腐蚀与防护10课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属腐蚀的防护技术,柳 伟,2010.12,2010硕士研究生课程教学,1,金属腐蚀的防护技术柳 伟2010硕士研究生课程教学1,金属腐蚀的防护方法,耐蚀材料,电化学保护,缓蚀剂保护,金属表面涂覆层,金属的转化膜保护,2,金属腐蚀的防护方法耐蚀材料2,耐蚀材料,3,耐蚀材料3,纯金属的耐蚀性,纯金属的热力学稳定性,不同的阳极溶解反应（形成价数不同的离子）有不同的电位,纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越负，则热力学上越不稳定；,纯金属的阳极溶解反应的标准电极电位越正，则热力学上越稳定。,金属腐蚀的驱动力：腐蚀电池的电动势：,4,纯金属的耐蚀性 纯金属的热力学稳定性金属腐蚀的驱动力：腐蚀电,热力学稳定性,的一般特性,金属及其,电极反应,E,0,H,V,热力学稳定性,的一般特性,金属及其,电极反应,E,0,H,V,1热力学上很不稳定的金属,（贱金属）,，甚至在不含氧及氧化剂的中性介质中也能被腐蚀。,Lie,Ree,Rbe,Cse,Ra2e,Ba2e,Sr2e,Ca2e,Na2e,La3e,Ce3e,Y3e,Mg2e,Am3e,Sc3e,Pu3e,Th4e,Np3e,Be2e,U3e,Hf4e,Al3e,Ti2e,Zr4e,U4e,Ti3e,V2e,Mn2e,Nb3e,Cr2e,V3e,TaTa,2,O,3,Zn2e,Cr3e,Ga3e,Fe2e,3.045,2.925,2.925,2.923,2.92,2.90,2.89,2.87,2.714,2.52,2.48,2.372,2.37,2.32,2.08,2.07,1.90,1.86,1.85,1.80,1.70,1.66,1.63,1.53,1.50,1.21,1.18,1.18,1.10,0.913,0.876,0.81,0.762,0.74,0.53,0.440,2热力学上不稳定的金属,（半贱金属），,无氧时在中性介质中是稳定的，但在酸性介质中能被腐蚀。,Cd2e,In3e,Tle,Mn3e,Co2e,Ni2e,Mo3e,Ge4e,Sn2e,Pb2e,W3e,Fe3e,0.402,0.342,0.336,0.283,0.277,0.250,0.20,0.15,0.136,0.126,0.11,0.037,3热力学上中等稳定的金属（,半贵金属,），当无氧及氧化剂时，在中性和酸性介质中是稳定的。,Sn4e,Bi3e,Sb3e,Re3e,As3e,Cu2e,Te2e,Co3e,Cue,Rh2e,Tl3e,Pb4e,Hge,Age,Rh3e,0.007,0.216,0.24,0.30,0.30,0.337,0.40,0.418,0.521,0.60,0.723,0.784,0.789,0.799,0.80,4高稳定性金属（,贵金属,），在含氧的中性介质中不腐蚀，在含氧或氧化剂的酸性介质中可能腐蚀。,Hg2e,Pb2e,Ir3e,Pt2e,0.854,0.987,1.00,1.19,5完全稳定的金属，在含氧的酸性介质中是稳定的，含氧化剂时能够溶解在络合剂中。,Au3e,Aue,1.50,1.68,5,热力学稳定性金属及其E0HV热力学稳定性金属及其E0HV,金属的热力学稳定性与元素周期表所处位置的关系,对于常见的金属，在同一族中，金属的热力学稳定性随元素的原子序数增大而增加。,最活性的金属位于第1主族，其次为第2主族，其活性随原子序数的增大而增加。