航空工程材料课件 腐蚀的识别与处理

6-2金属材料腐蚀的识别和处理课前回顾任务实施1.金属材料腐蚀会带来哪些危害？2.根据金属腐蚀的机理，可以分为哪两类？有两种类型腐蚀之间有什么区别和联系？3.金属材料的局部腐蚀有哪几种？应该采取怎样的控制措施？知识目标1.了解航空金属材料的腐蚀迹象；2.掌握航空金属材料的防腐措施。能力目标能够根据腐蚀迹象判断腐蚀类型及选择合适的防腐措施。教学目标素质目标1.具有风险意识；2.提升自我学习能力。新课导入：为什么坐飞机不能带温度计？风险意识6一、腐蚀的迹象根据所学知识回答以下问题：（1）飞机上常用的金属材料有哪些？（2）分别应用于飞机的哪些部位？7一、腐蚀的迹象1、常用合金腐蚀产物的颜色特征（1）铝合金和镁合金：腐蚀初期呈灰白色斑点，发展后出现灰白粉末状腐蚀产物，刮去腐蚀产物后底部出现麻坑。（2）合金钢及碳钢：腐蚀刚开始时，金属表面发暗，进一步发展变成褐色或棕黄色，严重的腐蚀呈棕色或褐色疤痕，甚至出现蚀坑，刮去腐蚀产物后，底部呈暗灰色，边缘不规则。（3）铜合金：氧化铜是黑色，氧化亚铜是棕红色，硫化铜是黑色，氯化铜是绿色，所以铜腐蚀后可呈现出棕红、绿、黑色。8一、腐蚀的迹象1、常用合金腐蚀产物的颜色特征（4）镀锡、镀镉、镀锌零件：腐蚀呈白色、灰色和黑色斑点或白色粉末薄层，如果基体金属腐蚀了，则腐蚀产物与基体金属的腐蚀产物相同。（5）镀铝零件：腐蚀呈白色或黑色，严重时表面脱落，裸露出基体金属。（6）不锈钢：腐蚀往往是出现黑色斑坑点。9一、腐蚀的迹象2、碳钢与低合金结构钢飞机上主要使用的碳钢是合金结构钢30CrMnSiA，腐蚀产物外观为红棕色的铁锈粉末和锈斑。通过大量实验表明加有Cr、Ni、Cu等合金元素的低合金结构钢抗蚀性能优于普通碳钢。（1）铬元素可提高耐大气、海水、CO2、H2S的腐蚀能力。（2）镍元素可提高对酸、碱和海水的抗蚀能力，同时还提高耐疲劳性能。（3）铜元素可提高在海水、淡水和大气中的抗蚀能力。（4）硅元素可提高耐应力腐蚀性能。10一、腐蚀的迹象3、不锈钢在一般大气环境中，含铬量达到13%以上的不锈钢可以自发钝化，在氧化性的酸或碱等化学介质中，含铬量必须达到17%以上才能钝化。而在强腐蚀性介质中，含铬达到18%的不锈钢还需加入提高合金钝化的元素，如Ni、Mo、Cu、Si等。所以加入铬可以显著提高钢的电极电势，从而提高抗蚀能力。在含有氯化物的溶液中（如海水），由于氯离子的浸蚀作用，在不锈钢钝化膜的薄弱区域或有缺陷部位最先被溶解，产生点蚀。因此不锈钢怕海水和盐雾。腐蚀外观产物为红色、棕色或黑色小斑点。如果表面粗糙则证明已经腐蚀。11一、腐蚀的迹象4、铝及铝合金铝在干燥的大气中具有很好的耐蚀性，是因为在大气中铝的表面生成了一层虽薄但很致密的氧化膜。为了提高铝的抗蚀性，可采用化学氧化法或阳极氧化法增加氧化膜的厚度。铝在大气中自然形成的氧化膜厚度一般为5-200nm，化学氧化膜厚度一般为1-3μm，阳极氧化膜厚度可增至100μm。12一、腐蚀的迹象4、铝及铝合金50000倍扫描电子显微镜下的膜厚对比13一、腐蚀的迹象4、铝及铝合金铝不耐碱。碱能与铝的氧化膜反应生成偏铝酸钠(NaAlO2)和水。氧化膜破坏之后，碱将继续与基体金属铝发生偏铝酸钠并放出氢气。铝在不同的酸液不同浓度下有不同的腐蚀行为。通常在稀酸中呈点蚀，在氧化性的浓酸中生成一层钝化膜，具有良好的抗蚀性。铝在中性盐溶液中的腐蚀与溶液中阴阳离子的性质有关。如F-、Cl-等卤素离子半径很小，很容易穿透氧化膜产生点蚀。14一、腐蚀的迹象4、铝及铝合金腐蚀产物外观：（1）在未漆表面发暗，不光滑，失色或有条纹，有灰白色粉末(Al2O3)的堆积物。