材料的腐蚀与涂装防护技术

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1、材料的腐蚀与涂装防护技术1前言材料腐蚀，特别是钢铁的腐蚀是全世界面临的一个严重问题。腐蚀不仅消耗了人们创造的宝贵财富，而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。据报道，全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍，占各国国民生产总值（GNP）的2%～4%。我国腐蚀损失占国民生产总值（GNP）4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的25%～30%。生产设备的腐蚀经常导致工厂停产停车，劳动生产率低、成本上升，甚至发生火灾、爆炸等安全事故。美国挑战者航天飞机在升空几分钟后爆炸，原因就在于燃烧管腐蚀，

2、这是一个很惨痛的教训。为了防止腐蚀，人们创造了各种各样的防腐蚀办法、其中涂层防腐更为活跃。防腐蚀是有代价的抗争过程，且重在防护。电化学防护技术中的"外加电流"和"牺牲阳极"就非常贴切地表明了防腐就是附加条件或牺牲某种替代材料。防腐涂料和涂层技术，实际就是寻找可以身先士卒地与介质环境抗争的涂层材料，来替代金属表面，使金属退居二线"，进而保全金属构件或设备的整体及其正常运作。总之，人们致力于防腐技术研究的目的绝不是而且也不可能消除腐蚀，而在于选择付出较小的代价保护高出金属本身价值许多倍的设备、构筑屋或工程设施。金属腐蚀的定义:简单地说就是金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属在腐

3、蚀过程中所发生的化学变化，从根本上来说就是金属单质被氧化形成化合物。这种腐蚀过程一般通过两种途径进行：化学腐蚀和电化学腐蚀。2腐蚀的机理金属都存在着腐蚀与防护的问题，钢铁的腐蚀原理与其它金属有许多共性，而且钢铁是最常用的金属材料，所以在讨论金属腐蚀原理及其防护时，往往以钢铁为主要研究对象。根据腐蚀因素、腐蚀环境和腐蚀表面状态、金属腐蚀的机理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和多因素腐蚀。2.l化学腐蚀金属的化学腐蚀是金属在干燥气体（如氧、氯、硫化氢等）和非电解质溶液中进行化学反应的结果。化学反应作用引起腐蚀，在腐蚀过程中不产生电流。金属的化学腐蚀只在特定的情况下发生，不具普遍性。例如：金属的氧

4、化3Fe+2O2=Fe3O4。2.2电化学腐蚀金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。还原剂通过闭合外电路将失去的电子转移给氧化剂，氧化剂从而得到电子。所以说氧化剂不是直接得到电子的。电化学腐蚀就是氧化剂和还原剂构成了一个原电池，铁的锈蚀大部分都是电化学腐蚀，由于铁的表面潮湿，构成电解液，铁作为原电池的负极提供电子，铁中的杂质（如碳）作为正极

5、，氧化剂为氧气或是H+。这样形成了无数个小的原电池。一般由于构成了原电池，电化学腐蚀比化学腐蚀速度更快。铁为副族元素，其金属活动在“钾钙钠镁铝锌*铁锡铅（氢）铜汞银铂金”中在氢的前面，属于较活泼金属。在空气中能在有氧，水，二氧化碳的条件下较快腐蚀，因为这是发生化学腐蚀，碳酸条件下更容易。若铁与排在它后面的金属或能导电非金属接触并有电解质条件下形成原电池，腐蚀将更快。生成比较复杂的化合物如：FeO.Fe2O3.nH2O.mCO2而铁锈能使电解质更容易深入内部与铁接触另一方面电化学腐蚀更快，所以一般开始生锈的铁制品腐蚀的更快。化学腐蚀与电化学腐蚀共同点：M–xe=Mx+不同点：(1)金属与氧

6、化剂直接得失电子，不利用原电池原理得失电子。(2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随电流的产生。(3)金属被氧化，活泼金属被氧化。2．2．1电化学腐蚀典型类型(以钢铁为例)A析氢腐蚀(酸性较强的溶液)负极:Fe–2e-=Fe2+正极:2H++2e-=H2↑总式：Fe+2H+=Fe2++H2↑B吸氧腐蚀(中性或弱酸性溶液)负极:2Fe–4e-=2Fe2+正极:O2+4e+2H2O=4OH-总式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2离子方程式：Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32.3化学或电化学加机械因素的腐蚀这是多因素引起的腐蚀。由于各种

7、因素的相互作用，往往产生非常激烈的腐蚀，一般包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、空蚀腐蚀等。3腐蚀的保护防止金属腐蚀的主要方法必须从金属和介质两个方面来考虑。3.1正确选用材料并且注重加工工艺材料的保扩是一项综合工程，是生产的一个重要组成部分，需要多方面的配合和各个环节的衔接。在设备和工程材料选择方面，在满足生产主要技术、工艺和经济指标的前提下，应尽可能使用在给定的腐蚀条什下稳定性好的材料。如：在H2S04溶液贮槽中采用衬金属铅和陶瓷材料：在建