金屬腐蝕與防護(hù)

金屬腐蝕理論及腐蝕控制盧俊峰

11.26

報(bào)告主要內(nèi)容金屬腐蝕研究的意義和重要性金屬腐蝕學(xué)的研究內(nèi)容金屬腐蝕控制形成腐蝕的原因腐蝕的危害2.造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失4.造成金屬資源和能源的浪費(fèi)3.造成設(shè)備的破壞事故1.阻礙新技術(shù)的發(fā)展高溫燃料電池是一種新型能源，但由于高溫及電化學(xué)腐蝕使電池壽命達(dá)不到要求，若不能有新的耐蝕材料的出現(xiàn)，高溫燃料電池就不會進(jìn)入實(shí)用階段。阻礙新技術(shù)的發(fā)展腐蝕的危害全世界每年因腐蝕而報(bào)廢的鋼鐵估計(jì)約占全年總產(chǎn)量的三分之一，每年造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。2004年,全球粗鋼產(chǎn)量10億噸,鋼材消費(fèi)9.5億噸,均創(chuàng)歷史新高。2005年中國鋼材產(chǎn)量將突破3億噸。每噸鋼材價(jià)格2000-3000元腐蝕年損失通常占國民生產(chǎn)總值的5%左右，其中25%可以避免舉例◆1975年美國芝加哥一個(gè)大的煉油廠一根15cm的不銹鋼彎管破裂引起爆炸和火災(zāi)，停車6周，這次腐蝕事故總維修費(fèi)50萬美元，停車造成的稅收損失高達(dá)500萬美元。美國：1949年55億美元

1960～1969年150～200億美元

1975年700億美元

1982年1269億美元

1995年8000億美元英國：1969年13.65億英鎊（27.3億美元）概念★什么是腐蝕？定義：金屬材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的作用而破壞。工程材料和周圍環(huán)境發(fā)生相互作用而破壞。三個(gè)基本要素腐蝕的對象腐蝕的性質(zhì)腐蝕的后果◆耐蝕性指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力◆腐蝕性指環(huán)境介質(zhì)腐蝕材料的強(qiáng)弱程度◆腐蝕過程的本質(zhì)金屬→金屬化合物△G﹤0自發(fā)過程不可逆過程金屬腐蝕學(xué)的研究內(nèi)容2.研究在各種條件下防止或控制金屬腐蝕的方法與措施3.研究金屬腐蝕速率的檢測技術(shù)和方法，特別是現(xiàn)場快速檢測和監(jiān)控的方法研究并確定金屬材料和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律1.從熱力學(xué)方面研究各種金屬與不同介質(zhì)發(fā)生腐蝕的可能性2.從動力學(xué)方面研究各種金屬在不同介質(zhì)中的腐蝕機(jī)理和腐蝕速率以及影響腐蝕的因素研究并確定金屬材料和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生的物理化學(xué)反應(yīng)的普遍規(guī)律1.金屬的穩(wěn)定性及其影響因素和過程2.如何控制與金屬腐蝕過程有關(guān)的各種參數(shù)，從而達(dá)到把腐蝕速度控制在一個(gè)合理的程度上研究在各種條件下防止或控制金屬腐蝕的方法與措施1.研究金屬腐蝕速率的檢測技術(shù)和方法，特別是現(xiàn)場快速檢測和監(jiān)控方法2.研究出評定金屬腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)研究金屬腐蝕速率的檢測技術(shù)和方法腐蝕的分類按環(huán)境分類：大氣腐蝕土壤腐蝕海水腐蝕高溫氣體腐蝕化工介質(zhì)腐蝕按形態(tài)分類：全面腐蝕局部腐蝕按相互作用的性質(zhì)：電化學(xué)腐蝕物理腐蝕形成腐蝕電池的原因金屬方面□成分不均勻□組織結(jié)構(gòu)不均勻□表面狀態(tài)不均勻□應(yīng)力和形變不均勻□熱處理差異環(huán)境方面

金屬離子濃度差異

氧含量的差異

溫度差異半浸在海水中的金屬，在金屬浸入面處，因氧的擴(kuò)散途徑短，故氧的濃度高，而在水的內(nèi)部，氧的擴(kuò)散途徑長，氧的濃度低。

ab三、金屬的防蝕1．改善金屬的本質(zhì)2．形成保護(hù)層3．改善腐蝕環(huán)境4．電化學(xué)保護(hù)法

5.腐蝕的應(yīng)用1．改善金屬的本質(zhì)根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕金，或在金屬中添加合金元素；提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。2．形成保護(hù)層工業(yè)上普遍應(yīng)用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。用化學(xué)方法，物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。

(1)金屬的磷化處理

(2)金屬的氧化處理

(3)電化學(xué)氧化法

(4)非金屬涂層

(5)金屬保護(hù)層(1)金屬的磷化處理鋼鐵制品去油、除銹后，放人特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。(2)金屬的氧化處理將鋼鐵制品加到NaOH和NaN03的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成一層厚度約為0.5―1.5m的藍(lán)色氧化膜(主要成分為Fe304)，以達(dá)到鋼鐵防蝕的目的，此過程稱為發(fā)藍(lán)處理，簡稱發(fā)藍(lán)。特點(diǎn)：較大的彈性和潤滑性，不影響零件精度。常用于精密儀器的部件的處理。(4)非金屬涂層用非金屬物質(zhì)涂覆在金屬表面上形成保護(hù)層。

(5)金屬保護(hù)層以一種金屬鍍在被保護(hù)的另一種金屬制品表面上形成保護(hù)鍍層。前一種金屬稱鍍層金屬。3．改善腐蝕環(huán)境在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)(稱緩蝕劑)的防蝕方法叫做緩蝕劑法。

(1)無機(jī)緩蝕劑

(2)有機(jī)緩蝕劑

(1)無機(jī)緩蝕劑在中性介質(zhì)中使用的無機(jī)緩蝕劑有NaNO2、K2Cr2O7、Na3PO4等。在堿性介質(zhì)中使用的NaNO2、NaOH、Na2CO3、Ca(HCO3)2等。作用原理:Ca(HCO3)2在堿性介質(zhì)中發(fā)生如下反應(yīng)：Ca2+十2HCO3-十2OH-＝CaCO3(s)十CO32-十2H2O生成的難溶碳酸鹽覆蓋于陽極表面，成為具有保護(hù)性的薄膜，阻滯了陽極反應(yīng)，降低了金屬的腐蝕速率。(2)有機(jī)緩蝕劑在酸性介質(zhì)中，通常使用有機(jī)緩蝕劑。如瓊脂、糊精、動物膠、六次甲基四胺以及含氮、硫的有機(jī)物等。作用原理:

金屬將緩蝕劑的離子或分子吸附在表面上，形成一層難溶而腐蝕性介質(zhì)又難透過的保護(hù)膜，阻礙了H+得電子的陰極反應(yīng)，因而減慢了腐蝕。4．電化學(xué)保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法外加電流法犧牲陽極保護(hù)法

犧牲陽極保護(hù)法是用電極電勢比被保護(hù)金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成腐蝕電池，被保護(hù)金屬作為陰極而得到保護(hù)。犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖圖3-18