金属的腐蚀与防护eduwest.ppt

腐蚀的危害 大量优质原料泄露 大量的金属需要回炼 背景 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3.5％～4.2％，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? 金属腐蚀的定义: 金属材料与环境相互作用,在界面发生的化学,电化学和（或）生化反应而被破坏的现象 金属腐蚀的本质 金属本身失去电子变成阳离子的过程（发生氧化反应）： M – neˉ=== M 比如： 1、钢铁生锈： 铁锈的主要成分：Fe2O3·XH2O 2 、铜器表面生成铜绿： 铜绿的主要成分：Cu2(OH)2CO3 按腐蚀环境分 腐蚀的分类 按作用机理分 化学腐蚀 定义：金属与介质发生纯化学作用而引起的金属损耗 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 如喷气发动机,火箭及原子能工业设备在高温下同干燥气体作用,金属在某些液体(如CCl4，CHCl4等非水溶剂)中的腐蚀. 电化学腐蚀 生物腐蚀 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 (1)由于生物体摄取食物而加速金属的腐蚀. (2)生物体的代谢产物加速金属的腐蚀. (3)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. 金属腐蚀的防护 一. 改善金属的本质 二.形成保护层 三.缓释剂法 四. 电化学保护法 一、改善金属的本质 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。 加入Cr，Ti，V等元素可防止腐蚀，铜合金 铅等在稀盐酸 稀硫酸中是相当耐腐蚀的。当含Cr 18%，Ni 8%不锈钢在大气，水和硝酸中极耐腐蚀。 4.金属保护层 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，如Zn、Sn、Pb和A1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抗高温氧化等。 二、形成保护层 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 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。 1.非金属保护层 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，可达到防腐蚀的目的。 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功能。搪瓷是含SiO2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、仪器等工业部门和日常生活用品中。 2.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 3.金属的磷化处理 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 μm～20 μm，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。 4. 金属的氧化处理 将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5 μm～1.5 μm的蓝色氧化膜（主要成分为Fe3O4），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、细钢丝等常用发蓝处理。 三、缓蚀剂法 缓释剂：加入到介质中能明显抑制金属腐蚀的少量物质 四、电化学保护法 1﹑牺牲阳极的阴极保护法 2﹑外加电流阴极保护法 1