防止金屬腐蝕的方法
除了金、鉑等少數(shù)貴金屬外,大部分金屬都會在空氣體和水中腐蝕。防止金屬腐蝕的一個簡單原則是將金屬與腐蝕環(huán)境隔離。金屬防腐的主要方法有:①改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如,在普通鋼中加入鉻和鎳來制造不銹鋼。
②用保護層覆蓋金屬表面。例如,油漆、電鍍或化學(xué)方法在金屬表面形成致密的耐腐蝕氧化膜。涂覆耐腐蝕非金屬物質(zhì),如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青、高分子材料等。,以便將金屬與腐蝕介質(zhì)隔離。
④電化學(xué)保護法。因為簡單的金屬得不到電子,只要把被保護的金屬作為發(fā)生還原反應(yīng)的電化學(xué)裝置的陰極,就可以消除引起金屬電化學(xué)腐蝕的原電池反應(yīng)。
⑤添加化學(xué)膜層。用化學(xué)方法,如磷化、鈍化、氧化等,在金屬表面涂上一層致密穩(wěn)定的化學(xué)膜。
金屬防腐方法可總結(jié)如下:非金屬保護層。涂覆耐腐蝕非金屬物質(zhì),如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青、高分子材料等。,以便將金屬與腐蝕性介質(zhì)隔離。
金屬保護層。使用耐腐蝕性強的金屬或合金覆蓋被保護的金屬表面。覆蓋方式有電鍍、熱噴涂、真空電鍍等。根據(jù)防腐的電化學(xué)性能,保護層可分為陽極保護層和陰極保護層。陽極保護層金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位低于基底金屬,如鍍鋅鐵板,鋅為陽極,鐵為陰極。陰極保護層金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位高于基底金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位,如鍍錫板,錫為陰極,鐵為陽極。就將金屬與環(huán)境隔離的功能而言,這兩種保護層沒有原理上的區(qū)別。但是當(dāng)保護層受損變得不完整時,情況就不一樣了。如前所述,陰極保護層會使母材變成陽極,造成點蝕。陽極保護層,如鍍鋅鐵板,其中鋅為陽極,基體金屬鐵為陰極,被腐蝕的是鍍鋅層,而不是鐵。直到涂層嚴(yán)重受損,無法保護賤金屬,賤金屬才開始腐蝕。
電化學(xué)保護。
①犧牲陽極保護:將低標(biāo)準(zhǔn)電極電位的金屬與被保護金屬連接形成電池。此時,待保護的金屬由于高電極電位而成為陰極,不會被腐蝕和保護。另一種電極電位較低的金屬是陽極,被腐蝕。比如海上航行的船只,船底周圍鑲嵌著鋅塊。此時船體是陰極,受到保護,鋅塊是陽極,而不是被腐蝕的船體。這種保護法保護陰極,犧牲陽極,故稱犧牲陽極保護法。
(2)陰極保護:這是用外接電源保護金屬。將需要保護的金屬連接到負極,成為負極,避免腐蝕。此外,在陽極上連接一些鐵塊,使其成為陽極并腐蝕,這實際上是一種犧牲陽極。與上述方法不同,電流是由外部電源而不是電池本身提供的?;S的一些酸液儲罐或管道,以及地下水管、輸油管等。,往往都是用這種方法防腐。(3)陽極保護:這是利用外部DC電源保護金屬。但是要保護的金屬連接到陽極成為陽極。這會加速金屬腐蝕。然而,對于一些能形成保護性氧化膜的金屬,并不一定會加速金屬腐蝕。相反,在適當(dāng)?shù)恼娢环秶鷥?nèi),由于陽極上的氧化加劇,在金屬表面形成完整的氧化膜層,保護了金屬,腐蝕電流明顯降低。這種現(xiàn)象被稱為金屬的電化學(xué)鈍化。陽極保護是將可鈍化的金屬鈍化,在外部陽極電流的作用下對其進行保護。
添加緩蝕劑進行保護。
緩蝕劑是一種化學(xué)物質(zhì),通過在腐蝕介質(zhì)中加入少量,可以顯著降低金屬的腐蝕速度。緩蝕劑用量少、簡單、經(jīng)濟,是一種常用的防腐方法。緩蝕劑通常分為三類。
①鈍化劑:一般為強無機氧化劑。例如鉻酸鹽、硝酸鹽、鉬酸鹽等。它們的作用是使腐蝕性介質(zhì)更具氧化性,并保持金屬表面完好無損。其功能類似于電化學(xué)陽極保護。
②有機緩蝕劑:包括酸洗緩蝕劑和防腐油脂。鋼鐵酸洗是許多加工過程中必不可少的預(yù)處理過程,目的是去除鋼鐵表面的氧化物,但這一過程不可避免地會腐蝕金屬本身。為了減少金屬的腐蝕,在酸洗過程中必須加入緩蝕劑。這種緩蝕劑通常包括:鄰甲苯基硫脲、對甲苯基硫脲、丙基硫醚、二戊基胺、甲醛、對苯硫酚等。作用機理是緩蝕劑一般吸附在鋼材表面,阻礙了鋼材酸洗時引起腐蝕的電極反應(yīng)。一些緩蝕劑會增加氫氣的過電壓,阻礙氫離子還原的陰極反應(yīng)。一些緩蝕劑可以阻止鐵氧化成二價鐵離子,并使陽極極化。但一般認(rèn)為緩蝕劑能同時減緩陰極和陽極的反應(yīng),顯著降低鋼的腐蝕速率。
耐腐蝕潤滑脂用于金屬材料和零件在運輸和儲存過程中的臨時防腐。它主要由油、油脂或蠟和少量有機添加劑組成。這種有機添加劑一般是極性化合物,可以吸附在金屬表面。其作用機理與酸洗緩蝕劑相似,但不同的是要求耐蝕潤滑脂中的添加劑在近中性條件下起作用,而酸洗緩蝕劑則要求在酸性條件下起作用。防腐油脂中作為添加劑的有機物通常有:有機胺、環(huán)烷酸鋅、各種石油產(chǎn)品的氧化產(chǎn)物、磺化油的堿金屬鹽和堿土金屬鹽等。
③氣相緩蝕劑:氣相緩蝕劑是一種低蒸氣壓的揮發(fā)性物質(zhì),其蒸氣具有防腐作用。主要用于重要機械零件在儲存和運輸過程中的防腐。防腐機理不是很清楚,主要與金屬表面吸附蒸汽緩蝕劑有關(guān)。最有效、應(yīng)用最廣泛的氣相緩蝕劑是亞硝酸二環(huán)己胺,它是一種無毒無味、揮發(fā)緩慢的白色晶體。在較好的封閉包裝空中,鋼材在室溫下可有一年的有效防腐期。其缺點是會加速鋅、錳、鎘等一些有色金屬的腐蝕。,所以使用時要特別注意零件中是否有有色金屬。
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