,6,金属的热力学稳定性与元素周期表所处位置的关系对于常见的金属，,合金化提高金属材料的耐蚀性能：,对于电化学活化溶解的腐蚀体系：,腐蚀电池的电动势(E,e,c,E,e,a,)为金属腐蚀的驱动力,通过合金化提高E,0,a、,P,a、,P,c,和R,e+ion,，对于活化溶解的阳极过程，腐蚀电流密度降低,7,合金化提高金属材料的耐蚀性能：对于电化学活化溶解的腐蚀体系：,对于活化溶解的腐蚀体系，提高耐蚀性能的原理,(a）提高合金的平衡电位；（b）增大阴极极化率；（c）增大阳极极化率；,（d）增大腐蚀体系电阻,8,对于活化溶解的腐蚀体系，提高耐蚀性能的原理8,提高金属材料耐蚀性的合金化途径,1、提高提高金属阳极反应的平衡电位E,e,a,（,即提高金属材料的热力学稳定性）：,途径：,低平衡电极电位的金属中加入高平衡电极电位的金属元素后，形成的金属间化合物或固溶体，其平衡电极电位升高，从而降低腐蚀电池的电动势，增大金属的热力学稳定性，提高耐蚀性能,塔曼定律或n8定律：,低平衡电位的金属中加入高平衡电极电位的金属，其耐蚀性能并不随所加入的高平衡电位金属的量的增加，耐蚀性能增加，而是当加入量到一定的数值之后，其耐蚀性能才可能出现大幅度增加。,通过实验规律的总结发现，高平衡电位的金属在合金中含量在n/8时，耐蚀性能可能会出现突变。,9,提高金属材料耐蚀性的合金化途径1、提高提高金属阳极反应的平衡,Ni含量对CuNi合金在氨溶液中浸泡120h后腐蚀速度的影响,10,Ni含量对CuNi合金在氨溶液中浸泡120h后腐蚀速度的影,CuAu合金在HNO,3,（90、相对密度1.3）中的腐蚀速度与Au含量的关系,11,CuAu合金在HNO3（90、相对密度1.3）中的腐蚀,合金化提高热力学稳定性的途径在实际中的应用应考虑：,由于使用大量的贵金属，导致合金价格昂贵；,两种金属的固溶度有限；,综合力学性能、加工性能,12,合金化提高热力学稳定性的途径在实际中的应用应考虑：12,2、提高阴极极化率（即阻滞阴极过程）：,该途径适用于腐蚀过程受到阴极控制的腐蚀体系,采用合金化的办法阻滞阴极去极化剂还原过程，提高阴极的极化率P,c,13,2、提高阴极极化率（即阻滞阴极过程）：13,提高阴极极化率的途径：,可通过减少阴极区的面积来实现：减少阴极性组分的数量和面积，增加阴极反应电流密度，导致阴极极化率增大。,具体方法：,提高冶金过程中合金纯净度，减少形成阴极性组分元素的含量；,热处理固溶、时效或回火,14,14,微量杂质Cu和Fe对99.992Zn在浓度为88.2g/L的H,2,SO,4,中溶解速度的影响,15,微量杂质Cu和Fe对99.992Zn在浓度为88.2g/L,微量杂质Fe对99.998Al在浓度为73g/L的HCl中溶解速度的影响,16,微量杂质Fe对99.998Al在浓度为73g/L的HCl中,对于析氢腐蚀，可通过提高析氢过电位，来提高阴极极化率，从而提高耐蚀性能,具体方法为在金属中加入析氢过电位高的元素，如Al、Pb和Hg，提高所得到合金的耐蚀性能。,合金元素对Zn在浓度为24.5g/l的H,2,SO,4,中腐蚀速率的影响,17,对于析氢腐蚀，可通过提高析氢过电位，来提高阴极极化,3、提高阳极极化率（即阻滞阳极过程）,适合于腐蚀过程为阳极控制的腐蚀体系；,通过增大阳极极化率P,a，,即降低阳极活性，阻滞阳极过程。,18,3、提高阳极极化率（即阻滞阳极过程）适合于腐蚀过程为阳,阻滞阳极过程的途径,减少阳极相的面积,基体是阴极，而第二相或合金中其它微小区域（如晶界）是阳极，减少阳极的面积，增加阳极极化电流密度，增大阳极极化率，阻滞阳极过程的进行，提高合金的耐蚀性。,19,阻滞阳极过程的途径减少阳极相的面积19,4、增大腐蚀体系的电阻,向金属中加入的某些合金元素，促使合金表面生成具有保护作用的腐蚀产物膜，从而增大腐蚀电池的离子电阻，从而降低腐蚀电流，提高金属的耐蚀性能。