金属腐蚀防护

1、 金属腐蚀与防护金属腐蚀与防护 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。失。 影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，因素。

2、控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用， 即如即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀 、缓、缓蚀剂和电化学保护。蚀剂和电化学保护。 2金属腐蚀综述金属腐蚀综述 金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。生了化学或电化学多

3、相反应，使金属转入氧化（离子）状态。其中，金属在水环境中的腐蚀最为常见，也是腐蚀损失最大其中，金属在水环境中的腐蚀最为常见，也是腐蚀损失最大的一种。的一种。 2.1金属在水环境中的腐蚀原理金属在水环境中的腐蚀原理 金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。与此同时在接触水溶液的金属表面，电子有大量机会被溶液与此同时在接触水溶液的金属表面

4、，电子有大量机会被溶液中的某种物质中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过中的某种物质中和，中和电子的过程是还原过程，即阴极过程。常见的阴极过程有氧被还原、氢气释放、氧化剂被还原程。常见的阴极过程有氧被还原、氢气释放、氧化剂被还原和贵金属沉积等。和贵金属沉积等。 随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。 其特征是金属原子在阳极区失去电子，

5、腐蚀介质的分子其特征是金属原子在阳极区失去电子，腐蚀介质的分子在阴极得到电子，并且伴有电流产生。金属在潮湿空气中的在阴极得到电子，并且伴有电流产生。金属在潮湿空气中的大气腐蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中的腐蚀，在地下土壤大气腐蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中的腐蚀，在地下土壤中的腐蚀，在不同金属接触处的腐蚀等都是电化学腐蚀。电中的腐蚀，在不同金属接触处的腐蚀等都是电化学腐蚀。电化学腐蚀比化学腐蚀更严重、更普遍。化学腐蚀比化学腐蚀更严重、更普遍。 2.2影响腐蚀的因素影响腐蚀的因素 影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。因素。 内部因素是

6、指钢铁本身的成分、组织、结晶方向、残余内部因素是指钢铁本身的成分、组织、结晶方向、残余应力、表面转化膜等导致的不均一性，这种不均一性使金属应力、表面转化膜等导致的不均一性，这种不均一性使金属内部有不同电位的区域存在。内部有不同电位的区域存在。 外部因素是指与钢铁表面接触的介质溶液，也就是说钢外部因素是指与钢铁表面接触的介质溶液，也就是说钢铁腐蚀受到环境的支配，如果环境改变，腐蚀的状态、速度铁腐蚀受到环境的支配，如果环境改变，腐蚀的状态、速度就会发生变化。例如，把潮湿环境中的金属转移到干燥的环就会发生变化。例如，把潮湿环境中的金属转移到干燥的环境中，腐蚀速度也会减慢；把海边的金属移到离海岸较远的

7、境中，腐蚀速度也会减慢；把海边的金属移到离海岸较远的普通环境之中，腐蚀也会减慢。普通环境之中，腐蚀也会减慢。 3腐蚀的防护腐蚀的防护 金属腐蚀所造成的经济损失中，有相当可观的一部分是金属腐蚀所造成的经济损失中，有相当可观的一部分是采用当前行之有效的防护技术便可以避免的，随着科学技术采用当前行之有效的防护技术便可以避免的，随着科学技术的不断进步，可以避免的这部分损失也会不断扩大，的不断进步，可以避免的这部分损失也会不断扩大， 而当前而当前尚不可避免的损失则将缩小。尚不可避免的损失则将缩小。 金属的腐蚀既然是金属与环境介质间的电化学作用所造金属的腐蚀既然是金属与环境介质间的电化学作用所造成。控制腐

8、蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，成。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用， 即如何即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，消除腐蚀电池。即使不能完全消除， 也要设法使腐蚀电流密也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。度降至最低程度。 常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀 、缓蚀剂和电化学保护。、缓蚀剂和电化学保护。 3.1涂料涂料 用涂料来防腐蚀，用涂料来防腐蚀， 由于施工简便，成本较低，适用于复由于施工简便，成本较低，适用于复杂的结构物，杂的结构物， 而且有相当长的有效期，故仍为目前广泛采用而且有相当长的有效期，故仍为目前广泛采用的方法。最初使用的防蚀涂料为油基型，

9、如红丹漆、锌黄潦，的方法。最初使用的防蚀涂料为油基型，如红丹漆、锌黄潦，用干性植物油与树脂制造，耐水性和防锈性均有限，而且干用干性植物油与树脂制造，耐水性和防锈性均有限，而且干性植物油生产有限，干燥较慢，性植物油生产有限，干燥较慢， 故后来发展了树脂型防锈故后来发展了树脂型防锈漆，漆， 以聚合物为基料，耐水性抗蚀性好，干燥快，漆膜硬度以聚合物为基料，耐水性抗蚀性好，干燥快，漆膜硬度高，高， 并逐步代替了油基型漆。并逐步代替了油基型漆。 涂料种类有氯化橡胶涂料涂料种类有氯化橡胶涂料 ， 冷固化环氧树脂涂料，冷固化环氧树脂涂料， 环环氧酯防锈涂料。氧酯防锈涂料。 3.2电镀电镀 电镀是一项利用面广

