9金属耐蚀性与防护教案.ppt

防腐蚀结构设计 ? 应力集中 ? 局部过热 ? 液体流动的停滞 ? 固体颗粒的沉积和聚集 ? 电偶电池的形成 防蚀结构设计 金属腐蚀的防护方法 1. 电化学保护 2. 缓蚀剂保护 3. 金属表面覆盖层 4. 金属的转化膜保护 Fe-H2O体系电位-pH图 电化学保护 ? 电化学氧化还原反应， 与溶液中离子浓度有 关，还与溶液的pH值有 关 ? 电位-pH图 – 通过外加电流或电位增加（或降低）金属在电 介质溶液中的电极电位 – 对被保护金属进行阳极或阴极极化 – 使金属钝化或抑制阴极过程中阳极反应的进行 – 减小其电化学腐蚀速度 电化学保护 ? 电化学保护 阳极保护和阴极保护 ? 阳极保护 – 通过外加电位，升高金属电极电位 – 阳极电流阴极电流，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，使 金属钝化 – 阴极过程受到抑制或停止 ? 阴极保护 – 通过外加电流或电位，降低金属的电位 – 金属以阴极过程为主 – 阳极过程受到抑制后停止 阴极保护 ? 阴极电流的来源 – 直流电源 – 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 阴极保护的基本原理 ? 未加阴极保护前，金属腐蚀 微电池的阴阳极极化曲线相 交于S电，对应腐蚀电位 φcorr，腐蚀电流Icorr ? 外加阴极电流使金属电位降 至A点（电流流出，电子流 入） ? 阴极电流增加至C，金属阳 极腐蚀电流下降至B，外加 电流相当于BC段 阴极保护的基本原理 ? 阳极腐蚀电流IBIcorr ? 外加阴极极化后，金属本身 的腐蚀电流减少，金属得到 部分保护 ? 如果外加阴极电流继续增大 至D，使腐蚀电位降至阳极 起始电位φa ? 腐蚀电流＝0 ，金属得到了 完全阴极保护 阴极保护的基本原理 ? 最小保护电位 使金属腐蚀停止时所需达 到的最小电位值 ? 最小保护电流密度 金属腐蚀速度降到最低程 度所需的最小电流密度值 应用阴极保护的基本条件 ? 电流回路的要求： 介质导电－形成电流的回路 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： 易于阴极极化－否则电能消耗大 ? 材料方面的要求： 钝化金属不采用 两性金属不采用 ? 金属设备和构件的形状结构的要求： 简单(阳极数量有限)，避免出现“遮蔽现象”，出现局部保 护不足和过保护现象 阳极保护 ? 被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连 ? 在一定的电解质溶液中，将金属进行阳极极化至 一定电位 ? 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 ? 阳极极化使金属的表面形成钝化膜 阳极保护 lgi E Etp Epp Ep 缓蚀剂保护 ? 通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度 的物质以保护金属的方法 ? 特点：设备简单，使用方便，投资少，收 效快 ? 应用：石油、化工、钢铁、机械、动力和 运输部门 缓蚀剂的缓蚀作用机理 ? 缓蚀剂对腐蚀介质的作用 – 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：锅炉水中加入少量强还原剂物质，如亚 硫酸盐，与溶氧还原反应，抑制金属腐蚀 SO2-+O2→SO42- 　 缓蚀剂的缓蚀作用机理 ? 缓蚀剂对金属本身的作用 1. 氧化膜型缓蚀剂 2. 沉淀膜型缓蚀剂 3. 吸附膜型缓蚀剂 缓蚀剂对金属本身的作用 ? 氧化膜型缓蚀剂（钝化剂） – 缓蚀剂本身作为氧化剂，使金属表面形成钝态氧 化膜，减缓金属腐蚀 – 铬酸钠在中性水溶液中，使铁氧化成γ-Fe2O3，并 与还原产物Cr2O3一起形成氧化物保护膜 Fe + 2 Na 2 CrO 4 + 2 H 2O → Fe 2 O3 + Cr2 O3 + 4 NaOH 缓蚀剂对金属本身的作用 ? 沉淀膜型缓蚀剂 – 沉淀膜可以由缓蚀剂的相互作用形成，也可以由 缓蚀剂与腐蚀介质中存在的金属离子作用形成 – 沉淀膜的厚度大于钝化膜，电阻大，隔离腐蚀介 质，抑制金属的腐蚀 – 中性含氧的水溶液中，硫酸锌对铁的缓蚀作用： 阴极反应生成的氢氧离子与锌离子反应生成氢氧 化锌沉淀膜 缓蚀剂对金属本身的作用 ? 吸附膜型缓蚀剂（大多是有机缓蚀剂）： – 通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附或化学 吸附