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金属防腐蚀的方法

更新日期:2021年1月11日 大字 小字
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金属材料是现代社会中使用最广泛的工程材料,在人类的文明与发展方面起着十分重要的作用。人们不仅在工农业生产,科学研究方面用到金属材料,在日常生活中也随处可见,无时无刻不在使用金属材料。然而金属材料易与周围介质发生反应,造成金属腐蚀现象,金属一但被腐蚀,其性能就会大大降低。如果是设备上的金属零部件腐蚀,将会使设备无法工作,给人们带来经济以及其它损失。因此金属防腐蚀非常重要。防止金属腐蚀的方法有很多,具体分为以下几种:一、在制造金属零件的过程中,添加不易与周围介质发生反应的耐腐蚀材料。比如在铬、镍钛等在空气中不易氧化,能生成致密的印化溥膜,可以抵抗酸、碱、盐等腐蚀,加入到铁或铜中,既可制成防腐蚀性优异的金属制品。

利于金属粉末冶金可对各种金属元素进行灵活配比,利用添加不同性能的金属粉末来获得防腐蚀性能优异的金属零件。铁碳合金等金属材料还可通过采用热处理方法来防止腐蚀。

二、采用涂层法防腐蚀。

涂层法包括三大类:涂覆和喷涂、镀层和化学转化膜。在金属表面上制成保护层,借以隔开金属与腐蚀介质的接触,从而减少腐蚀。

涂覆是把有机和无机化合物涂覆在金属表面,常用的方法是涂漆和塑料涂层,喷涂是则通过喷枪或碟式雾化器,借助于压力或离心力,分散成均匀而微细的雾滴,施涂于被涂物表面的涂装方法,主要为分:电弧喷涂、等离子喷涂、静电喷涂、手工喷涂等;

金属镀层是一种利用金属粉末在工件表面形成镀层的工艺,主要包括:电镀、热镀、喷镀、渗镀、化学镀、机械镀、真空镀等;化学转变膜是采用化学或电化学方法使金属表面形成稳定的化合物膜层,根据成膜时所采用的介质,可将化学转化膜分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜等。

根据构成涂层法保护层的物质,可以分为:

(1)非金属保护层:如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。

(2)金属保护层:在金属表面镀上一种金属或合金,作为保护层,以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。

涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。一次成本低,但用于户外时的维护成本较高。

三、处理腐蚀介质。

处理腐蚀介质就是改变腐蚀介质的性质,降低或消除介质中的有害成分以防止腐蚀。这种方法只能在腐蚀介质数量有限的条件下进行,对于充满空间的大气当然无法处理。处理腐蚀介质般分以下两类。

一类是去掉介质中有害成分,改善介质性质。例如在热处理炉中通过保护气体以防止氧化,在酸性土壤中掺入石灰进行中和,防止土壤腐蚀等。另一类就是在腐蚀介质中加入缓蚀剂。

在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂,可以使金属腐蚀的速度大大降低,此种物质称缓蚀剂或腐蚀抑制剂。例如在自来水系统中加入定的苛性钠或石灰,以去除水中过多的一氧化碳,防止水管腐蚀,在钢铁酸洗溶液中加缓蚀剂,以抑制过酸洗和氢脆性等。

四、电化学保护

根据电化学腐蚀原理,依靠外部电流的流入改变金属的电位,从而降低金属腐蚀速度的一种材料保护技术。

按照金属电位变动的趋向,电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。

①阴极保护。通过降低金属电位而达到保护目的的,称为阴极保护。根据保护电流的来源,阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。外加电流法是由外部直流电源提供保护电流,电源的负极连接保护对象,正极连接辅助阳极,通过电解质环境构成电流回路。

牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属(牺牲阳极)自身消耗来提供保护电流,保护对象直接与牺牲阳极连接,在电解质环境中构成保护电流回路。阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。

②阳极保护。通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的,称为阳极保护。阳极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态,其保护系统类似于外加电流阴极保护系统,只是极化电流的方向相反。

只有具有活化 - 钝化转变的腐蚀体系才能采用阳极保护技术,例如浓硫酸贮罐、氨水贮槽等。

阴极保护广泛用于保护地下管道、通信或电力电缆、闸门、船舶和海上平台等以及与土壤或海水等接触面积很大的工件,电化学保护与涂装结合则更为经济。

城市和大型工厂的地下金属设备可采用这种保护方法,但需要注意杂散电流不致影响邻近地下金属设施的加速腐蚀。

阳极保护主要用于保护钢、不锈钢和钛等在浓硫酸和磷酸等强介质中的腐蚀。活性-钝性金属在阳极极化时,即电流导入而产生电位变化时,其极化曲线中有显著的活化、钝化和过钝化区,对于这种情况,可利用稳压电源将电位控制在钝化区间,使腐蚀电流值降到最低限度。