金属腐蚀的防护与控制方法

1、金属腐蚀的防护与控制方法金属腐蚀的防护与控制方法金属腐蚀的防护与控制方法正确选用金属材料与合理设计金属的结构正确选用金属材料与合理设计金属的结构电化学保护：电化学保护：阴极保护和阳极保护阴极保护和阳极保护涂层保护：涂层保护：金属涂层、化学转化膜、非金属涂层金属涂层、化学转化膜、非金属涂层等等改变环境使其腐蚀性减弱：改变环境使其腐蚀性减弱：如添加缓蚀剂或去除如添加缓蚀剂或去除对腐蚀有害的成分等对腐蚀有害的成分等 正确选材与合理结构设计正确选材与合理结构设计正确选用金属材料正确选用金属材料 选择耐蚀性满足实际服役环境的材料选择耐蚀性满足实际服役环境的材料 除了耐蚀性要满足工程所需，材料的物理除了耐

2、蚀性要满足工程所需，材料的物理性能、机械性能和加工性能也要满足服役性能、机械性能和加工性能也要满足服役条件的要求，条件的要求， 考虑经济上的合理性考虑经济上的合理性 在保证其它性能相近的情况下，尽量选择在保证其它性能相近的情况下，尽量选择对环境污染小且便于回收的材料对环境污染小且便于回收的材料正确选材与合理结构设计正确选材与合理结构设计合理设计金属结构合理设计金属结构 设计时要考虑腐蚀裕量设计时要考虑腐蚀裕量 合理设计构件之间的连接方式合理设计构件之间的连接方式 避免电偶腐蚀避免电偶腐蚀 避免构件局部应力集中避免构件局部应力集中缓蚀剂保护缓蚀剂保护 缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境（介

3、质）中缓蚀剂是一种以适当的浓度和形式存在于环境（介质）中时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。合物。 缓蚀剂正确使用具有如下特点：缓蚀剂正确使用具有如下特点： 基本上不改变腐蚀环境，选配合宜的缓蚀剂，很少的用量基本上不改变腐蚀环境，选配合宜的缓蚀剂，很少的用量就可以获得良好的效果。就可以获得良好的效果。 缓蚀剂的使用无需特殊的附加设备。基本上不增加设备投缓蚀剂的使用无需特殊的附加设备。基本上不增加设备投资，使用简便、见效快。资，使用简便、见效快。 不改变金属制品或设备构建的材料性质和表面状态。由于不改变金属制品或设备构建的材料

4、性质和表面状态。由于用量少，可使环境介质的性状也基本不变。用量少，可使环境介质的性状也基本不变。 缓蚀剂的保护效果与使用的金属材料、适用的环境介质种缓蚀剂的保护效果与使用的金属材料、适用的环境介质种类及工况条件（温度、流速等）密切有关，在应用中有严类及工况条件（温度、流速等）密切有关，在应用中有严格的选择性。格的选择性。 同一配方有时可以同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀同一配方有时可以同时防止多种金属在不同环境中的腐蚀。缓蚀剂的分类与作用机理缓蚀剂的分类与作用机理 分类分类（1）按缓蚀剂的化学组成分类：无机缓蚀剂、有机缓蚀）按缓蚀剂的化学组成分类：无机缓蚀剂、有机缓蚀（2）按缓蚀剂对电极过程

5、的影响：）按缓蚀剂对电极过程的影响： 阳极型缓蚀剂：抑制阳极阳极型缓蚀剂：抑制阳极 过程，增大阳极极化，使腐蚀过程，增大阳极极化，使腐蚀电位正移，从而使腐蚀电流下降。电位正移，从而使腐蚀电流下降。 阴极型缓蚀剂：抑制阴极阴极型缓蚀剂：抑制阴极 过程，增大阴极极化，使腐蚀过程，增大阴极极化，使腐蚀电位负移，从而使腐蚀电流下降。电位负移，从而使腐蚀电流下降。 混合型缓蚀剂：对阳极过程和阴极过程同时具有抑制作用混合型缓蚀剂：对阳极过程和阴极过程同时具有抑制作用，腐蚀电位的变化不大，但可以使腐蚀电流显著下降。，腐蚀电位的变化不大，但可以使腐蚀电流显著下降。缓蚀剂的分类与作用机理缓蚀剂的分类与作用机理

