金属的腐蚀和防护

金属的腐蚀和防护金属的腐蚀和防护制作人 戴朋林 王玉朋概念种类防护金属的腐蚀和防护在外形、色泽以及机械性能等方在外形、色泽以及机械性能等方面都发生一定的变化面都发生一定的变化腐蚀的危害腐蚀的危害直接经济损失：更换设备及构件；间接经济损失：设备停产、腐蚀泄露；1.巨大的经济损失大量优质原料泄露大量的金属需要回炼2.资源和能源的严重浪费3.引发灾难事故4 污染人类生存环境 背景背景n n 据统计，全世界现存的钢铁及金属设备大约每年腐蚀率为10%，全世界每年因腐蚀损失约高于7000亿美元。世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.54.2，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！所以研究金属腐蚀和防护具有重要意义.什么是金属腐蚀什么是金属腐蚀?金属腐蚀的定义定义:金属材料与金属材料与环境环境相互作用相互作用,在界面在界面发生的化学发生的化学,电化学和（或）生化反应电化学和（或）生化反应而被破坏的现象而被破坏的现象介质大气，土壤，水体，化学介质金属腐蚀的本质n n金属本身失去电子变成阳离子的过程（发金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）：生氧化反应）：M ne=M比如：比如：1、钢铁生锈：、钢铁生锈：铁锈的主要成分：铁锈的主要成分：Fe2 2O3 3XH2 2O 2、铜器表面生成铜绿：、铜器表面生成铜绿：铜绿的主要成分：铜绿的主要成分：Cu2 2(OH)2 2CO3 3Go backn n+按腐蚀环境分化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流腐蚀、细菌腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀和接触腐蚀腐蚀的分类腐蚀的分类腐蚀的分类腐蚀的分类均匀腐蚀、接触腐蚀、缝隙腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、腐蚀磨损、应力腐蚀、电解池性腐蚀等按腐蚀形式分按作用机理分按作用机理分化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀氧浓差腐蚀干燥气体中的腐蚀非电解质溶液中的腐蚀腐蚀的分类腐蚀的分类化学腐蚀化学腐蚀n n定义：金属与介质发生纯化学作用而引起的金属损耗n n特点：金属原子与介质分子两相的界面上直接交换电子，发生直接的化学反应，腐蚀时没有电流产生。化学介质是不电离不导电的干气体和非金属溶液。化学腐蚀化学腐蚀n n如喷气发动机如喷气发动机,火箭火箭及原子能工业设备及原子能工业设备在高温下同干燥气在高温下同干燥气体作用体作用,金属在某些金属在某些液体液体(如如CClCCl4 4，CHClCHCl4 4等非水溶剂等非水溶剂)中的腐中的腐蚀蚀.答案真相永远只有一个：电化学腐蚀电化学腐蚀n特点：电化学与化学腐蚀不同之处在于前者形成了原电池反应.它的腐蚀历程可以分为两个相对独立并且可在不同部位（阳极区和阴极区）同时进行的过程阳极过程和阴极过程。比化学腐蚀更严重 n定义：金属和电解质发生化学反应 而引起的金属损耗。例如:当钢铁处在潮湿空气中时,因表面吸附作用,使钢铁表面覆盖一层水膜,它能溶解空气中的SO2和CO2气体,这些气体溶于水后电离出H+,SO3 ,CO3 等离子.铁与杂质就形成了原电池,铁为阳极,杂质为阴极,发生下列反应:阳极Fe=Fe2+2e-Fe2+2OH-=Fe(OH)2阴极2e-=H2总反应 Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2生成了Fe(OH)2在空气中被氧气所氧化成棕色铁锈Fe2O3XH2O.生物腐蚀生物腐蚀n n 定义：由于细菌及藻类、贝壳等生物体的活动和新陈代谢而引起的对金属的腐蚀破坏生物腐蚀的主要原因生物腐蚀的主要原因n n(1)(1)由于生物体摄取食物而加速金属的腐蚀由于生物体摄取食物而加速金属的腐蚀.n n(2)(2)生物体的代谢产物加速金属的腐蚀生物体的代谢产物加速金属的腐蚀.n n(3)(3)由于生物好氧而造成金属表面氧气浓度不均而由于生物好氧而造成金属表面氧气浓度不均而引起差异充气腐蚀引起差异充气腐蚀.通过改变金属的保护层，介质的pH,介质中氧的浓度等而影响腐蚀的速率Go back金属腐蚀的防护金属腐蚀的防护n n一.改善金属的本质 n n二.形成保护层 n n三.缓释剂法n n四.电化学保护法 一一、改善金属的本质改善金属的本质 n n根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。n n加入加入CrCr，TiTi，V V等元素可防止腐蚀，铜合金等元素可防止腐蚀，铜合金 铅等在稀盐酸铅等在稀盐酸 稀硫酸中是相当耐腐蚀的。当含稀硫酸中是相当耐腐蚀的。当含Cr 18%Cr 18%，Ni 8%Ni 8%不锈钢在不锈钢在大气，水和硝酸中极耐腐蚀大气，水和硝酸中极耐腐蚀。生活生产中的一些不锈钢材料,可以有效地延长金属的使用寿命顾名思义:不锈钢它是不会锈的,强吧,哈哈!4.金属保护层金属保护层n n它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法，作为浸涂层的金属是低熔点金属，属涂层的方法，作为浸涂层的金属是低熔点金属，如如ZnZn、SnSn、PbPb和和A1A1等，热镀锌主要用于钢管、钢等，热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广；热镀锡用于薄钢板板、钢带和钢丝，应用最广；热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器；热镀铅主要用于化工和食品加工等的贮存容器；热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆；热镀铝则主要用于钢铁零件的防蚀和包覆电缆；热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。抗高温氧化等。二、形成保护层二、形成保护层n n 在金属表面覆盖各种保护层，把金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法n工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和保护层两大类。Go 1.1.非金属保护层非金属保护层2.2.金属保护层金属保护层3.3.金属的磷化处理金属的磷化处理4.4.金属的氧化处理金属的氧化处理1.非金属保护层非金属保护层n n 用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，可达到防覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，可达到防腐蚀的目的。