,该方法对对加入的合金元素和形成的腐蚀产物的要求：,1、能与基体金属形成固溶体；,2、生成的含有这些元素的腐蚀产物不易溶于腐蚀介质，且腐蚀产物的电阻较高，且致密完整。,典型的应用：低合金耐候钢:,加入的耐蚀合金元素：Cu、P、Cr以及RE等,20,4、增大腐蚀体系的电阻 向金属中加入的某些合金,特 征,提高合金耐蚀性的机理,实 例,减少体系热力学不稳定性,提高合金的热力学稳定性,用Au使Cu合金化，Cu使Ni合金化，Ni使Cr钢合金化。,增大阴极控制,减少合金阴极区的面积,提高Zn、A1、Mg、Fe等金属的纯度，可增加它们在HCl及H,2,SO,4,中的稳定性及Mg在NaCl中的稳定性。,使合金中的阴极性杂质转入固溶体，如硬铝的淬火等。,提高阴极析氢过电位,工业Zn的汞齐化；用Cd使工业Zn合金化；用Mn使Mg及Mg合金合金化；As使黄铜合金化。,增大阳极控制,提高合金阳极可钝性的合金化,Cr使Fe、Ni或FeNi合金的合金化。Ti、Nb、Ta使不锈钢合金化；铸铁中加入Si。,在合金中添加活性的阴极元素(在能钝化的条件下),加入少量的Cu、Pd、Pt使不锈钢合金化；,Pd、Pt或Ru使Ti及其合金的合金化，Pt使Nb及NbTa合金的合金化；,Pd使Pb及其合金的合金化。,减小阳极面积,减小AlMg合金第二相A1,2,Mg,3,面积；,精炼提高合金纯净度，减少晶界杂质偏析；,热处理使晶界变细；,消除应力退火。,创造具有比较完整的保护性产物覆盖膜的合金,引入能促进在合金表面形成较为紧密的保护膜的组分,Cu中加Al，Cu中加Zn，不锈钢中加入Mo以提高其对含有Cl,溶液的稳定性。在低合金钢中加入Cu，在Fe中加入Cr、Al、Si等元素。,合金化提高耐蚀性能的途径,21,特 征提高合金耐蚀性的机理实 例减少体系热力学不稳定性提,对于可发生阳极钝化的体系,除了可采用上述途径以外，还可以通过加入合金元素，使合金处于自腐蚀时，由活化转入自钝化状态，腐蚀电流密度降低。即通过加入合金元素，使合金处于自钝化状态。,途径：,1、加入合金元素后，使钝化电位区间负移，使合金处于自钝化状态；,2、加入合金元素后，使阴极极化曲线极化率降低，使合金处于自钝化状态,22,对于可发生阳极钝化的体系 除了可采用上述途径以外，,合金自钝化途径,（a）加入易钝化元素，而处于钝态；（b）加入强阴极性元素促进阳极钝化,23,合金自钝化途径23,1 加入易于钝化的合金元素,加入易钝化的合金元素，提高合金的钝化能力，使合金处于钝态。,例如：,加入易钝化的合金元素Cr的量超过12.5时，得到自钝化的钢不锈钢；,铸铁中加Si及Ni，Ti中加Mo。,加入合金元素提高合金的钝化性能是耐蚀合金化最有效的途径,具体的途径,24,1 加入易于钝化的合金元素 具体的途径24,2 加入阴极性合金元素促进阳极钝化：,对于有可能钝化的腐蚀体系（合金与腐蚀环境），加入强阴极性合金元素，提高阴极效率，使腐蚀电位正移，合金进入稳定的钝化区。,利用阴极性元素合金化提高合金耐蚀性效果显著。,25,2 加入阴极性合金元素促进阳极钝化：25,电化学保护,定义：,通过外加电流或电位，升高或降低金属在电介质溶液中的电极电位，即对被保护金属进行阳极或阴极极化，从而使金属钝化或抑制阳极反应的进行，从而减小其电化学腐蚀速度的方法,。,分类：阴极保护和阳极保护,26,电化学保护 定义：26,阳极保护和阴极保护,阳极保护：,通过外加电流，升高金属的电极电位，阳极电流高于阴极电流，金属以阳极反应为主，当电位高于致钝电位时，阳极极化曲线进入钝化区，阳极过程受到抑制或停止，金属发生钝化。,金属作为电解池系统的阳极。,阴极保护：,通过外加电流或电位，降低金属的电位，金属上的电极过程以阴极过程为主，阳极过程受到抑制，甚至停止。,金属为电解池的阴极或双金属电偶电池的阴极。