金属腐蚀的防护与利用

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1、钢铁具有优良的机械性能。普通碳钢在大气中容易腐蚀，在湿热、海洋环境中更易腐蚀。普通钢铁不保护，并没有应用价值。钢铁防腐蚀措施能使钢铁及许多金属以可接受的成本，在工业上广泛应用，构成现代工业文明。一、金属材料的耐蚀性①隔离层设计金属构件时，应避免两种电极电势差大的金属直接接触。需要装配在一起时，应加隔离层：喷绝缘漆，衬塑料或橡胶垫；铝合金与钢铁组合时，铝合金表面阳极氧化，钢铁件镀锌后使用。②选择适当金属材料接触一般性溶液的，可使用镍、铜。接触氧化性性溶液的，可使用钛、钽。不锈钢是铁合金，含铬11.5～30%,镍≤22%。不锈钢在氯化物

2、介质或做应力构件时，还不如普通的碳钢。③替代金属的材料橡胶、塑料的强度和硬度低，不耐高温。陶瓷的耐蚀性和耐热性高，但太脆。石墨的耐蚀性、导电性和导热性好，但脆。木材腐蚀环境一般不用。二防止介质对材料的腐蚀1隔绝介质与材料的接触采用覆盖层，将金属或合金与周围的介质隔离开，达到防腐蚀的目的。常用的钝化保护膜有氧化膜和磷化膜。特点：膜薄（0.5-1.5μm）；有一定的防腐效果。反应：FeNaNO2+NaOHNa2FeO2FeNaNO3+NaOHNa2Fe2O4—Fe3O4条件：145-150℃①钢铁发蓝或发黑生成致密的蓝黑色四氧化三铁膜。

3、钢铁零件放入高浓度的氢氧化钠和硝酸钠或亚硝酸钠混合溶液中，在140～150℃处理得到的。发蓝过程中不产生氢气，避免氢脆，用于弹簧表面的处理。因在湿气中防腐蚀性差，处理后涂防护油。②磷化目前钢铁防腐蚀费用的三分之二用于形成漆膜，来保护钢铁。磷化自从二十世纪三十年代以来，作为涂料底层在工业上广泛应用。磷酸和磷酸二氢盐（如锰、锌、铁盐）溶液（pH=4）在一定温度下处理金属工件.金属与氢离子反应，消耗工件表面的氢离子，使工件表面pH上升，沉积一层磷酸盐覆盖层，称为磷化膜。常磷化的金属有钢铁、锌和铝合金，主要用于钢铁和镀锌板。锰盐磷化膜较厚，

4、起减磨润滑作用，采用磷酸二氢铁锰盐，俗称马日夫盐。反应：FeH3PO4，Zn(NO3)2Zn3(PO4)2.xH2OM3(PO4)2.xH2O其中M是Mn2+、Zn2+、Fe3+条件：一般50-70℃锌盐磷化因使漆膜的附着力和防腐蚀性都得到了提高，目前得到广泛应用。锌的浓度较高，则沉积出水合磷酸锌；锌的浓度低，析出的为水合磷酸锌铁。锌盐磷化膜的机理。具体表现为：磷化膜层与基体金属和有机漆膜结合很好；减小涂层下的腐蚀电流；抑制氧和水的扩散。③金属保护层电镀的原理：阳极溶解，阴极沉积出金属。过程:去污除油；再酸洗去氧化层，露出金属；选择

5、电镀液；目前工业上电镀的主要品种是镀锌、镀镍。电镀占防腐业务量的约三分之一。镀锌约占电镀业务量的一半，主要用于保护钢铁。装饰性电镀为镀镍，有铜-铬-镍体系、二层镀镍体系和三层镀镍体系，如一些自行车的车轮圈、车把等处。我们的镀锌实验采用目前应用最多的氯化钾光亮镀锌。阴极为待镀的零件，阳极为锌棒。镀液为氯化锌、氯化钾溶液。由硼酸构成饱和溶液，形成缓冲溶液，维持pH=4。光亮剂是一些有机化合物。2改善环境气体介质易腐蚀的仪表、器件等封到一个小环境中，采用干燥剂来保护。常用含氯化钴的硅胶作干燥剂，靠颜色变化来指示干燥剂的干燥能力。硅胶变为粉

6、红时，表示已经没有吸附能力，需要加热再生。在密封装置中使用干燥剂或直接充入干燥空气，控制相对湿度在35%以下，金属不易生锈，非金属不易发霉。采用空调设备除湿，使整个库房的湿度控制在规定的范围内。在密封装置中，可以采用充入氮气，或去氧封存。3控制和改善环境液体介质发电厂的锅炉、管道等发生吸氧腐蚀，给水加热煮沸，可以除去水中的溶解氧。加入联氨（肼）除氧，同时还可除氧化皮。缓蚀剂：在腐蚀性溶液中减轻金属的腐蚀。缓蚀剂分为无机物和有机物。AsCl3、SbCl3等在阴极区被还原，还原产物(As、Sb)沉积于阴极区，使氢离子难反应。K2Cr2O

7、7,亚硝酸钠等使生成金属钝化膜，减缓腐蚀。有机缓蚀剂中需要含有孤对电子原子(S、N等)或不饱和π键(炔基)基团，都能与金属原子的d轨道形成d-d，d-π配位键，吸附于金属表面。有机缓蚀剂的疏水性基团在金属表面指向溶液作定向排列，形成单分子层疏水薄膜，抑制金属溶解。三电化学保护法⑴阴极保护法：牺牲阳极法用活泼的金属（如Zn、Al）作阳极，使被保护金属成为阴极。把被保护金属与直流电源负极连接，被保护金属成为阴极。外加电流法四化学腐蚀的利用1阳极氧化，主要用于铝合金。金属挂在电解池的阳极上，用酸边溶解，边生成氧气，把金属氧化成其氧化物。膜

8、厚：未氧化前，铝上氧化膜的厚度0.01～0.05μm，太薄，保护性不够。硫酸阳极氧化后3～5μm。氧化膜靠近基体金属一边是厚度仍为0.01～0.05μm的纯氧化铝；靠近电解液一边是由酸蚀形成的多孔的氧化膜，由氧化铝和一水合氧化铝构成。