当金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)和周围介质接触时,由于发(fa)生(sheng)化学和电(dian)化学作用而引起的(de)(de)破坏(huai)叫做金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)。从热力学观点看,除少数贵金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)(如au、pt)外,各(ge)种金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)都有转(zhuan)变成(cheng)(cheng)(cheng)离子的(de)(de)趋势,就是说(shuo)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)是自发(fa)的(de)(de)普(pu)遍存(cun)在的(de)(de)现象。金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)被腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)后,在外形、色泽以(yi)及(ji)机械(xie)性(xing)(xing)能方(fang)面都将发(fa)生(sheng)变化,造成(cheng)(cheng)(cheng)设备破坏(huai)、管(guan)道泄漏(lou)、产(chan)品污染(ran),酿成(cheng)(cheng)(cheng)燃烧或爆炸等恶性(xing)(xing)事故以(yi)及(ji)资源和能源的(de)(de)严(yan)重(zhong)浪费,使(shi)国民经(jing)济(ji)受(shou)到(dao)巨大的(de)(de)损(sun)(sun)失(shi)(shi)。据估计(ji),世界各(ge)发(fa)达国家每(mei)年(nian)因(yin)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)而造成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)经(jing)济(ji)损(sun)(sun)失(shi)(shi)约占其国民生(sheng)产(chan)总(zong)值3.5%~4.2%,超过每(mei)年(nian)各(ge)项天灾(zai)(火(huo)灾(zai)、风灾(zai)及(ji)地(di)震等)损(sun)(sun)失(shi)(shi)的(de)(de)总(zong)和。有人甚(shen)至估计(ji)每(mei)年(nian)全世界腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)报废和损(sun)(sun)耗(hao)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)约为1亿(yi)吨!因(yin)此,研(yan)究腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)机理,采取防护(hu)(hu)措施,对经(jing)济(ji)建设有着(zhe)十分重(zhong)大的(de)(de)意义(yi)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)防腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)的(de)(de)方(fang)法很多,主要有改善(shan)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)的(de)(de)本质,把被保护(hu)(hu)金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)与腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)介质隔开(kai),或对金(jin)(jin)(jin)属(shu)(shu)进行表面处理,改善(shan)腐(fu)(fu)(fu)蚀(shi)环境以(yi)及(ji)电(dian)化学保护(hu)(hu)等。
天马产品导(dao)航:
(1)改善金属的本质(zhi)
根据不(bu)同(tong)的(de)用途选择不(bu)同(tong)的(de)材料组成(cheng)耐(nai)蚀(shi)合(he)金,或在金属中添(tian)加合(he)金元素,提高其耐(nai)蚀(shi)性(xing),可以(yi)防止或减缓金属的(de)腐蚀(shi)。例如,在钢中加入镍制(zhi)成(cheng)不(bu)锈(xiu)钢可以(yi)增强(qiang)防腐蚀(shi)能力。