,27,阳极保护和阴极保护阳极保护：27,电化学保护的发展,阴极保护：,历史较长：1824年提出设想，二十世纪的三十年代才开始应用，现在是一项商品化的保护技术。,阴极保护的应用十分普遍。,阳极保护：,历史较短：比较新的腐蚀控制技术。1954年提出可以用阳极保护技术以控制金属的腐蚀，到1958年第一次应用，目前也是商品化的保护技术。,阳极保护的应用显著小于阴极保护。,28,电化学保护的发展阴极保护：28,阴极保护,阴极电流的来源,：,直流电源或具有低平衡电极电位的金属,被保护的金属与直流电源的负极相连,外加电流阴极保护法,被保护的金属与平衡电极电位低的金属相连,牺牲阳极保护法,29,阴极保护 阴极电流的来源：29,两种阴保的实验现象,30,两种阴保的实验现象30,阴极保护的基本原理,最小保护电流（密度）,最小保护电位,31,阴极保护的基本原理 最小保护电流（密度）31,阴极保护的控制参数,最小保护电位,:,阴极保护时使金属腐蚀停止时所需达到的最正的电位值,最小保护电流密度,:,阴极保护时使金属的腐蚀速度降到最低程度所需的最小电流密度值,32,阴极保护的控制参数 最小保护电位:32,最佳保护参数,确定最佳保护电位和确定最佳保护电流密度,1、要有较高的保护效果,Z=100%,式中 V,0,阴极保护前金属的腐蚀速度；,V阴极保护后金属的腐蚀速度。,33,最佳保护参数确定最佳保护电位和确定最佳保护电流密度33,最佳保护参数,2、日常维持阴极保护的电流消耗小,保护电位低，电流密度高，保护度高，电量消耗大,平衡电量消耗和保护度之间的关系,3、防止“过保护”的产生,保护电位太负，会造成金属表面产生大量氢气，,pH,值升高，,碳钢等金属发生氢脆而破坏,金属表面涂层起泡、脱落,两性金属如铝、锌等产生碱性腐蚀,34,最佳保护参数2、日常维持阴极保护的电流消耗小34,应用阴极保护的基本条件,电流回路的要求：,1、介质导电形成电流的回路,2、具有一定介质的量，覆盖金属的表面电流分布均匀,经济性的要求：,1、易于阴极极化否则电能消耗大,材料方面的要求：,1、钝化金属不采用,2、两性金属不采用,金属设备和构件的形状结构的要求：,简单，避免出现“遮蔽现象”，出现局部保护不足和过保护现象。,35,应用阴极保护的基本条件电流回路的要求：35,外加电流阴保和牺牲阳极阴保的比较,方法,优点,缺点,外加电流法阴极保护,1.输出电流连续可调,1.需要外部电源,2.保护范围大,2.对邻近构筑物干扰大,3.,不受环境电阻率限制,3.维护管理工作量大,4.工程越大越经济,5.保护装置寿命长,牺牲阳极法阴极保护,1.不需要外部电源,1.,高电阻率环境不适用,2.对邻近构筑物无干扰或很小,2.保护电流几乎不可调,3.投产调试后可不需管理,3.覆盖层质量必须好,4.工程越小越经济,4.投产调试工作复杂,5.保护电流分布均匀、利用率高,5.消耗有色金属,36,外加电流阴保和牺牲阳极阴保的比较方法优点缺点外加电流法阴极保,外加电流阴保示例（长距离输气管线）,37,外加电流阴保示例（长距离输气管线）37,牺牲阳极法示例（城市燃气管线）,38,牺牲阳极法示例（城市燃气管线）38,带有检测装置的实际应用的阴保系统,39,带有检测装置的实际应用的阴保系统39,国外标准对最小保护电位的规定,40,国外标准对最小保护电位的规定40,41,41,重要腐蚀体系的最小保护电位及保护电位范围,42,重要腐蚀体系的最小保护电位及保护电位范围42,不同腐蚀环境下的阴保电流密度要求,43,不同腐蚀环境下的阴保电流密度要求43,不同涂覆层种类和涂覆层电阻对应的保护电流密度,44,不同涂覆层种类和涂覆层电阻对应的保护电流密度44,实际应用的牺牲阳极,45,实际应用的牺牲阳极45,牺牲镁阳极,46,牺牲镁阳极46,牺牲阳极检测站介绍,47,牺牲阳极检测站介绍47,阳极保护,在一定的电解质溶液中，理论阳极极化曲线出现钝化区的金属，不处于自钝化状态，将该金属构件与外加直流电源的正极相连，将金属进行阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，阳极过程受到抑制，金属得到了保护。