金属的腐蚀及防护措施
金属腐蚀的分类:根据金属的腐蚀机理,金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。无论是化学腐蚀还是电化学腐蚀,金属腐蚀的本质都是金属原子被氧化成金属阳离子的过程。
化学腐蚀
化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学反应而造成的损害。腐蚀过程是纯氧化还原的纯化学反应,即腐蚀介质直接与金属表面的原子相互作用,形成腐蚀产物。反应过程中不产生电流,过程符合化学动力学规律。
电化学腐蚀
电化学腐蚀是金属和电解质溶液之间的化学相互作用造成的损害。反应过程中,阳极失去电子,阴极获得电子,电子流动,过程遵守电化学基本规律。
根据电解质溶液的酸碱性不同,电化学腐蚀可分为吸氢腐蚀和析氢腐蚀。
金属材料的主要防腐措施
(1)改善金属的性质
根据不同的用途选择不同的材料形成耐腐蚀的合金,或者在金属中加入合金元素以提高其耐腐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。比如在钢中加入镍制成不锈钢,可以增强防腐能力。
(2)在金属表面形成保护层并覆盖各种保护层,以隔离被保护金属气体的腐蚀性,是防止金属腐蚀的有效方法。工业孔洞的保护层主要有两种:非金属保护层和金属保护层。通常,保护层通过以下方法形成:
1)金属的磷化处理:钢铁制品经过脱脂除锈后,浸泡在特定成分的磷酸盐溶液中,在金属表面形成不溶于水的磷化膜。这个过程被称为磷化处理。磷化膜为深灰色至暗灰色,厚度一般为5至20微米,因此在大气中具有良好的耐蚀性。该膜具有微孔结构,对油漆等有很强的吸附能力。如果作为油漆的底层,可以进一步提高耐腐蚀性。
2)金属的氧化处理:将钢铁制品加入Na0H和NaN02的混合溶液中,加热处理,可在其表面形成一层厚度约为0.51.5微米的蓝色氧化膜(主要成分Fe3O4),达到钢铁防腐的目的。这个过程称为发蓝处理,简称发蓝。这种氧化膜具有很大的弹性和润滑性,不影响零件的精度。因此,精密仪器和光学仪器的部件,如弹簧钢、薄钢片、细钢丝等,往往会发蓝。
3)非金属涂层:用塑料喷涂金属表面比喷漆要好。塑料涂层致密光滑。色泽鲜艳,兼具防腐和装饰双重功能。搪瓷是一种二氧化硅含量高的玻璃搪瓷,具有优良的耐腐蚀性能。因此,作为一种耐腐蚀的非金属涂层,广泛应用于石油化工、制药、仪器仪表等工业部门和日常生活用品中。
4)金属保护层:这是将一种金属镀在另一种需要保护的金属制品表面形成的保护涂层。前一种金属称为镀金属。除了电镀和化学镀之外,还有其他形成金属涂层的方法,例如热浸镀、热喷涂、渗透镀和真空镀。
(3)电化学保护
电化学保护是金属腐蚀防护的重要方法之一,其原理是利用外加电流改变被腐蚀金属的电位,从而减缓或抑制金属腐蚀。电化学保护可分为阳极保护和阴极保护。
阳极保护
就是向金属表面引入足够的阳极电流,使金属被阳极氧化,即电位变正,处于钝化状态,金属
溶解速度大大减慢。
阴极保护是在被腐蚀的金属表面引入足够的阴极电流,使金属阴极极化,即电位变为负值,防止金属溶解。
(4)缓蚀剂法
缓蚀剂法是一种常用的防腐措施。在腐蚀环境中加入少量的缓蚀剂可以与金属表面发生物理作用。
化学作用,从而显著降低对金属材料的腐蚀。由于缓蚀剂不需要特殊设备,不改变金属成分的性质,具有经济性和适应性强的优点,广泛应用于酸洗冷却水系统、油田注水等。