋層的保護(hù)效果和使用壽命取決于三個(gè)方面的因素： 覆層材料在使用環(huán)境中的耐蝕性 、強(qiáng)度、塑性和耐磨 性。 第七十六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月覆層的均勻性、孔隙和缺陷。 覆層與基體金屬的結(jié)合力。*復(fù)層材料的耐蝕性不難通過合理選材來解決。使復(fù)蓋層保護(hù)達(dá)不到要求保護(hù)效果的主要原因是覆蓋層不連續(xù)，缺陷多，以及與基體結(jié)合差。這是覆蓋層保護(hù)應(yīng)用中必須注意解決的問題，特別是要注意施工技術(shù)的選擇和施工質(zhì)量的保證。 第七十七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)

23、作于2022年6月 復(fù)蓋層保護(hù)技術(shù)的主要種類 電鍍 噴涂 滲鍍 金屬鍍層 熱浸 金 屬 化學(xué)鍍 覆 蓋 層 金屬襯里 雙金屬?gòu)?fù)合板 第七十八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 陽極氧化 化 學(xué) 化學(xué)氧化 轉(zhuǎn)化膜 磷酸鹽處理,草酸鹽處理, 鉻酸鹽處理 油漆涂料 塑料涂覆 非金屬 搪瓷 覆蓋層 鋼襯玻璃 非金屬材料襯里 暫時(shí)性防銹層第七十九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 選擇覆蓋層保護(hù)技術(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的方面 復(fù)層材料選擇 覆層材料在使用環(huán)境中是否有良好耐蝕性； 覆層材料和基底材料是否相容；覆蓋層能否使設(shè)備的功能不受影響，如傳熱、導(dǎo)電等方面的需要能否保持。(2) 覆蓋層種類

24、的選擇 (3) 經(jīng)濟(jì)上是否合理 第八十張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 金屬覆蓋層 陽極性覆層 在使用環(huán)境中，覆層材料的電位比基體金屬的電位負(fù)，比如鐵表面上用鋅作覆層。在覆層缺陷處形成的腐蝕電池中，覆層是陽極，能夠?qū)w金屬起到陰極保護(hù)作用。陽極性覆層常用作防護(hù)性覆層。 第八十一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月電解質(zhì)溶液 鋅 鋼 鋅腐蝕 陽極性覆蓋層 第八十二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2) 陰極性覆層 在使用環(huán)境中，覆層材料的電位比基體金屬的電位正，如鐵表面上覆蓋鉻、鎳。 如果覆蓋層存在缺陷，將加速基體金屬的腐蝕。因此陰極性覆層必須足夠完整、

25、無孔隙，才能取得好的保護(hù)效果。機(jī)械隔離作用。 * 覆層的極性不是絕對(duì)的，當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，覆層和基體金屬的電偶關(guān)系可能發(fā)生反轉(zhuǎn)。 第八十三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月電解質(zhì)溶液鋼腐蝕 鉻 鋼 陰極性覆蓋層 第八十四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 各種金屬?gòu)?fù)蓋層簡(jiǎn)介 電鍍 電鍍的優(yōu)點(diǎn)是：鍍層金屬純度高，分布均勻，與基體金屬結(jié)合牢固。鍍層具有較高硬度和耐磨性能。為獲得同樣保護(hù)效果所需要的覆層金屬最少。鍍層厚度容易控制，一般在常溫下進(jìn)行，電鍍適應(yīng)范圍很寬，從正電性金屬到負(fù)電性金屬，從低熔點(diǎn)金屬到高熔點(diǎn)金屬，從高純金屬到合金，都可以進(jìn)行電鍍。 第八十五張，PPT共一百

26、一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 陽極 (Zn) 陽極反應(yīng)： Zn = Zn2+ + 2e 陰極(工件) 陰極反應(yīng)： Zn2+ + 2e = Zn 直流電源 - + 含Zn2+電鍍液 電鍍鋅原理 第八十六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 噴涂(亦稱噴鍍) 優(yōu)點(diǎn)：鍍層厚度不受限制，對(duì)修復(fù)較長(zhǎng)工件特別有利。噴涂工藝和設(shè)備比較簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，不管設(shè)備和部件的形狀和尺寸，都可按需要得到良好的噴涂層。 缺點(diǎn)：涂層結(jié)構(gòu)不強(qiáng)，不能形成合金或焊住。質(zhì)點(diǎn)的重迭堆砌使噴涂層存在很大孔隙率，這對(duì)防護(hù)效果不利，需要采取封閉措施。第八十七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十八張，PPT