6、分类分类（3）按形成的保护膜特性分类：）按形成的保护膜特性分类： 氧化（膜）型缓蚀剂：使金属表面生成致密而附着力好的氧化（膜）型缓蚀剂：使金属表面生成致密而附着力好的氧化物膜，从而抑制金属的腐蚀，又称钝化型缓蚀剂，钝氧化物膜，从而抑制金属的腐蚀，又称钝化型缓蚀剂，钝化剂：钢在中性介质中常用的缓蚀剂化剂：钢在中性介质中常用的缓蚀剂NaCrO4、NaNO3 、 NaMoO4 沉淀（膜）型缓蚀剂：本身无氧化性，但它们能与金属的沉淀（膜）型缓蚀剂：本身无氧化性，但它们能与金属的腐蚀产物（如腐蚀产物（如Fe2+、Fe3+或与其共轭阴极反应的产物（一或与其共轭阴极反应的产物（一般是般是OH）生成沉淀，能够

7、有效地覆盖在金属氧化膜的破）生成沉淀，能够有效地覆盖在金属氧化膜的破损处，起到缓蚀作用。如中性水溶液中常用的缓蚀剂硅酸损处，起到缓蚀作用。如中性水溶液中常用的缓蚀剂硅酸钠（水解产生钠（水解产生SiO2凝胶物）、锌盐（与凝胶物）、锌盐（与OH反应生成反应生成Zn(OH)2沉淀膜）、磷酸盐类（与沉淀膜）、磷酸盐类（与Fe2+反应形成反应形成FePO4膜）膜）以及苯甲酸盐（生成不溶性的羟基苯甲酸铁盐）以及苯甲酸盐（生成不溶性的羟基苯甲酸铁盐）缓蚀剂的分类与作用机理缓蚀剂的分类与作用机理 分类分类（3）按形成的保护膜特性分类：）按形成的保护膜特性分类： 吸附型缓蚀剂：吸附在金属吸附型缓蚀剂：吸附在金属

8、/介质上，形成致密的吸附层介质上，形成致密的吸附层，阻挡水分和侵蚀性物质接近金属，抑制金属腐蚀过程，阻挡水分和侵蚀性物质接近金属，抑制金属腐蚀过程，起到缓蚀作用。这类缓蚀剂大多含有起到缓蚀作用。这类缓蚀剂大多含有O、N、S、P的极性的极性基团或不饱和键的有机化合物。如钢在酸中常用的缓蚀剂基团或不饱和键的有机化合物。如钢在酸中常用的缓蚀剂硫脲、喹啉、炔醇等类的衍生物，钢在中性介质中常用的硫脲、喹啉、炔醇等类的衍生物，钢在中性介质中常用的缓蚀剂笨骈三氮唑及其衍生物。缓蚀剂笨骈三氮唑及其衍生物。（4）按物理性质分类：）按物理性质分类： 水溶性缓蚀剂水溶性缓蚀剂 油溶性缓蚀剂油溶性缓蚀剂 气相缓蚀剂气

9、相缓蚀剂缓蚀剂的分类与作用机理缓蚀剂的分类与作用机理 分类分类（5）按用途分类：）按用途分类： 冷却水缓蚀剂、锅炉缓蚀剂、酸性缓蚀剂、油气井缓蚀冷却水缓蚀剂、锅炉缓蚀剂、酸性缓蚀剂、油气井缓蚀剂、石油化工缓蚀剂、工序间防锈缓蚀剂等。剂、石油化工缓蚀剂、工序间防锈缓蚀剂等。缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理 无机缓蚀剂的作用机理无机缓蚀剂的作用机理 根据缓蚀剂阻滞腐蚀过程的特点，无机缓蚀剂可根据缓蚀剂阻滞腐蚀过程的特点，无机缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。剂。 阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂 阳极型缓蚀剂进一步分为阳极抑制型缓蚀剂（钝阳极型

