耐高温防腐涂料防腐机理分析

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1、耐高温防腐涂料防腐机理分析------志盛威华防腐涂料研发部耐高温腐蚀是指材料在高温下与环境介质发生化学或电化学反应，导致材料变质的现象称为高温腐蚀（HighTemperatureCorrosion）。高温又是指对高于金属指再结晶温度以上，即大约在0.3～0.4倍材料熔点以上的温度，大体上温度要在380℃以上的高温环境。耐高温抗腐蚀涂料是指涂层耐高温，抗氧扩散，抗腐蚀介质扩散，封闭效果好，抗腐蚀，能很好的保护基体不被氧化腐蚀。文中指的耐高温防腐涂料测试是以北京志盛威华公司耐高温防腐涂料，数据具有针对性，数据不代表其他耐

2、高温防腐涂料数据。耐高温腐蚀方式主要是氧化腐蚀为主，兼顾其他腐蚀。高温腐蚀的机理是取决于液体介质和固态金属之间的作用：物理溶解，化学腐蚀，电化学腐蚀大体三种腐蚀，腐蚀的介质是单质（O2、Cl2等），非金属化合物（H2O、CO等），金属氧化物（MnO3、V2O5等），金属盐（NaCl、Na2SO4等）和腐蚀性固态颗粒冲刷下的腐蚀等。变形金属加热时组织和性能变化示意图志盛威华多年高温防腐涂料研发过程中发现，氧化腐蚀是高温腐蚀中最常见的一种形式，热力学表明，几乎所有的金属（除Pt、Au等）在大气环境中都有自发发生氧化的倾向，

3、氧化的损耗占钢产量的7～10％，高温腐蚀涉及的范围很广新的高科技时代，为提高效率，许多装备要提高运行温度，许多新技术需要在高温下实现，如：锅炉、反应釜、内燃机、涡轮发动机等，特高温环境多集中在冶金、石油、航空航天等部门设备部件上。金属高温氧化的热力学基础公式热力学数据表明，自然界中绝大多数金属氧化物的DG均为负值，即使在常压条件下PO2=2.13×104Pa,注意除以标准大气压P0下，DG比DGØ稍正，但仍为负值。常态下，氧化反应的随温度升高有由负向正变化的趋势，即金属自发氧化的趋势随温度上升而减小，这与人们的直觉相反

4、，然而这正是金属冶炼要在高温下进行的热力学依据。常温下绝大多数金属氧化物的分解压远小于大气中氧的分压，即在此状态下金属都有自发氧化的趋势随着温度的升高，金属氧化物的分解压增大，金属自发氧化的热力学趋势减小，调节体系氧分压能够改变金属的自发氧化热力学倾向，根据这一原理可以实施金属的可控气氛热处理。金属高温腐蚀标准吉布斯自由能－温度关系图金属高温氧化的基本过程分为两个方式，物理吸附阶段：O2向O2/MO界面扩散，发生物理吸附，其吸附热<25J/mol。化学吸附阶段：O2分解成原子氧，发生化学吸附变成O-，最终形成O2-在M

5、O/M界面，金属M电离成M2＋。耐高温腐蚀为了维持反应的进行，必须有两种迁移O2-和M2＋通过氧化膜的迁移，迁移的存在形式通过晶格扩散，T较高，通过晶界扩散，T较低，同时通过晶格、晶界扩散，如Ti、Zr等在中温区（400～600℃）长时间氧化时。金属在高温下氧化反应速率通常以单位时间内氧化膜的生长厚度表示（dy/dt），高温下的金属氧化的动力学曲线大致遵循直线、抛物线、立方、对数及反对数五种规律。高温下金属氧化时，若不能生成氧化膜，或在反应期间形成气相或液相产物而脱离金属表面，则氧化速率恒定不变（k），由形成氧化物的化

6、学反应所决定。金属高温下氧化的规律，多数金属和合金的氧化动力学曲线为抛物线。原因是生成致密的氧化膜，氧化速率与膜厚成反比，反应受扩散控制。n<2，氧化的扩散阻滞并非与膜厚的增长成正比，如：应力、孔洞、晶界对扩散的影响。n>2，扩散阻滞作用比膜增厚所产生的阻滞更严重，如：掺杂等因数。以上综述，耐高温涂层的温度要高，涂层要致密，抗腐蚀性药强，北京志盛威华公司的ZS-811耐高温防腐涂料耐温1700℃采用了志盛威华特制硅--氧--炭合成高温无机再改性溶液和超微无机聚合物片状金属氧化物作为填料，涂层高达耐温1800℃，涂层受热

7、高温后溶液和填料晶格发生交联，致密玻璃相状态，高温下Tg相界稳定，可以有效防止氧化介质的侵入，避免氧化晶格产生。涂料涂层耐酸耐碱性好，硬度高，硬度高，涂层可以长期耐明火烧烤，在炙热的火中防氧化防腐效果好。抗氧的扩散可以达到90%以上，ZS-811耐高温防腐涂料耐温1700℃中含有大量抗老化耐腐蚀因子和OH活性基团，它与填料中的活性组分及钢铁、或是其他材质活性表面快速交联反应，生成三维结构的无机聚合物防腐涂层，将涂层与基体连成一体，形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热高温防腐涂层，特别适用于工作在高温，腐蚀环境下的钢铁

8、、或是其他材质结构的长效高温下防护。 高温火焰下的硫的腐蚀的要求更高，ZS-811耐高温防腐涂料耐温1700℃可以在高温环境中保护基体防腐腐蚀，抗氧化，致密封闭，耐磨保护等作用，涂层稳定性高，在高温环境下会与其他活性分子反应，使用寿命长。高温防腐涂料在航天航空、石油石化、冶金、电力、军队系统已广泛应用，适用于烟囱烟道、窑炉、高炉、