27、共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月ab c cb火焰.金屬絲.燃料氣和氧進(jìn)口.壓縮空氣進(jìn)口 火焰噴涂電弧.金屬絲.壓縮空氣進(jìn)口電弧噴涂陽極b a陰極.粉末材料進(jìn)口.工作氣體進(jìn)口等離子弧噴涂三種熱噴涂原理及噴槍結(jié)構(gòu)示意第九十張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(3) 滲鍍（表面合金化或化學(xué)熱處理 ） 滲鍍層和基體金屬之間是通過形成合金結(jié)合起來(冶金結(jié)合)，因此不會(huì)因熱膨脹劇烈機(jī)械變形等原因而脫落。經(jīng)過滲鍍處理的部件，其尺寸幾乎沒有改變。常用的滲鍍金屬有鋁、鉻，以及非金屬元素硅、硼。鋼鐵經(jīng)過滲鋁，滲硅，滲鉻，以及二元或三元共滲，抗高

28、溫氧化和高溫氣體腐蝕的能力大大提高。 將電鍍層，噴涂層，熱浸層進(jìn)行加熱擴(kuò)散，得到滲鍍層，是滲鍍工藝發(fā)展方向之一。 第九十一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月噴鋁層 基體 金屬Al2O3保護(hù)膜 鋁鐵化合物 基體 金屬噴鋁層(左)和擴(kuò)散滲鋁層(右)剖面示意 第九十二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 熱浸 將工件浸入熔融的液態(tài)鍍層金屬中，經(jīng)短時(shí)間取出，便形成金屬覆層。這種施工方法最古老，簡(jiǎn)單，但難以控制覆層厚度，操作時(shí)金屬損耗也大。 使用熱浸法的條件是：基體金屬與覆層金屬之間能生成化合物或固溶體，才能具有足夠的結(jié)合力且不起皮脫落。一般用于鋼鐵管、板、帶、絲的鍍鋅、錫、

29、鋁、鉛錫合金等，。第九十三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(5) 化學(xué)鍍(也有稱為“無電解鍍”) 化學(xué)鍍鎳層與電鍍硬鉻層相比，硬度和耐磨性能相近，但化學(xué)鍍不需要電源，無電鍍硬鉻層中出現(xiàn)的脆性和網(wǎng)狀裂紋，而且比電鍍鎳層孔隙率低，化學(xué)穩(wěn)定性高。 近年來又開發(fā)了脈沖化學(xué)鍍，進(jìn)行化學(xué)鍍時(shí)迭加脈沖電流，可使鍍層更致密，更光亮，組織均勻，結(jié)合牢固，因而較薄鍍層就能達(dá)到較厚的普通化學(xué)鍍層相同的技術(shù)指標(biāo)。 第九十四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(6) 真空鍍（又叫物理氣相沉積(PVD)） 真空蒸鍍，用電加熱使鍍層金屬揮發(fā)，蒸汽以原子或分子形式沉積于被鍍工件上，形成很薄的(50 1

30、00nm)覆膜。 陰極濺射利用高能離子或中性原子來轟擊金屬，使金屬原子飛出，沉積在基體材料表面形成保護(hù)膜；離子鍍是在高真空中使蒸發(fā)出來的鍍層原子離子化，在電場(chǎng)作用下沉積于工件表面形成保護(hù)膜。 第九十五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月基板1 5kV基板 1 5kV基板加熱器基板 真空蒸鍍真空度510- 4托離子鍍真空度1510- 4托 陰極濺射真空度10- 310- 2托 三種真空鍍?cè)韴D第九十六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(7) 金屬襯里 在碳鋼或低合金鋼設(shè)備內(nèi)部襯上耐蝕金屬薄板，既可滿足設(shè)備耐蝕性能方面的要求，又可節(jié)省耐蝕金屬材料，克服襯層金屬?gòu)?qiáng)度不足的缺點(diǎn)，

31、常用的襯里金屬有不銹鋼、鋁、鉛、鈦。 局部固定法包括焊接(塞孔焊，條焊，熔透焊等)和局部爆炸。整體松襯法是將襯里殼體焊接好，經(jīng)檢驗(yàn)合格后放入外殼內(nèi)。這種方法的缺陷是外殼和襯里層之間存在間隙，影響承壓和傳熱。在整體襯里后進(jìn)行熱膨脹或爆炸，可以清除殼體與襯里層的間隙。 第九十七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月覆層基材對(duì)接焊加蓋板搭接焊 襯里層焊接的兩種形式第九十八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁板 外殼 橡皮板 炸藥封頭爆炸襯鋁示意 第九十九張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(8) 雙金屬?gòu)?fù)合板(包復(fù)) 將兩種不同金屬板材迭合，制成復(fù)合板 。碳鋼(或低合

