金属腐蚀的原因及常用的防腐方法

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1、东莞理工学院金属腐蚀原因及常用的防腐方法化学与环境工程学院08化工工艺2班200841511208王东贤2011-5-30金属腐蚀的原因及常用的防腐方法摘要：在当今工业生产中，金属腐蚀已变的越来越严重，造成的损失也越来越大，所以研究防腐的方法就显得尤为重要。本文简单介绍了一些金属腐蚀的机理，在此基础上着重从改善金属本质、把金属和腐蚀介质分开、改善腐蚀环境、电化学保护这四方面介绍了防止金属腐蚀的措施及方法，为以后的研究和探索防腐方法打下基础。关键词：腐蚀防腐防腐方法金属引言当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。从热力学观点看，除少数贵金属（如Au、Pt）外，

2、各种金属都有转变成离子的趋势，就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，使国民经济受到巨大的损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5%4.2%，超过每年各项大灾（火灾、风灾及地震等）损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属约为1亿吨！因此，研究腐蚀机理，采取防护措施，对经济建设有着十分重大的意义。本文探讨化工生产中发生腐蚀的原因以及采取合适的防腐方法防止金属腐蚀。1.引起金属表面腐蚀的多种原因1.1季节性

3、腐蚀腐蚀可以发生在一年内的任何时候。一般来说，79月的温度和相对湿度较高，在美国东部和中西部更容易发生腐蚀。干旱地区，如克罗拉多州、新墨西哥州、亚利桑那州、犹他州及加州，这些地方的相对湿度较低，腐蚀情况就很少发生。1.2手印腐蚀当工件接触人手后，就容易发生腐蚀。搬运过程中新机床和金属工件表面留下的手印，会导致腐蚀。这种情况普遍存在于皮肤呈酸性的人群，以及表面光洁度高的工件。使用手印中和剂能防止类似的手印腐蚀。随着温度上升，包括腐蚀在内的化学反应速度就会更快。夏季高温和空气中的水分和氧气也是加速腐蚀的原因。当水分凝结在工件表面，就会形成电池的电解液。秋冬季节能提供防锈保护的加工液浓度，当湿度持续

4、上升时，就不再提供有效的防锈保护。因此，适当的浓度调整非常必要。秋冬季节，浓度1:30(3.3%)已经足够；但湿热季节，浓度可能需要提高到1:25(4%)，或者不再看到工件表面生锈为止。需要注意的是，提高中央槽系统的浓度，会导致泡沫和皮炎问题。金属加工液用户也可能需要增加防锈添加剂，这取决于金属加工液的种类、用户对化学品的限制、添加剂的有效性以及所使用的加工液。1.3pHpH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。单机条件下如

5、果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.89.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。1.4污垢再循环金属加工液的金属微粒，往往被认为是污垢”或碎屑”如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空一清洗一用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。1.5水通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100X106的氯化物、超过100X1

6、06的硫化物，或50X106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥最佳点”定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250X106碳酸钙或者15德国克”德国硬度标准）。硬度越高，越容易产生腐蚀。电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残

7、留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。2.防止金属腐蚀的方法2.1.改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。2.2形成保护层在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法，物理方法和电化学方法实现的。 金属的磷化处理钢铁制品去油、除锈后，放人特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理

8、。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为5卩m-20卩m,在大气中有较好的耐蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。 金属的氧化处理将钢铁制品加到NaO味口NaNC的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5卩m1.5卩m的蓝色氧化膜（主要成分为FeO）,以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。 非金属涂层用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层，称为非金属涂层，也可达到防腐蚀的目的。例

9、如，船身、车厢、水桶等常涂抽漆，汽车外壳常喷漆，枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁。色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。金属保护层它是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层。前一金属常称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法，作为浸涂层的金属是低熔点金属，如

10、Zn、Sn、Pb和A1等，热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广；热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器；热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆；热镀铝则主要用于钢铁零件的抗咼温氧化等。2.3腐蚀介质的处理腐蚀介质的处理，其目的在于改变介质的性质，降低或消除介质对金属的腐蚀作用。这种方法，只能在腐蚀介质的体积量有限的条件下才能应用，一般可将腐蚀介质的处理分为两大类： 除去介质中的有害成分，改变介质性质其典型的例子是锅炉内用水的除氧，因为水中有氧会引起氧的去极化腐蚀，对锅炉是极其不利的。水中溶解的氧可采用加热或减压加热使其沸腾而除去氧。也可采用化学除氧法，在水中加入亚硫酸钠或联胺（NHNH）,

11、发生的反应如下：2NaSQ+Q=2NaSQNH2NH+Q=2H0+N采用联胺的优点在于反应的产物为HQ及M,在锅炉内不会生成固体物质。 应用缓蚀剂在腐蚀介质中加入少量某些物质，能使金属腐蚀速度大大地降低，这种物质叫做缓蚀剂或腐蚀抑制剂。由于金属在电解中的腐蚀是电化学的阳极过程和阴极过程同时进行的结果，加入缓蚀剂的作用在于使阳极过程或阴极过程减慢。2.4电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。 牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴

12、极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备（如贮油罐）以及石油管路的腐蚀。 外加电流法将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。金属的腐蚀虽然对生产带来很大危害，但也可以利用腐蚀的原理为生产服务，发展为腐蚀加工技术。例如，在电子工业上，广泛采用印刷电路。其制作方法及原理是用照相复印的方法将线路印在铜箔上，然后将图形以外不受感光胶保护的铜用三氯化铁溶液腐蚀，就可以得到线条清晰的印刷电路板。三氯化铁腐蚀铜的反应

13、如下：2FeCb+Cu=2FeCl2+CuCI2。当然，除了上面介绍的方法以外，其它防腐蚀方法还有很多很多，如果遇到其他问题，可以查阅相关书籍。随着现代科技的不断发展，相信防腐蚀的方法也会越来越多，越来越科学经济，使我们能够更好的进行生产和制造。参考文献:陆晖金属的电化学腐蚀与防腐宝鸡文理学院学报(自然科学版).1994,(01).1ofsurfaceliquidsegregationoneorrosionbehaviorofsemi-solidmetalhighpressuredieeastaluminiumalloys.TransaetionsofNonferrousMetalsSocie

14、tyofChina.2010,20(Supplement3):s837-s841.2 陶琦,李芬芳,邢健敏.金属腐蚀及其防护措施的研究进展.湖南有色金属.2007,(02):43-46.3 胡耀君.金属腐蚀控制.稀有金属快报.2001,(04):19-20.J.Zhang,N.Li.Analysisonliquidmetaleorrosion-oxidationinteraetions.CorrosionSeienee.2007,49(11):4154-4184.R.M.Pidaparti,A.S.Rao.Analysisofpitsindueedstressesduetometaleorrosion.CorrosionScience.2008,50(7):1932-1938.4 柯普.谈谈金属腐蚀.金属世界.1996,(06):18.林昌健,田昭武.金属腐蚀与防护机理研究中的现代电化学新方法.中国科学基金.1993,(02):8 应力作用下的金属腐蚀M，化学工业出版社，1990陈匡民，过程装备腐蚀与防护，化学工业出版社，2001腐蚀与防护手册M，化学工业部化工机械研究院，1990金属腐蚀学原理M，航空工业出版社，1993