10、的制造工艺，它具有生产工艺和设电镀是一项利用面广的制造工艺，它具有生产工艺和设备简单、适于大批量生产、易于机械化自动化加工等优点，备简单、适于大批量生产、易于机械化自动化加工等优点，故获得不同工业系统中的广泛应用。电镀面广类多，故获得不同工业系统中的广泛应用。电镀面广类多， 主主要分要分述如下：防蚀镀层述如下：防蚀镀层 ，耐磨镀层，耐磨镀层 ，装饰性镀层，装饰性镀层 。 3.3缓蚀剂缓蚀剂 缓蚀剂是一种使用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。缓蚀剂是一种使用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。对于一定的金属腐蚀介质的体系，只要在腐蚀介质中加人对于一定的金属腐蚀介质的体系，只要在腐蚀介质中加人少量缓

11、蚀剂，就能有效地降低该金属的腐蚀速度。由于用量少量缓蚀剂，就能有效地降低该金属的腐蚀速度。由于用量很少、使用方便、设备简单、成本低，投资少、上马快，很少、使用方便、设备简单、成本低，投资少、上马快， 因因此缓蚀剂得到广泛的工业应用。此缓蚀剂得到广泛的工业应用。 目前，缓蚀剂正在沿着以下一些方向发展；目前，缓蚀剂正在沿着以下一些方向发展；(1)采用或开采用或开发无毒或低毒的缓蚀剂，以减轻对环境的污染发无毒或低毒的缓蚀剂，以减轻对环境的污染 ；(2)开发廉价开发廉价的缓蚀剂，例如硫酸亚铁；的缓蚀剂，例如硫酸亚铁； (3)采用有协同作用的复合缓蚀剂采用有协同作用的复合缓蚀剂和多功能的复合缓蚀剂以替代

12、单一缓蚀剂；和多功能的复合缓蚀剂以替代单一缓蚀剂； (4)提高缓蚀剂的提高缓蚀剂的化学稳定性，以适应苛刻的工作条件化学稳定性，以适应苛刻的工作条件(例如高温，强氧化性等例如高温，强氧化性等)；(5)扩大应用的范围；扩大应用的范围；(6)继续开发新型的缓蚀剂，例如钨酸盐继续开发新型的缓蚀剂，例如钨酸盐和钼酸盐、咪唑啉类化合物作缓蚀剂，从水生植物、植物种和钼酸盐、咪唑啉类化合物作缓蚀剂，从水生植物、植物种子、制药厂和化工厂的副产品或废液中提取新的缓蚀剂子、制药厂和化工厂的副产品或废液中提取新的缓蚀剂等；等； (7)开发有色金属及其合金的缓蚀剂。开发有色金属及其合金的缓蚀剂。 3.4电化学防护电化学

13、防护 电化学保护指的是利用外部电流使金属电位改变以降低电化学保护指的是利用外部电流使金属电位改变以降低其腐蚀速度的防腐蚀技术。按照金属电位改变的方向，电化其腐蚀速度的防腐蚀技术。按照金属电位改变的方向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两大类。学保护分为阴极保护和阳极保护两大类。 3.4.1阴极保护阴极保护 阴极保护是一项十分实用有效的防腐蚀技术。无论是牺阴极保护是一项十分实用有效的防腐蚀技术。无论是牺牲阳极法，还是外加电流法，不仅在工程上有着很大的应用牲阳极法，还是外加电流法，不仅在工程上有着很大的应用前景，前景， 就是在理论研究方面也不能认为问题已经完全解决。就是在理论研究方面也不能认为问题

14、已经完全解决。 阴极保护的应用范围也在继续扩大，为了对付混凝土钢阴极保护的应用范围也在继续扩大，为了对付混凝土钢筋的腐蚀问题，阴极保护已作为筋的腐蚀问题，阴极保护已作为项主要的防蚀措施而提出。项主要的防蚀措施而提出。 传统的阴极保护技术只能应用于液体电解质或以此为导电组传统的阴极保护技术只能应用于液体电解质或以此为导电组分的腐蚀环境分的腐蚀环境(如土壤如土壤)中，不能控制大气腐蚀和水线以上的腐中，不能控制大气腐蚀和水线以上的腐蚀，因为保护电流不能达到与液体电解质接触的金属表面。蚀，因为保护电流不能达到与液体电解质接触的金属表面。 3.4.2阳极保护阳极保护 阳极保护适用于具有活化阳极保护适用于

15、具有活化-钝化转变的体系。它依靠通钝化转变的体系。它依靠通入阳极极化电流使金属电极电位正移，在表面生成钝化膜，入阳极极化电流使金属电极电位正移，在表面生成钝化膜，从而减缓了腐蚀。它的特点是：在进入稳定的钝态后，腐蚀从而减缓了腐蚀。它的特点是：在进入稳定的钝态后，腐蚀速度显著降低，速度显著降低， 日常运行费用也低，在正常情况下可以达到日常运行费用也低，在正常情况下可以达到十分有效的保护；阳极保护时电位分布比较均匀，能够应用十分有效的保护；阳极保护时电位分布比较均匀，能够应用于形状较复杂的设备，为了使电位进入稳定钝化区，阳极保于形状较复杂的设备，为了使电位进入稳定钝化区，阳极保护的电位控制要求比较严格，不然的话，可能有增加阳极溶护的电位控制要求比较严格，不然的话，可能有增加阳极溶解的危险。阳极保护主要应用在化工设备的防腐蚀。解的危险。阳极保护主要应用在化工设备的防腐蚀。 4 结论结论 2 l世纪，尽管各种新材料大量涌现。但展望世纪，尽管各种新材料大量涌现。但展望21世纪，钢世纪，钢铁材料的使用量也将大幅度增加，因而面向铁材料的使用量也将大