（2）灰白色粉末堆积物在保护漆层中，以不连续的方式形成，并可在漆层下伸展，引起起泡和剥离。随着腐蚀的发展，表面将出现白色斑点或点蚀。（3）蒙皮隆起或鼓胀以及铆钉被拉掉或爆开是明显的剥蚀迹象。15一、腐蚀的迹象4、铝及铝合金腐蚀产物外观：（4）水银对铝的腐蚀产物形似白色小羽毛状，象发霉似的，在X光底片上，水银珠呈小白点。16一、腐蚀的迹象5、钛合金钛合金与氧有很强的亲和力，很容易生成高稳定性的氧化膜（稳定性优于铝和不锈钢）。即使氧化膜因机械原因而遭到破坏，也能很快恢复。这就是钛合金具有高抗蚀性的主要原因。钛在海水中是最为理想的耐蚀性材料。在海水中浸泡多年后依然没有明显腐蚀，即使钛表面有沉淀物也不发生缝隙腐蚀和点蚀。腐蚀产物外观为白色或灰色粉末。17一、腐蚀的迹象材料腐蚀类型腐蚀产物外观合金钢表面氧化和点蚀、均匀腐蚀、应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳表面发暗或呈暗灰色，发展为红褐色或黄褐色锈层不锈钢点蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、氢脆、腐蚀疲劳表面粗糙，有时为红色、棕色铝合金表面点蚀、晶间腐蚀和剥蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳白色斑点，发展后表面起泡，出现白色或灰色粉末钛合金磨蚀白色或灰色粉末镁合金对点蚀和常见腐蚀敏感白色粉末、雪花状粉末铜合金表面腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀绿色镀镉、锌的钢耐蚀性好白色、深棕色、黑色的斑点复合材料雨蚀、生物腐蚀18二、金属构件腐蚀后的外表特征（1）碎屑状腐蚀产物（2）涂层剥落、鼓起、翘起（3）表面变暗，粗糙（4）蒙皮鼓起（5）紧固件头部变形或脱落（6）变形、裂纹、点坑（7）褪色，条痕，起皮，变色（8）水银：白色小羽毛状，严重时成为霉菌状，X光片上呈现白色斑点。三、常用的防腐措施根据所学知识回答以下问题：（1）什么是电化学腐蚀的三要素？（2）如何从三要素角度出发找到常用的防腐措施？三、常用的防腐措施1、改善金属的本质

选择耐蚀合金，或在金属中加合金元素和表面热处理等。三、常用的防腐措施2、形成保护层（1）钢铁的磷化处理磷化处理是将钢铁零件放入含有磷酸盐的溶液中获得一层不溶于水的磷酸盐膜的过程。磷化膜具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性及较高的电绝缘性等。一、常用的防腐措施2、形成保护层（1）钢铁的磷化处理三、常用的防腐措施2、形成保护层（2）钢铁的氧化处理将钢铁工件浸入氧化溶液中并加热，保持一定时间，在工件表面形成0.5μm—1.5μm的Fe3O4薄膜，在工件表面形成Fe3O4薄膜，再经皂化、填充或密封处理的工艺方法称为氧化处理，又称发蓝。钢铁件氧化处理能提高工件表面的抗蚀性和润滑性，消除残余应力，减少变形。三、常用的防腐措施2、形成保护层（3）铝及铝合金的阳极氧化处理

以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金的阳极氧化处理。4A1+3O2=2A12O3