(2)形(xing)成(cheng)保护层
在金(jin)属表(biao)面覆盖各种保(bao)(bao)护层,把被保(bao)(bao)护金(jin)属与(yu)腐蚀(shi)性介质隔开,是(shi)防止(zhi)金(jin)属腐蚀(shi)的(de)(de)有(you)效方法(fa)。工业上普遍使用的(de)(de)保(bao)(bao)护层有(you)非金(jin)属保(bao)(bao)护层和金(jin)属保(bao)(bao)护层两大类(lei)。它们是(shi)用化(hua)学(xue)方法(fa),物理方法(fa)和电化(hua)学(xue)方法(fa)实现(xian)的(de)(de)。
①金(jin)属(shu)的磷化处(chu)理(li)
钢铁(tie)制(zhi)品去油(you)、除(chu)锈后(hou),放入(ru)特定(ding)组成的(de)磷酸盐(yan)(yan)溶液中浸泡,即可在(zai)金属表面形成一层不溶于水的(de)磷酸盐(yan)(yan)薄膜,这(zhei)种过程叫做(zuo)磷化处理。
磷化膜(mo)呈暗(an)灰色(se)至黑灰色(se),厚度一般为(wei)5μm~20μm,在(zai)大气中有较好的耐(nai)蚀(shi)性。膜(mo)是微孔结构,对油(you)漆(qi)等的吸附能力强,如用作油(you)漆(qi)底层,耐(nai)腐(fu)蚀(shi)性可(ke)进一步提高。
②金属的氧(yang)化处理
将(jiang)钢(gang)铁(tie)制品加(jia)到(dao)naoh和(he)nano2的混合溶(rong)液中,加(jia)热处理,其表面即可形成一层(ceng)厚度(du)约为(wei)0.5μm~1.5μm的蓝色氧(yang)化膜(主要成分为(wei)fe3o4),以达到(dao)钢(gang)铁(tie)防腐(fu)蚀的目的,此过程称(cheng)为(wei)发(fa)蓝处理,简称(cheng)发(fa)蓝。这(zhei)种氧(yang)化膜具(ju)有较大(da)的弹(dan)性(xing)和(he)润(run)滑(hua)性(xing),不(bu)影响零件(jian)的精(jing)度(du)。故精(jing)密(mi)仪器和(he)光学仪器的部(bu)件(jian),弹(dan)簧钢(gang)、薄(bo)钢(gang)片、细钢(gang)丝等(deng)常用发(fa)蓝处理。
③非金属涂层
用非金(jin)属(shu)物质如(ru)油(you)(you)(you)(you)漆(qi)、塑料(liao)、搪瓷、矿物性油(you)(you)(you)(you)脂(zhi)等(deng)(deng)涂覆(fu)在金(jin)属(shu)表面上(shang)形成保(bao)护层(ceng)(ceng),称(cheng)为非金(jin)属(shu)涂层(ceng)(ceng),也可达到防(fang)(fang)腐蚀(shi)的目的。例如(ru),船身、车厢、水桶等(deng)(deng)常涂油(you)(you)(you)(you)漆(qi),汽车外壳(qiao)常喷(pen)漆(qi),枪炮、机(ji)器常涂矿物性油(you)(you)(you)(you)脂(zhi)等(deng)(deng)。用塑料(liao)(如(ru)聚(ju)(ju)乙(yi)烯、聚(ju)(ju)氯乙(yi)烯、聚(ju)(ju)氨酯等(deng)(deng))喷(pen)涂金(jin)属(shu)表面,比喷(pen)漆(qi)效果更佳。塑料(liao)这种(zhong)覆(fu)盖层(ceng)(ceng)致(zhi)密(mi)光洁、色泽艳丽,兼具防(fang)(fang)蚀(shi)与装饰的双(shuang)重功能。
搪瓷是(shi)含sio2量较高(gao)的玻璃瓷釉,有极好的耐腐蚀(shi)(shi)性能,因此作(zuo)为耐腐蚀(shi)(shi)非(fei)金属涂层,广泛用(yong)于石油化工(gong)、医药、仪器(qi)等工(gong)业(ye)部(bu)门和日常生活用(yong)品中。
④金属保护层
它是以(yi)一种金(jin)属镀(du)(du)(du)(du)(du)在被(bei)保护(hu)(hu)的另一种金(jin)属制品表面上所形(xing)成(cheng)的保护(hu)(hu)镀(du)(du)(du)(du)(du)层。前一金(jin)属常称为镀(du)(du)(du)(du)(du)层金(jin)属。金(jin)属镀(du)(du)(du)(du)(du)层的形(xing)成(cheng),除电镀(du)(du)(du)(du)(du)、化学镀(du)(du)(du)(du)(du)外(wai),还(hai)有热(re)浸镀(du)(du)(du)(du)(du)、热(re)喷(pen)镀(du)(du)(du)(du)(du)、渗镀(du)(du)(du)(du)(du)、真(zhen)空镀(du)(du)(du)(du)(du)等方法。
