金属腐蚀与防护教学研究

金属腐蚀与防护教学研究[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;内容摘要本文重要论述了金属材料的化学腐蚀和电化学腐蚀的机理，进而天然而然地论述了防止金属材料化学腐蚀和电化学腐蚀的方法。在教学中收到了良好的效果。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;本文关键词语金属腐蚀，化学腐蚀，电化学腐蚀，隔离[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;G424A[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;张争光[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;腐蚀是金属材料与四周环境介质之间发生化学或电化学而导致材料的毁坏或变质。每年腐蚀损失占国内生产总值的2%～4%，发达国家每年腐蚀损失高达7000亿美圆。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;固然金属腐蚀有多种形式，但是，它们的腐蚀机理是共同的。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;一般金属，例如铁，由于化学性质比较活泼，在天然界一般以化合态存在，通过金属冶炼，将其从化合态改变为游离态，例如，冶炼钢铁就是用一氧化碳将铁矿石中的氧化铁复原为铁原子。而铁的腐蚀与铁的冶炼相反，是将铁原子氧化为铁离子，其它金属的腐蚀都是这个经过，即→[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;这个经过又分为两种情况：[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;〔1〕化学腐蚀[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;金属与其四周的枯燥气体接触，例如，、、等等；或者与非电解质溶液接触，例如石油，这些非电解质溶液里含有硫的化合物。金属与这些枯燥气体或非电解质溶液直接发生化学反应成为氧化态而被腐蚀了。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;〔2〕电化学腐蚀[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;发生电化学腐蚀的需要条件是构成原电池，即有正极和负极，电解质溶液，这三者构成一个电路。金属就会发生电化学腐蚀。一般可分为两种情况：[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;①析氢腐蚀，以铁为例。在酸性较强的电解质溶液中，铁原子为负极，一个铁原子失去两个电子，成为亚铁离子，即2=[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;电解质溶液中的两个氢离子获得两个电子，成为一个氢气分子，在正极上放出，即2+2=[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;总反应为+2=+[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;②吸氧腐蚀，仍然以铁为例。电解质溶液呈弱酸性或中性，负极：24=2；正极：+2+4=4。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;总反应：2++2=[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;4++2=4[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;2=·+〔〕[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;理解了金属腐蚀的机理，还要了解影响金属腐蚀的重要因素。内部重要因素有：〔1〕金属的性质，金属标准电极电位越高，金属越不容易腐蚀。〔2〕金属含有杂质，会降低金属耐蚀性，但是，参加某些合金元素，能够提升金属耐蚀性能。〔3〕金属组织构造不同，耐蚀性能也不同。〔4〕金属受力时，拉应力引起应力腐蚀；交变载荷引起腐蚀疲惫。〔5〕在多数情况下，粗糙的金属外表比光滑的外表容易腐蚀。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;外在因素有：〔1〕介质的酸碱性对不同金属有不同的影响。一般是酸性越强，金属越容易腐蚀。两性金属，在酸或碱中都有腐蚀性。铝在浓硝酸中，外表生成一层致密的氧化膜而耐腐蚀。铅在稀硫酸中外表生成难溶的硫酸铅而耐腐蚀。