,即通过外加电流使金属处于电化学钝化状态：,电化学钝化或阳极钝化,通过,阳极极化使金属的表面形成钝化膜,48,阳极保护 在一定的电解质溶液中，理论阳极极化曲线出现钝化区的,阳极保护的基本原理,49,阳极保护的基本原理 49,阳极保护的主要参数,致钝电流密度,维钝电流密度,钝化区的电位范围,50,阳极保护的主要参数 致钝电流密度50,维钝电流密度,稳定钝化区电位下的外电流密度，是使金属在给定环境条件下维持钝态所需的电流密度,维钝电流密度即金属的腐蚀电流密度，反映出阳极保护的效果,维钝电流密度反应电能消耗的大小,致钝电流密度,钝化膜的生成需要一定的电量；,51,维钝电流密度 稳定钝化区电位下的外电流密度，是使金属在给定环,钝化区电位范围,钝化区的电位范围即是在阳极保护过程中允许被保护金属的电位变化的范围。,钝化区的范围越宽，在操作运行的过程中不会受外界电位的变化造成金属的活化或过钝化，阳极保护的可操作性好。,52,钝化区电位范围 钝化区的电位范围即是在阳极保护过程中允许被保,阳极保护的应用条件,致钝电流密度不应过小，否则钝化时间比较长，容易造成金属的活化溶解,钝化电位范围不应过小：难于控制金属的电位，受外界的影响大，对外电源的要求高,维钝电流密度应小：如维钝电流密度大，金属的腐蚀速度大，阳极保护的效果不好，且电能的消耗大。,53,阳极保护的应用条件 致钝电流密度不应过小，否则钝化时间比较长,54,54,三、缓蚀剂保护,例子：,稀盐酸中浸入铁片，氢气泡出现，铁片腐蚀明显；,在体系中加入少量苯胺，氢气的析出量大大减少，铁片的腐蚀受到强烈的抑制；,苯胺是抑制盐酸对铁腐蚀的缓蚀剂，该技术即为缓蚀剂保护。,55,三、缓蚀剂保护例子：55,缓蚀剂：,一种物质，当它以适当的浓度和形式存在于环境（介质）时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。,缓蚀剂保护：,通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质，即缓蚀剂，以防止或减缓金属腐蚀的方法。,特点：,设备简单,使用方便,投资少，收效快,广泛应用于石油、化工、钢铁、机械、动力和运输部门，是十分重要的防腐蚀方法之一。,56,缓蚀剂：56,两种材料腐蚀后的宏观形貌,(状态1:介质:P,CO2,：1MPa，温度：80，流速：1.5m/s),两种材料加入缓蚀剂腐蚀后的宏观形貌,(状态1:介质：P,CO2,：1MPa，温度：80，流速：1.5m/s),L80-CS L80-1Cr,L80-CS L80-1Cr,57,两种材料腐蚀后的宏观形貌两种材料加入缓蚀剂腐蚀后的宏观,缓蚀剂的性能指标,缓蚀效率,通过测量添加和未添加缓蚀剂条件下金属的腐蚀速度来评价，确定出缓蚀剂的缓蚀效率或抑制效率。,58,缓蚀剂的性能指标缓蚀效率58,缓蚀效率的表示方法,腐蚀速率法：,对比添加和未添加缓蚀剂的溶液中金属材料的腐蚀速率，求得缓蚀效率Z。,Z=100%,v,0,为未添加缓蚀剂时金属的腐蚀速度；,v为添加缓蚀剂后的腐蚀速度；,当Z100%时，v=v,0,说明缓蚀剂的保护效率最好；,当0%Z100%时，vv,0,说明缓蚀剂有一定的保护效果；,当Z0%时，vv,0,缓蚀剂没有保护效果；,当Z v,0,缓蚀剂非但没有缓蚀作用，反而会加速腐蚀，腐蚀促进剂,。