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金属防腐蚀方法
发布日期:2019-8-6 浏览次数: 109次
防止金属腐蚀的方法和途径很多,主要有以下几种:
一、提高金属材料内在耐蚀性能
采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品,是有效的防腐办法。例如,有些金属及合金在空气不易氧化,或能生成致密的钝化薄膜,可以抵抗酸、碱、盐腐蚀,如不锈钢,就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素,当铬元素含量超过12%时,就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定,如耐热不起皮钢;有些在空气中不易腐蚀,如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分,例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外,对于某些金属材料,还可以通过热处理方法,改变金属的金相组织,提高耐蚀性能。
二、涂、镀非金属和金属保护层
在金属表面上制成保护层,借以隔开金属与腐蚀介质的接触,从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质,可以分为以下几类:
1非金属保护层
把有机和无机化合物涂覆在金属表面,如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层,用得最广泛的是油漆和塑料涂层。
油漆是千百年来的传统方法,但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象,正在变革工艺,向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法,尤其是把有机树脂做成粉末涂料,采用各种方法在金属表面形成优良的涂层,获得了空前的发展。
2金属保护层
在金属表面镀上一种金属或合金,作为保护层,以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。
获得金属镀层的方法也有许多。
①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有NiCrCuSnZnCd等单金属镀层,也有Zn-NiCd-TiCu-ZnCu-Sn等合金镀层。电镀金属保护层除了具有防腐功能外,还有装饰、耐热、耐磨等功能。
②热镀也叫热浸镀,是将被保护的金属材料或制品浸渍在熔融的金属中,使其表面形成一层保护性金属覆盖层。能形成液态的金属般是相对低熔点、耐蚀、耐热的金属,如AlZnSnPb等。热镀锌的温度在4500C左右,热镀锡的温度在310-3300C。与电镀相比,金属热镀层较厚,在相同环境下,其寿命较长。例如高速公路两侧的波形板一般用热镀锌,而不用电镀锌。
③喷镀将粉末金属放入喷枪中,通入高压空气或保护气体,粉末金属被火焰或电弧熔化后成雾状喷涂到金属表面,形成均匀的覆盖层。喷镀常用作金属部件的修复,常用的金属喷料有A1ZnSnPb、不锈钢、Ni-Al等。
④渗镀利用金属原子在高温下的扩散作用,在被保护金属表面形成合金扩散层。渗镀层均匀,无孔隙,热稳定性好,用于改善材料的物理化学性能。常见的渗镀材料有SnCrA1TiWMn等。
⑤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,形成保护涂层。化学镀层均匀、致密、针孔小,适用于形状复杂的兹、带、网、竹件内表面。如钢丝化学镀铜等。
⑥机械镀机械镀是把冲击料(如玻璃球)、表面处理剂、镀覆促进剂、金属粉和被镀金属件一起放入滚筒内,通过滚筒滚动的动能,把金属粉冷压到工件的表面上形成镀层。机械镀层均匀,无氢脆、耗能少,成本低,但仅限于体积较小的工件,如标准件螺丝等。
⑦包镀将耐蚀金属碾压到被保护的金属或合金上,形成包覆层或双金属层。如在高强度铝合金表面覆盖纯铝层等。
⑧真空镀真空镀有真空蒸镀、溅射镀和离子镀,都是在真空中镀覆要求的金属。真空镀层均匀,无氢脆,但镀层薄、设备贵、镀件尺寸受限,多数用于装饰性镀层。
3化学保护层
化学保护层也称化学转化膜。采用化学或电化学方法使金属表面形成稳定的化合物膜层。根据成膜时所采用的介质,可将化学转化膜分为氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜等。
①氧化膜在一定温度下把钢铁件放人含有氧化剂的溶液中,处理形成致密的氧化膜。例如钢铁的“发蓝”或“发黑”处理。
②磷化膜把金属放入含有锌、锰、铁等的磷酸盐溶液中进行化学处理,可以在金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜。磷化膜呈微孔结构,与基体结合牢固,具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性。
③铬酸盐钝化膜把金属或金属镀层放入含有某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中,可以生成铬酸盐钝化膜。铬酸盐膜与基体结合牢固,结构比较紧密,具有良好的化学稳定性、耐蚀性,对基体金属有较好的保护作用。
4复合保护层
为了进一步提高金属的耐腐蚀性能,近些年来,人们把金属保护层、非金属保护层以及化学保护层结合起来,综合利用,达到更好的防腐效果。例如“达克罗”技术,就是把钢铁件表面先除锈,并经铬酸盐处理,而后浸入一种混有片状锌或铝的有机树脂中,涂覆后再经烘烤,形成很薄的一层复合涂层,其耐蚀性远比单纯镀锌或镀铝性能强。达克罗实际是锌铬和有机树脂涂层,用于标准件可以达到防腐和自润滑的效果。
三、处理腐蚀介质
处理腐蚀介质就是改变腐蚀介质的性质,降低或消除介质中的有害成分以防止腐蚀。这种方法只能在腐蚀介质数量有限的条件下进行,对于充满空间的大气当然无法处理。处理腐蚀介质般分以下两类:
1一类是去掉介质中有害成分,改善介质性质。例如在热处理炉中通入保护气体以防止氧化,在酸性土壤中掺八石灰进行中和,防止土壤腐蚀等。
2另一类就是在腐蚀介质中加入缓蚀剂。在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂,可以使金属腐蚀的速度大大降低,此种物质称缓蚀剂或腐蚀抑制剂。例如在自来水系统中加入一定量的苛性钠或石灰,以去除水中过多的CO2,防止水管腐蚀;在钢铁酸洗溶液中加缓蚀剂,以抑制过酸洗和氢脆性等。
四、电化学保护
用直流电改变被保护的金属电位,从而使腐蚀减缓或停止的保护法叫做电化学保护。这类保护方法主要有外电源阴极保护法、保护器保护法和阳极保护法三种。
外电源阴极保护法就是把被保护的金属设备接到直流电源的负极上,进行阴极极化,从而达到保护金属的目的。例如,地下石油管道和船舶的外壳,均可采用此种保护法。
保护器保护法(又叫牺牲阳极阴极保护法)就是把低于被保护金属电极电位的金属材料作为阳极(牺牲阳极),从而对被保护金属进行阴极极化。例如,采用电极电位较负的锌合金或铝镁合金连接于钢铁制品上,前者作为阳极而不断遭受腐蚀,后者得以保护。
利用直流电对保护金属进行阳极极化,使金属处于阳极钝化状态,从而达到保护目的的方法,叫做阳极保护法。
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