腐蚀 大气腐蚀.ppt

3.2 大气腐蚀 概念:材料或零件在大气环境下发生的腐蚀，由大气中的水和氧等的电化学作用引起。 大气腐蚀原理 金属置于大气环境中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的湿气膜（水膜）。当这层水膜达到20－30个分子厚度时，它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜。这种电解液膜的形成，或者是由于水分（雨、雪）的直接沉淀，或者是大气的湿度或温度变化以及其他种种原因引起的凝聚作用而形成。如果金属表面只是处于纯净的水膜中，一般不足以造成强烈的电化学腐蚀。大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体。 ■大气腐蚀的特点　 　　氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位； 　　在薄的液膜下氧容易到达金属表面，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制； 　　此外，腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。 　　空气中氧的含量约23%，是大量的也是主要的腐蚀剂，直接参与金属的腐蚀反应。 　　空气相对湿度对金属的大气腐蚀也有重要影响。 　　(相对湿度RH：空气中水蒸气含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值的百分数)。 ■大气腐蚀的类型 干的大气腐蚀：空气十分干燥，金属表面上不存在水 膜,金属的腐蚀属于常温氧化。 潮的大气腐蚀：Rh100%，在金属表面上存在肉眼 不可见的薄液膜,随水膜厚度增加,V-迅速增大。 湿的大气腐蚀：Rh≈100%，金属表面上形成肉眼可 见的水膜，随水膜厚度增加， V-逐渐减小。 大气腐蚀的影响因素 （1）气候条件：湿度、降水量、温度 、日照量； （2）大气污染物质： 　　SO2 ：能强烈促进钢铁的大气腐蚀 　　盐粒 ：溶解于金属表面水膜，增加吸湿性和导电性， 氯离子还具有强腐蚀性。 　　烟尘 ：烟尘落在金属表面，能吸附腐蚀性物质，或 者在金属表面上形成缝隙，增加水汽凝聚。 选用耐蚀金属材料 　　各种金属耐大气腐蚀性能：普通碳钢在潮湿和污染大气中很容易生锈，须使用油漆涂料之类的覆盖层进行保护。含铜、磷、铬、镍的低合金钢有良好的耐大气腐蚀性能。有色金属铝、铜、铅、锌有良好耐大气腐蚀性能，但当存在污染物质时，腐蚀速度增大。 涂料和金属镀层 　　对于机器设备和管道的外表面，构件和建筑物，最常用的防锈方法是油漆涂料覆盖层。 　　化工大气防腐蚀涂料：各种环氧树脂漆、过氯乙烯漆、乙烯漆、有机硅耐热漆、铝粉漆、聚氨酯漆等。 　　金属镀层用得较多的是钢管和部件镀锌、镉和铬。 金属制品在加工贮存和运输中的防锈 (1)降低空气湿度 (2)暂时性防锈层 　　“暂时”并不是指时间短，而是指金属制品在连续加工或使用时可以顺利地将防锈材料除去。 　　常见的防锈材料：防锈水 、防锈切削液 、防锈油和防锈脂 、防锈塑料 、 气相缓蚀剂(记为VPI或VCI)。 金属在某些环境中的腐蚀与防护 控制环境 加热空气、冷冻潮湿、惰性气体置换、加吸水剂、等手段，降低金属所处环境的相对湿度至临界湿度以下，适合于处在有限范围内的金属。 * * 重量ppm 毫克/米３ 成 分 重量％ 克/米３ 成 分 12 14 氖(Ne) 100 1172 空气 3 4 氪(Kr) 75 879 氮(N2) 0.04 0.5 二氧化碳 0.04 0.05 氢(H2) 0.70 8 水蒸汽 0.4 0.5 氙(Xe) 1.26 15 氩(Ar) 0.7 0.8 氦(He) 23 269 氧(O2) 大气的近似组成(10oC，100KPa) 毫克/升 工业区：4.8　　　　　　　　　 农村地区：2.1 氨(NH3) 内地工业区：冬天4.8，夏天2.7 沿海农村区：年平均5.4 氯化物 (空气样品) 内地工业区：冬天7.9，夏天5.3 沿海农村区：冬天57，夏天18 氯化物 (雨水样品) 春季测量数字 工业区：冬天250，夏天100 农村地区：冬天60，夏天15 尘粒 工业区：1.5~90　　 城市地带：0.5~1.7 农村地区：0.15~0.45 硫化氢(H2S) 大约为SO2含量的10％ 二氧化硫(SO3) 工业区：冬天350，夏天100 农村地区：冬天100，夏天40 二氧化硫(SO2) 典型浓度，微克/米３ 杂 质 大气的次要成分(杂质) 金属在某些环境中的腐蚀与防护 金属在某些环境中的腐蚀与防护 Ⅰ:干的大气腐蚀 δ=10~100? Ⅱ:潮的大气腐蚀 δ=100? ~1?m Ⅲ:湿的大气腐蚀 δ=1