,59,缓蚀效率的表示方法 腐蚀速率法：v0为未添加缓蚀剂时金属的,缓蚀效率的表示方法,腐蚀失重法：,根据相同面积的金属材料在添加和未添加缓蚀剂溶液中浸泡相同时间后的重量值，求取缓蚀效率。,Z=100%,60,缓蚀效率的表示方法腐蚀失重法：60,缓蚀效率的表示方法,腐蚀电流密度法：,可通过测量添加和未添加缓蚀剂溶液中金属材料的腐蚀电流密度，求得缓蚀效率。,Z=100%,为未添加缓蚀剂条件下所测量的腐蚀电流密度；,为添加缓蚀剂条件下所测量的腐蚀电流密度。,61,缓蚀效率的表示方法腐蚀电流密度法：为未添加缓蚀剂条件下所测,2 缓蚀剂的后效性能,缓蚀剂的浓度由其正常使用浓度大幅度降低时，缓,蚀作用所能维持的时间；,维持的时间越长，缓蚀剂的后效性能越好，则表明,保护膜的寿命越长；,缓蚀剂能保持缓蚀能力的最低浓度来表示。,缓蚀剂的性能指标,62,2 缓蚀剂的后效性能缓蚀剂的性能指标62,根据下述性能对缓蚀剂进行综合判定：,缓蚀效率，一般要求85以上,缓蚀剂的后效性能,毒性，低毒，环保要求,浓度值，几十至几百ppm,使用成本（价格）,缓蚀剂性能的判定,63,根据下述性能对缓蚀剂进行综合判定：缓蚀剂性能的判定63,缓蚀作用机理,1、缓蚀剂与腐蚀性介质的化学反应,缓蚀剂与腐蚀性介质发生化学反应，使腐蚀性介质转变为不活泼物质,例如：,锅炉用水中的溶存氧在高温时激烈地腐蚀金属。在水中，加入少量强还原剂物质，如亚硫酸盐，可与溶溶解在水中的氧气按下式进行还原反应，减少溶液中氧气的含量，从而显著地抑制金属腐蚀。,SO,3,2,+O,2,SO,4,2,64,缓蚀作用机理 1、缓蚀剂与腐蚀性介质的化学反应 64,2、缓蚀剂对金属本身的作用,在金属的表面形成保护膜，所形成的保护膜有：,氧化膜氧化膜型缓蚀剂,沉淀膜沉淀膜型缓蚀剂,吸附膜吸附膜型缓蚀剂,65,2、缓蚀剂对金属本身的作用65,氧化膜：,缓蚀剂本身作为氧化剂或以介质中的溶解氧作氧化剂，使金属表面形成钝态的氧化膜，从而减缓金属的腐蚀，又称钝化膜型缓蚀剂（钝化剂）。,氧化膜特点：,薄而致密，与金属的结合力强，防蚀效果好,例：铬酸钠在中性水溶液中，可使铁氧化成,-Fe,2,O,3,，并与自身的还原产物Cr,2,O,3,一起形成氧化物保护膜。,66,氧化膜：66,沉淀膜：,缓蚀剂相互作用或由缓蚀剂与介质中存在的金属离子在金属表面形成防腐蚀沉淀膜的缓蚀剂。,特点：,1、厚而多孔，与金属的结合力差，缓蚀效果较差，可能形成结垢；,2、沉淀膜的厚度大于钝化膜，电阻大且隔离腐蚀介质，可以抑制金属的腐蚀。,例：中性含氧的水溶液中，硫酸锌对铁的缓蚀作用:锌离子与阴极反应生成的氢氧离子反应而生成氢氧化锌沉淀膜。,67,沉淀膜：67,吸附膜：,通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附或化学吸附作用，使缓蚀剂吸附在金属的表面，在金属表面形成吸附膜，从而阻滞金属腐蚀；,有机缓蚀剂：,均为含有氮、硫、磷和氧的基团或含有不饱和键的有机化合物；,缓蚀作用机理：,电子供给体与金属产生配位结合，形成牢固的化学吸附层。缓蚀剂分子成为电子的供给体，金属成为电子的接受体，缓蚀剂和金属表面原子间，形成配位的共价结合。,68,吸附膜：68,缓蚀剂类型,保护膜示意图,膜的保护性能,氧化膜型,薄而致密，与金属的结合力强，防蚀效果好,沉淀膜型,厚而多孔，与金属的结合力差，缓蚀效果较差，可能形成结垢,吸附膜型,与不洁净的金属表面吸附不好，在酸性介质中效果较好,69,保护膜示意图膜的保护性能氧化膜型薄而致密，与金属的结合力强，,缓蚀作用的影响因素,缓蚀剂浓度,介质温度,流速,金属材料及其表面状态的影响,金属表面的清洁度、粗糙度,70,缓蚀作用的影响因素缓蚀剂浓度 70,浓度的影响（三种情况）：,缓蚀效率随缓蚀剂浓度的增加而增加；,缓蚀剂的缓蚀效率与浓度的关系有极值；,缓蚀剂用量不足时，不但不起缓蚀作用反,而会加速腐蚀；,例如：氧化膜型缓蚀剂在加入量少时，加速腐蚀，出现局部腐蚀,71,浓度的影响（三种情况）：71,温度的影响（可分为三种不同情况）：,在较低的温度范围内缓蚀效果好，温度升高时，缓蚀效率显著下降；,温度高，吸附作用下降，增大介质与金属作用的表面积，增大了金属的腐蚀速度；,温度高，介质的扩散加快，电解质溶液电阻下降，增大金属腐蚀速度,在一定温度范围内对缓蚀效果的影响不大；,随温度升高，缓蚀效率增高。