腐蚀的目的。n n例如，船身、车厢、水桶等常涂抽漆，汽车外壳常喷漆，例如，船身、车厢、水桶等常涂抽漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料（如聚乙烯、聚氯枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料乙烯、聚氨酯等）喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁。色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重这种覆盖层致密光洁。色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。功能。搪瓷是含搪瓷是含SiOSiO2 2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。仪器等工业部门和日常生活用品中。Return 健身器材刷油漆以防锈健身器材刷油漆以防锈 衣架和电线的外面衣架和电线的外面包上一层塑料层包上一层塑料层Return 2.金属保护层金属保护层 以一种金属镀在被保护金属制品的表面上，形成保护镀层。可以用电镀、化学镀、热喷镀等。金属保护层金属保护层镀铬的保险杠镀锌Return 3.金属的磷化处理金属的磷化处理l l钢铁制品去油、除锈后，放人特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为5 m20 m，在大气中有较好的耐蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。Return 4.金属的氧化处理金属的氧化处理l l将钢铁制品加到将钢铁制品加到NaOHNaOH和和NaNONaNO2 2的混合溶液中，的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5 0.5 mm1.5 m1.5 m的蓝色氧化膜（主要成分为的蓝色氧化膜（主要成分为Fe3O4Fe3O4），以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程），以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用细钢丝等常用发蓝发蓝处理。处理。Return 三、缓蚀剂法三、缓蚀剂法n n缓释剂：加入到介质中能明显抑制金属腐蚀的少量物质促进钝化形成沉淀膜形成吸附膜-铬酸盐、亚硝酸盐-聚磷酸盐、聚硅酸盐、有机磷酸-多数有机物四、电化学保护法四、电化学保护法l l1牺牲阳极的阴极保护法l l2外加电流阴极保护法1.牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极保护法系牲阳极保护法是用电极电势比牺牲阳极保护法系牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路的腐蚀。的腐蚀。船的外壳上镀有锌跟铝一些活泼金属哦码头钢柱的阴极保护2.外加电流阴极保护保护法外加电流阴极保护保护法n n外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。1储水罐基础 2储水罐 3阳极串 4配重块 5参比电极 6分线盒 7恒电位 储罐内壁外加电流的阴极保护法谢谢！iijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-iijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123445667899abbcdeefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRVVWXYYZ#!$%&*()-+00122345567789aabccdeffghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123445667899abbcdeefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRVVWXYYZ#!$%&*()-+00122345567789aabccdeffghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123445667899abbcdeefgghijjkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123445667899abbcghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+01123445667899abbcdeefgghijjkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWWXYZZ#!$%&*()-+01123445667899abbcghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+00123345567889aabcddeffghiijkklmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnoppqrsstuuvwxxyzzABCCDEEFGHHIJJKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOOPQRRSTTUVWWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889abbcddefgghiijkllmnnopqqrsstuvvwxxyzAABCCDEFFGHHIJKKLMMNOPPQRRSTUUVWW#!$%&*()-+00122345567789aabccdeffghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSSTUVVWXXYZ#!$%&*()-+00122345567789aabccdeffghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+00123345567789aabccdeffghhijkklmmnoppqrrstuuvwwxyzzABBCDEEFGGHIJJKLLMNOOPQQRSTTUVVWXYYZ#!$%&*()-+01123345667889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