10、缓蚀剂进一步分为阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）和阴极去极化型缓蚀剂。化剂）和阴极去极化型缓蚀剂。 阴极型缓蚀剂阴极型缓蚀剂 混合型缓蚀剂混合型缓蚀剂缓蚀剂的作用机理缓蚀剂的作用机理 有机缓蚀剂的作用机理有机缓蚀剂的作用机理 主要通过在金属表面形成吸附膜来阻止腐蚀。缓蚀作用机主要通过在金属表面形成吸附膜来阻止腐蚀。缓蚀作用机理主要取决于有机缓蚀剂中极性基团在金属表面的吸附。理主要取决于有机缓蚀剂中极性基团在金属表面的吸附。有机缓蚀剂的极性基部分大多以电负性较大的有机缓蚀剂的极性基部分大多以电负性较大的N、O、S、P原子为中心原子，吸附于金属表面，改变双电层结构，原子为中心原子，吸附于金属表面，改变双

11、电层结构，以提高金属离子化过程的活化能。而由以提高金属离子化过程的活化能。而由C、H原子组成的非原子组成的非极性基团则远离金属表面作定向排列形成一层疏水层，阻极性基团则远离金属表面作定向排列形成一层疏水层，阻碍腐蚀介质向界面的扩散。碍腐蚀介质向界面的扩散。 有机缓蚀剂的极性基团的吸附可分为物理吸附和化有机缓蚀剂的极性基团的吸附可分为物理吸附和化学吸附。学吸附。缓蚀剂缓蚀剂 的选用原则的选用原则 缓蚀剂的浓度及协同作用缓蚀剂的浓度及协同作用 金属材料金属材料 介质条件介质条件 环境保护环境保护电化学保护电化学保护 阴极保护阴极保护 金属在外加阴极电流的作用下，发生阴极极化使金属的阳金属在外加阴极

12、电流的作用下，发生阴极极化使金属的阳极溶解速度降低，甚至极化到非腐蚀区使金属完全不腐蚀极溶解速度降低，甚至极化到非腐蚀区使金属完全不腐蚀，这种方法称为阴极保护。，这种方法称为阴极保护。 阴极保护参数阴极保护参数保护电位：指通过阴极极化使金属结构达到完全保护（最小保护电位：指通过阴极极化使金属结构达到完全保护（最小保护电位）或有效保护所需达到的电位值（合理保护电位保护电位）或有效保护所需达到的电位值（合理保护电位）保护电流密度：使被保护结构达到最小保护电位所需的阴极保护电流密度：使被保护结构达到最小保护电位所需的阴极电流密度称为最小保护电流密度。电流密度称为最小保护电流密度。阴极保护阴极保护 阴

13、极保护的两种方法阴极保护的两种方法牺牲阳极保护牺牲阳极保护外加电流阴极保护外加电流阴极保护阳极保护阳极保护 原理原理 对于具有钝化行为的金属设备和溶液体系，当用外电对于具有钝化行为的金属设备和溶液体系，当用外电源对它进行阳极极化，使其电位进入钝化区，维持钝态使源对它进行阳极极化，使其电位进入钝化区，维持钝态使腐蚀速度变得极其甚微，则得到阳极保护。腐蚀速度变得极其甚微，则得到阳极保护。 阳极保护系统阳极保护系统恒电位仪（直流电源）、辅助阴极以及测量和恒电位仪（直流电源）、辅助阴极以及测量和 保护电位的参保护电位的参比电极组成。比电极组成。 阳极保护参数阳极保护参数致钝电流密度、钝化区电位范围、维钝电流密度致钝电流密度、钝化区电位范围、维钝电流密度金属涂镀层保护金属涂镀层保护 金属镀层保护金属镀层保护金属镀层保护原理金属镀层保护原理 阳极性镀层和阴极性镀层阳极性镀层和阴极性镀层金属涂镀层技术金属涂镀层技术 热浸度、渗镀、电镀、刷镀、化学镀、包镀、热浸度、渗镀、电镀、刷镀、化学镀、包镀、机械镀、热喷涂（火焰、等离子、电弧）、真空机械镀、热喷涂（火焰、等离子、电弧）、真空镀、高能束表面改性等。镀、高能束表面改性等。金属涂镀层保护金属涂镀层保护 非金属涂层非金属涂层无机涂层无机涂层 金属的化学转化膜、搪瓷涂层、硅酸盐水泥涂金属的化学转化膜、搪瓷涂层、硅酸盐水泥涂层、陶瓷涂层层、陶瓷涂