温度升高，有利于保护膜形成。,72,温度的影响（可分为三种不同情况）：72,流动速度的影响：,流速增加，缓蚀效率降低甚至促进腐蚀；,流速增加，便于缓蚀剂的均匀扩散，缓蚀效率提高；,缓蚀剂的浓度不同时，流速的影响不同；,在某些情况下，介质的运动，使缓蚀剂的缓蚀效率增大。,73,流动速度的影响：73,金属材料的影响,同一种缓蚀剂对不同的金属材料有不同的作用，不同的金属材料应选用不同的缓蚀剂；,金属表面清洁度、粗糙度,光滑的表面需要的缓蚀剂浓度较小，保护效果比粗糙表面上的好,油污及腐蚀产物不仅要消耗缓蚀剂，而且还会阻碍缓蚀剂与金属表面的接触，破坏缓蚀剂作用。,74,金属材料的影响74,四、金属表面涂覆层保护,金属表面涂覆层保护：,用耐蚀性较强的金属或非金属来覆盖耐蚀性较弱的金属，将受保护的金属与腐蚀性介质机械隔离开来，达到防腐蚀的目的。,分类：,金属涂层,非金属涂层,75,四、金属表面涂覆层保护 75,金属涂层(镀层),76,金属涂层(镀层)76,金属涂层,金属涂层：在基体材料表面形成金属或合金保护（膜）层；,金属涂层是一层或多层金属、合金或化合物膜，厚度常常为千分之几或百分之几毫米；,金属涂层使材料表面具有抗高温氧化、耐腐蚀和耐磨损等优良性能，防止或减轻材料及其制品的腐蚀，同时还能获得装饰性外观；,金属涂层是一种经济而有效的材料表面保护技术。,77,金属涂层金属涂层：在基体材料表面形成金属或合金保护（膜）层；,金属涂层可分为阳极性涂层和阴极性涂层两种,阳极性涂层：,涂层金属在介质中的电位比基体金属电位更负，则涂层为阳极，基体金属为阴极；,阳极性涂层除机械隔离保护以外，阳极性涂层对基体金属可形成牺牲阳极的阴极保护；,例如：钢上镀Zn、Cd等，阳极性涂层有一个突出优点，就是即使涂层有一些微孔，由于涂层金属本身的电化学保护作用，能使基体金属受到保护。涂层越厚，这种阴极保护作用延续越久。,78,金属涂层可分为阳极性涂层和阴极性涂层两种78,阴极性涂层：,金属涂层的电位比基体金属的电位正。,阴极性涂层的保护能力决定于它的孔隙率，孔隙率越低，防蚀效果越好；,钢上的Sn、Pb、Cu、Au等镀层都属于阴极性涂层。,79,阴极性涂层：79,金属涂层的制备方法,电镀,化学镀,渗镀,热浸镀,热喷涂,化学气相沉积（CVD）,物理气相沉积（PVD）,等。,80,金属涂层的制备方法电镀80,1、电镀涂层,电镀：,通过电解作用，使溶液中金属离子在阴极表面上还原析出而获得金属涂层；,电镀涂层的种类：,镀铬、镀锌、镀铜、镀镍、镀锡,81,1、电镀涂层 电镀：81,2、化学镀涂层,化学镀：,利用还原剂使溶液中的金属离子还原并沉积在具有催化活性的基本表面上形成的金属镀层的方法,例子：,次磷酸盐还原镍盐，得到的NiP合金涂层。,82,2、化学镀涂层化学镀：82,优点：,与电镀相比，化学镀涂层厚度均匀，针孔少；,不需要电源设备；,涂层具有特殊的化学、机械或磁性能等优点。,缺点：,成本高，溶液稳定性差，维护、调整和再生困难。,到目前为止，化学镀涂层范围包括镀镍，镀铜、镀钴及其合金，贵金属中包括银、金、钯、铂和铑等,83,优点：83,3、热浸镀涂层,将被镀件浸入熔融金属或合金中获得金属或合金涂层的方法。在基体金属与镀层金属之间形成合金层，并当被镀金属基体从熔融金属提出时，在此合金层表面附着一层熔融金属，经冷却凝固后形成镀层。