铁、镁、镍、镉等金属，外表的保卫膜难溶于碱而溶于酸，在酸中易腐蚀。〔2〕介质中的有害杂质，会加速金属的腐蚀。〔3〕金属在中性盐溶液的腐蚀，一般是随浓度增长而加快，到达一最高点后，又逐步降低。〔4〕介质的温度升高，使反应速度增长，促进溶液的对流和扩散，加快腐蚀速度。〔5〕压力的增长，引起设备的应力增长，也会使气相介质中的一些物质溶于液相中，都会使腐蚀加快。〔6〕介质的流速增长，冲洗金属外表，毁坏金属外表膜，腐蚀产品脱落，不断更新金属外表溶液而使腐蚀加快。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;在理解了金属腐蚀的机理和了解了影响金属腐蚀的重要因素基础上，就容易理解防止金属材料腐蚀方法了。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;从外在因素方面重要方法如下：〔1〕通过对液体加热除去水中溶解的氧。〔2〕调整酸性介质中的酸碱度，使溶液呈中性或弱碱性，以降低对金属材料的腐蚀性。〔3〕用各种气固、液固分离法，脱出介质中的固体颗粒，减少磨损腐蚀。〔4〕在腐蚀性介质中添加缓蚀剂。缓蚀剂因氧化作用，使金属外表钝化。缓蚀剂能与介质中的有关离子反应，并在金属外表构成防腐蚀的沉淀膜，不外，该膜致密性较差。缓蚀剂被吸附在干净的金属外表，能够改变金属的外表性质而防止腐蚀。使用更多的是用覆盖层把腐蚀性介质与金属外表隔离开来。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;涂料覆盖于金属外表并能构成结实附着的连续薄膜物质，把腐蚀性介质与金属外表隔离开来。其作用重要有三个：屏蔽作用，涂层将金属与环境隔离开；缓蚀作用，涂料内部金属氧化物与金属反应，使金属外表钝化，同时一些油料在金属皂催化作用下生成降解产品，起延缓金属基体腐蚀的作用；电化学保卫作用，涂料中掺入比铁更活泼的金属，一旦化学介质穿透涂层接触金属，发生电化学腐蚀，比铁活泼金属腐蚀，铁被保卫起来。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;电镀基于电解原理，将被电镀金属置于电解池中，被电镀金属与直流电源负极相连，电解池中含有镀层金属离子，在外电流作用下，在被电镀金属外表构成与金属结实结合的覆盖层，能够有效地防止腐蚀。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;电泳是把金属材料浸入含有覆盖金属材料外表的金属微粒的液体介质中，例如镍，然后在金属材料与液体中的另一电极之间通入直流电，镍将沉积在金属材料外表构成覆盖层。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;热喷涂是将熔融状况的金属雾化，并连续喷射在金属制品外表上，例如，将锌雾化，喷涂在铁制品外表，构成结实而致密的覆盖层。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;化学热处理是将金属制品放入含有镀层金属或其化合物的粉末混合物或熔盐浴或蒸汽中，镀层金属或其化合物热分解或复原等析出的金属原子和非金属原子，在高温下，扩散于金属制品中，构成合金或化合物覆盖层。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;砖板衬里是在金属设备内壁，以耐腐蚀胶泥衬砌砖板，将腐蚀性介质与金属设备隔离开来。胶泥起粘接砖板的作用，要留意各种胶泥和各种砖板的性能特征以及详细的腐蚀介质的性质，将它们的优良性能组合起来，进而到达真正防止金属腐蚀的目的。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;橡胶耐化学腐蚀，具有高弹性、耐磨蚀、适应交替变形及温度变化等优良特性。选取一定厚度的片状耐蚀橡胶材料，贴合在金属设备内壁上，构成连续完好的保卫覆盖层。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;玻璃钢衬里是将玻璃钢糊在金属设备的内壁上而隔离，其耐腐蚀性取决于该塑料中所用树脂的耐腐蚀性和施工方法。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;聚氯乙烯塑料衬里是将聚氯乙烯塑料固定在金属设备内壁上而隔离。[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;[1];;;用电化学防止金属材料腐蚀的许多，只介绍两种：〔1〕外加电源法：被保卫设备接直流电源正极，辅助阴极浸入设备内的电解质溶液中，接直流电源负极。由于外加电源正极远高于被保卫设备材料的电极电位，使被保卫设备电位升高，产生较大初始电流，迅速到达设备的致钝电流，使被保卫设备钝化。〔2〕外加电流法：被保卫金属设备与直流电源负极相连，依靠外加阴极电流，使设备负电性提升，电极电位变负。设备上的阴极电流使原来的腐蚀平衡电流增长，而设备