32、金鋼)不銹鋼復(fù)合板(簡(jiǎn)稱不銹復(fù)合鋼板)主要用熱軋法制造，覆層不銹鋼板厚度通常為1.5 3.5 毫米，是復(fù)合板厚度的1520%，能大大節(jié)省不銹鋼。 碳鋼鈦復(fù)合板主要用爆炸復(fù)合。覆層厚度通常為2 3毫米。 第一百?gòu)?，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 覆層金屬和覆蓋方法的選擇 對(duì)覆層金屬的選擇，主要考慮能否在預(yù)定使用的環(huán)境中有良好的耐蝕性。其次應(yīng)考慮覆層金屬與基體金屬的電偶關(guān)系，以及設(shè)備對(duì)覆層金屬提出的物理，機(jī)械性能方面的要求。還應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 對(duì)于覆蓋方法的選擇主要考慮需要的覆層厚度，對(duì)覆層孔隙率的要求，以及覆層施工能否適應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和尺寸。 第一百零一張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于

33、2022年6月 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜 將金屬部件置于選定的介質(zhì)條件下，使表層金屬和介質(zhì)中的陰離子反應(yīng)，生成附著牢固的穩(wěn)定化合物。這樣得到的保護(hù)性覆蓋層叫做化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。 其反應(yīng)一般式可寫成 m M + n AZ - = MmAn + nze形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的方法有兩類：一類是電化學(xué)方法，稱為陽極氧化或陽極化。另一類是化學(xué)方法，包括化學(xué)氧化，磷酸鹽處理，鉻酸鹽處理，草酸鹽處理。 第一百零二張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋁的陽極(氧)化 鋁是易鈍化金屬，表面有天然氧化物膜，但只有0.020.14微米厚，經(jīng)陽極化處理可使氧化膜增厚至2030微米，這層氧化膜與基體金屬結(jié)合十分牢固，具有很好的保護(hù)性

34、能。 鋁陽極化生成的氧化膜包括密膜層和孔膜層。密膜層(阻擋層)厚度很小，孔膜層存在大量孔隙(每平方厘米上億個(gè))，因此可以著色處理，獲得裝飾性外觀。著色方法主要有：染料著色和電解著色。 第一百零三張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 孔膜層 密膜層 鋁水合氧化鋁膜孔 未封閉 已封閉鋁的陽極化膜結(jié)構(gòu)示意第一百零四張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 封閉處理不管是著色或不著色的陽極化膜都需要進(jìn)行封閉，使孔閉合以提高膜的保護(hù)性能和保持著色效果。 封閉的方法有：蒸汽封閉、熱水封閉(90100C)，鎳鹽和鈷鹽溶液封閉、重鉻酸鹽溶液封閉等。 第一百零五張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2

35、022年6月 鋼鐵的化學(xué)氧化 將鋼鐵部件放入選定的溶液中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層致密的氧化物膜這種方法在工廠中叫做“發(fā)蘭”或“煮黑”。 鋼鐵的化學(xué)氧化有堿性法和酸性法，堿性氧化法的優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)造成鋼件氫脆問題。缺點(diǎn)：高溫濃堿溶液產(chǎn)生刺激性氣味使工作環(huán)境惡劣，高溫加熱消耗能源。第一百零六張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 鉻酸鹽處理 將金屬浸入以鉻酸鹽溶液中，使金屬表面生成鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，叫做鉻酸鹽處理。主要可以應(yīng)用于鋅、鎘、鋁、鎂、銀、銅等金屬或鍍層。鋅鍍層經(jīng)鉻酸鹽處理后耐蝕性大大提高，對(duì)基底鋼材的保護(hù)性能大大增強(qiáng)。鋅鍍層鉻酸鹽處理在電鍍文獻(xiàn)中稱為“鈍化” 。 第一百零七張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 鋼鐵的磷酸鹽處理(磷化) 將金屬浸入磷酸鹽的稀溶液中進(jìn)行處理，使金屬表面上生成一層不溶性的，附著良好的磷酸鹽膜，叫做磷酸鹽處理。磷化處理的目的有： 磷酸鹽膜對(duì)涂料有良好的吸附能力，可以增強(qiáng)涂料與金屬的結(jié)合力。磷化打底。鋼材經(jīng)磷化處理后進(jìn)行冷變形加工更容易進(jìn)行，摩擦件進(jìn)行磷化處理可以降低表面磨耗。 磷化后經(jīng)過封孔可作為金屬部件的防護(hù)性覆層。 第一百零八張，PPT共一百一十六頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼鐵磷化處理可分為兩類： 一類使用堿金屬的磷酸二氫鹽，并加入適量的加