,形成热浸镀层的前提条件：,被镀金属与熔融金属之间能发生溶解，通过化学反应形成化合物或通过扩散过程形成固溶体。,应用：广泛用于钢铁防蚀，所用的热浸镀涂层包括：热镀锌、铝及其合金。其中，热镀锌层属阳极性涂层，并具有良好的抗大气、淡水、海水及土壤腐蚀的性能。,84,3、热浸镀涂层 84,示例：热镀锌涂层,热镀锌用于防止钢铁制品的锈蚀，已有200多年的历史，目前仍占有重要地位；,用于热镀锌的钢铁材料，品种较多，主要有板、管、丝和带材。在全部热镀锌产品中，镀锌钢带的产量最大；,全世界生产的金属锌约有一半用于热镀锌，其中镀锌钢带所消耗的锌，约占60%以上。,85,示例：热镀锌涂层 热镀锌用于防止钢铁制品的锈蚀，已有200多,4、渗镀涂层,渗镀：,一种或几种金属元素扩散进入基体金属中而形成的合金化表层，即渗层；,渗层特点：,与金属基体构成一个整体，结合牢固，其结合强度超过电镀、化学镀层与基体金属机械结合的结合强度。,渗层具有不同于基体金属的成分和组织，可使基体表面获得特殊的性能，如抗高温氧化、耐腐蚀、耐磨损等性能。,对钢铁渗镀比较普遍，目前应用最多的渗剂元素有锌、铝和铬。,86,4、渗镀涂层 渗镀：86,5、热喷涂,热喷涂是一种使用专用设备利用热能和电能把固体材料熔化并加速喷射到构件上形成沉积层的方法。,种类：,等离子喷涂；,电弧喷涂；,火焰喷涂；,超音速喷涂 等,87,5、热喷涂热喷涂是一种使用专用设备利用热能和电能把固体材料熔,非金属涂层,88,非金属涂层88,非金属涂层,将金属制件和设备/环境界面代之以金属/非金属层/环境的界面，利用非金属材料的耐蚀和抗渗性能保护金属免受环境的侵蚀，从而延长其使用寿命；,分类：无机涂层和有机涂层,根据金属制件和设备的特性、腐蚀环境及生产过程的特点，可以选择不同种类、不同厚度的耐蚀非金属涂层；,特点：防护效果好、适应性广，使用灵活、施工方便简单等特点，广泛用于各行业的金属构件的腐蚀防护。,89,非金属涂层将金属制件和设备/环境界面代之以金属/非金属层/环,无机涂层,陶瓷、玻璃、搪瓷、石墨；,金属防腐蚀的重要手段,90,无机涂层陶瓷、玻璃、搪瓷、石墨；90,有机涂层,涂料涂层,塑料涂料,硬橡皮覆盖层,防锈油脂,91,有机涂层涂料涂层91,涂料涂层,涂料俗称油漆，油漆涂层,涂料的组成：,成膜物质：作为涂料的基础，粘结其他组分，牢固富着于被涂物的表面，形成连续的固体涂膜；,颜料及固体填料：着色、遮盖、装饰作用；,分散介质：使涂料分散成粘稠的液体，调节涂料的流动性、干燥性和施工性；,助剂：改善涂料制造、储存、使用中的性能。,92,涂料涂层 涂料俗称油漆，油漆涂层92,塑料涂层：,将塑料粉末喷涂在金属表面，经加热固化可形成塑料涂层；,硬橡皮覆盖层硬：,在金属表面覆盖硬橡皮，耐酸和碱,缺点加热后易于老化变脆，50以下使用,防锈油脂：,用途：用于机械加工过程中工序间对加工金属零件的暂时保护。,组成：基础油、油溶性防锈剂及其它辅助剂组成,通过采用不同组成的防锈油脂，可以适应各种不同的工作条件下防止零件锈蚀的需要。,93,塑料涂层：93,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量,Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be,写在最后,94,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写,谢谢你的到来,学习并没有结束，希望大家继续努力,Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,95,谢谢你的到来演讲人：XXXXXX 95,