热(re)浸镀是将(jiang)金(jin)属(shu)制件浸入熔(rong)融的(de)金(jin)属(shu)中以获得(de)金(jin)属(shu)涂(tu)层的(de)方法(fa),作为(wei)浸涂(tu)层的(de)金(jin)属(shu)是低熔(rong)点(dian)金(jin)属(shu),如zn、sn、pb和al等。热(re)镀锌主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于(yu)钢管、钢板、钢带和钢丝,应用(yong)(yong)最(zui)广;热(re)镀锡用(yong)(yong)于(yu)薄钢板和食(shi)品加工等的(de)贮(zhu)存容器;热(re)镀铅主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于(yu)化(hua)(hua)工防蚀和包覆(fu)电缆;热(re)镀铝则主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于(yu)钢铁零件的(de)抗高(gao)温氧化(hua)(hua)等。
(3)改善腐蚀环境
改善环境(jing)对减(jian)少(shao)和(he)防(fang)(fang)(fang)止腐(fu)(fu)蚀(shi)有重要意义。例如(ru),减(jian)少(shao)腐(fu)(fu)蚀(shi)介质(zhi)的浓度,除去介质(zhi)中的氧(yang),控制环境(jing)温度、湿(shi)度等(deng)都可以减(jian)少(shao)和(he)防(fang)(fang)(fang)止金属(shu)(shu)腐(fu)(fu)蚀(shi)。也可以采用在腐(fu)(fu)蚀(shi)介质(zhi)中添加(jia)能降低腐(fu)(fu)蚀(shi)速(su)率的物质(zhi)(称(cheng)缓蚀(shi)剂(ji))来(lai)减(jian)少(shao)和(he)防(fang)(fang)(fang)止金属(shu)(shu)腐(fu)(fu)蚀(shi)。
(4)电(dian)化(hua)学保(bao)护法(fa)
电化学(xue)保护法是根据电化学(xue)原理在金属设备上采取措施,使之成为(wei)腐蚀电池中的(de)(de)阴极,从(cong)而防止或减轻(qing)金属腐蚀的(de)(de)方法。
①牺牲阳极保护法
牺牲阳极保(bao)护(hu)(hu)(hu)法是(shi)用电(dian)极电(dian)势比被(bei)(bei)保(bao)护(hu)(hu)(hu)金属(shu)更低的金属(shu)或(huo)合金做(zuo)阳极,固定(ding)在被(bei)(bei)保(bao)护(hu)(hu)(hu)金属(shu)上,形成腐蚀电(dian)池,被(bei)(bei)保(bao)护(hu)(hu)(hu)金属(shu)作为阴(yin)极而得到保(bao)护(hu)(hu)(hu)。
牺牲阳极一般(ban)常用的材料有铝(lv)、锌(xin)及其合金。此(ci)法常用于保护海(hai)轮外(wai)壳,海(hai)水中(zhong)的各种金属设备、构件(jian)和防止巨型设备(如(ru)贮油罐)以及石油管路(lu)的腐蚀。
②外加电流法
将(jiang)被(bei)保(bao)护(hu)金属与另一附加(jia)电极作(zuo)为电解池的两个(ge)极,使(shi)被(bei)保(bao)护(hu)的金属作(zuo)为阴极,在外加(jia)直流电的作(zuo)用(yong)下使(shi)阴极得到保(bao)护(hu)。此法(fa)主要用(yong)于防止土(tu)壤、海水及河水中金属设备的腐蚀(shi)。
金属(shu)的腐(fu)(fu)蚀虽然(ran)对生产带来很大(da)危害,但也可以利用腐(fu)(fu)蚀的原理(li)为生产服务,发(fa)展为腐(fu)(fu)蚀加工(gong)技术。例如(ru),在(zai)电(dian)(dian)子工(gong)业上(shang),广泛采用印刷电(dian)(dian)路(lu)。其制作方法(fa)及原理(li)是用照相复(fu)印的方法(fa)将(jiang)线路(lu)印在(zai)铜箔上(shang),然(ran)后将(jiang)图形以外不(bu)受(shou)感光胶保护的铜用三(san)氯化铁溶液腐(fu)(fu)蚀,就可以得到线条(tiao)清晰的印刷电(dian)(dian)路(lu)板。三(san)氯化铁腐(fu)(fu)蚀铜的反应如(ru)下(xia):
2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2
此外,还(hai)有(you)电(dian)化学(xue)刻蚀(shi)、等离子体(ti)刻蚀(shi)新技术(shu),比用(yong)三氯化铁腐蚀(shi)铜的湿化学(xue)刻蚀(shi)的方法更好(hao),分辨(bian)率更高。