阳极氧化膜具有较高的硬度和耐磨性、较强的吸附能力、良好的抗蚀性和电绝缘性及高的热绝缘性。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀电镀是表面处理的重要方法之一，经过电镀后的工件，具有优良的耐蚀性、耐磨性、防护装饰性及其他的特殊功能。电镀的种类非常多，有镀铬、镍、铜、锌、锡、镉、铁、铅、金、银等单金属电镀。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀-镀锌锌镀层的用途是用来防止黑色金属的锈蚀。锌在干燥的空气中几乎不发生变化，在潮湿空气及含有二氧化碳与氧的水中，会覆盖一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜，具有防止金属继续遭受腐蚀的能力。锌镀层在铬酸溶液中钝化后，表面产生一层光亮而美观的彩色钝化膜，使锌层的防护性能比原来提高了很多。在钢上锌镀常用于与铝及铝合金、镁合金接触的场合，如发动机防火墙。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀-镀镉镉镀层对于钢铁的防蚀作用很大。在海洋性大气或处于海水介质中的零件，镉镀层比较稳定，耐腐蚀性强，润滑性能好，几乎飞机结构上所有的非耐蚀钢都要镀镉。但是下列场合不能镀镉：（1）有可能与相接触的零件发生碰撞或磨擦的地方；（2）空气不流畅的密闭空间或饮用水系统中；（3）电气接地的地方；（4）钛合金不允许镀镉；（5）温度超过450℉的地方。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀-镀铬镀铬具有美丽的光泽（比如：闪闪发亮的手表），耐腐蚀、硬度很高且摩擦系数很小，有很好的耐热性。故可用于装饰、耐磨蚀（特别是硬铬）、修复零件的尺寸，光反射和防蚀。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀-镀后处理去氢 金属在电镀过程中，伴随着金属的沉淀外，或多或少还会有氢在阴极析出，其中有一部分会以原子氢的状态渗入到金属和镀层中，造成机械性能下降，这种现象称之为“氢脆”。“氢脆”有时会使镀件脆裂或造成镀层脱落，所以对于电镀完毕的构件，需在适当温度下进行一定时间的烘烤处理。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层电镀-镀后处理钝化 为提高锌、镉镀层的抗蚀能力，在铬酸溶液或铬酸盐溶液中，使镀层表面覆盖一层稳定性较强的铬酸盐膜，这叫钝化，钝化可大大提高镀层的防护性能和增加表面美观。航空零件电镀金属镉工艺流程清洁零件表面喷砂打磨电镀清洗零件化学试剂处理表面热水冲洗自我学习能力三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层热镀：也叫热浸镀，是将被保护金属制品浸渍在熔融金属浴中，使其表面形成一层保护性金属覆盖层。喷镀：将丝状或粉状金属放入喷枪中，借助高压空气或保护气氛，使被火焰或电弧熔化了的金属成雾状喷到被保护金属上，形成均匀的覆盖层。渗镀：在高温下利用金属原子的扩散，在被保护金属表面形成合金扩散层。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层化学镀：利用氧化-还原反应，使盐溶液中的金属离子在被保护金属上析出，形成保护性覆盖层。包镀：将耐蚀性良好的金属，通过辗压的方法包覆在被保护的金属或合金上，形成包覆层或双金属层。真空镀：真空镀包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀，它们都是在真空中镀覆的工艺方法。三、常用的防腐措施2、形成保护层（4）金属涂层搪瓷涂层：搪瓷又称珐琅，是类似玻璃的物质。搪瓷涂层是将钾、钠、钙、铝等金属的硅酸盐；加入硼砂等熔剂，喷涂在金属表面上烧结而成。硅酸盐水泥