化工表面工程(1-2)72087.ppt

化工表面工程 侯文涛 1 表面防蚀处理的主要任务 2 金属表面的预处理 3 电镀原理 4 金属电镀工艺 5 化学镀（自催化沉积） 6 热喷镀与热浸镀 7 表面转化 8 表面涂装 9 涂覆层性能的检测方法 参考书目： 1、侯文涛编，《耐蚀表面处理技术》 山东大学。 2、曲敬信等编，《表面工程手册》，化学工业出版社。 3、谭昌瑶等编，《实用表面工程技术》，新时代出版社。 4、胡德昌编，《金属结构与抗蚀》，宇航出版社 5、卢燕平编，《金属表面防蚀处理》，冶金工业出版社 6、陈正均编，《耐蚀非金属材料及应用》，化学工业出版社 《化工表面工程》 (1-2) 侯文涛 1 表面防蚀处理的主要任务 1.1 金属的腐蚀 金属的腐蚀是指金属在周围介质（环境）的作用下，由于化学变化、电化学变化（或物理溶解）而产生的破坏或变质。 更广泛的材料腐蚀就是指材料在周围介质（环境）的作用下而产生的破坏与变质。材料包括了金属材料和非金属材料，如混凝土、陶瓷、塑料、橡胶等。例如塑料会由于光的老化作用或化学溶剂的溶解而产生破坏；例如金属会被另一种熔融金属侵蚀（液态金属腐蚀）。 另外，在物理、机械、射线、电流和生物的伴随作用下材料的腐蚀会加速。 1.1.1 金属的腐蚀过程 腐蚀体系：金属材料＋环境介质； 腐蚀过程：金属材料＋腐蚀介质＝腐蚀产物。 腐蚀过程至少包括三个基本过程：（1）通过对流和扩散作用使腐蚀介质向界面迁移；（2）在相界面上进行反应；（3）腐蚀产物从相界面迁移到介质中去或在金属表面形成覆盖层。 腐蚀过程的特点：（1）腐蚀所造成的破坏一般先从金属表面开始，然后伴随着腐蚀过程的进行向内部扩展，并使金属的性质和组成发生改变；（2）金属材料的表面状态对腐蚀过程的进行有显著的影响。 1.1.2 金属腐蚀的分类与破坏形态 1.1.2.1 金属腐蚀的分类 根据腐蚀过程的特点，金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 根据腐蚀环境的特点，金属腐蚀可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、酸碱盐的腐蚀等等。 根据腐蚀破坏的形态，金属腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀。 另外，金属腐蚀还可分为高温腐蚀与低温腐蚀；干腐蚀与湿腐蚀等等。 1.1.2.2 金属腐蚀的破坏形态 （1）全面腐蚀： 腐蚀分布在整个金属表面，可以是均匀的，也可以是不均匀的。 （2）局部腐蚀： 腐蚀主要集中于金属表面的某些特定区域，而其它金属表面则几乎未被破坏。局部腐蚀主要有以下类型：电偶腐蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、孔（点）蚀、应力腐蚀破裂、疲劳腐蚀、氢脆、选择性腐蚀等等。 1.2表面工程的内容和主要任务 1.2.1 防蚀处理的主要途径 金属材料方面——根据腐蚀环境选择合适的耐蚀材料；提高金属成分及组织的均一性；金属的耐蚀合金化处理和复合材料的研究与开发。 环境方面——去除介质中的有害成分；降低气体介质中的水分；调节介质的pH值及缓蚀剂保护。 界面方面——采用电化学保护和表面防蚀处理（表面工程） 。 1.2.2 金属腐蚀破坏与破坏的事例 （1）化工生产中金属管路的腐蚀与防护 采取的防护措施有缓蚀剂保护、阴极保护和非金属涂层保护。 （2）油气管道的腐蚀与防护 （3）油罐内壁防腐蚀问题探讨 （4）不锈钢工艺管线外表面防腐蚀保护 （5）喷锌在新立城水库闸门防腐中的应用（何亚东，孟凡义.吉林水利，2004，（11）） （6）船舶腐蚀及其防腐 （7）含硅有机－无机复合涂层对铝合金的保护作用 （8）航空铝合金防腐保护研究进展 （9）耐候钢及其表面处理技术的开发 （10）气柜腐蚀原因分析及防护措施 （11）油气田CO2腐蚀的防护技术研究 1.2.3 表面防蚀处理 (1) 表面防蚀处理 就是用各种方法在金属表面上施加保护层的总称。 (2) 耐蚀保护层的作用 把金属材料与腐蚀性环境隔开。 (3) 耐蚀保护层的基本要求 ①耐蚀、高硬度、耐磨； ②结构紧密、完整、孔隙率小； ③与底层金属结合牢固、粘结力好； ④分布均匀且有一定的厚度。 (4) 耐蚀保护层的分类 ① 金属涂覆层 用耐蚀性较强的金属或合金在容易腐蚀的金属表面上形成的保护层，习惯称为镀层。镀层与基体金属形成电偶时的极性可分为阳极性镀层和阴极性镀层。阳极性镀层的电位比基体金属的电位更负，起牺牲阳极保护，镀层的完整性不是决定性的因素，镀层越厚，保护作用越大；阴极性镀层的电位比基体金属的电位更正，其保护作用则取决于镀层的孔隙率，孔隙率越低，保护作用越大。 ② 非金属涂覆层 用有机高分子材料（油漆涂料、玻璃钢、橡胶等）以及无机材料（陶瓷、化合物、珐琅等）在金属表面上形成的保护层。这类保护层主要是起机械阻挡作用。 (5) 表面