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金属材料腐蚀的分类以及如何防护

发布时间:2023-02-24 访问量:344次 来源:隐石检测

金属材料在日常生活中具有广泛的应用,在使用过程中如果没有做好一定的防护,金属表面就会发生腐蚀,且随着时间的增加,腐蚀现象更加严重。金属腐蚀现象通常是指金属与周围环境之间发生化学或电化学作用而被破坏或变质的现象。

腐蚀现象的产生不仅会降低器件的使用寿命,而且会对环境产生一定的污染,甚至会影响人体生命健康。由于造成腐蚀现象的原因具有许多复杂的因素,通常按照腐蚀机理和腐蚀状态对腐蚀现象进行分类。同时根据不同的腐蚀情况,制定金属防护策略避免金属发生腐蚀。

腐蚀现象分类

按照腐蚀机理可将金属腐蚀现象分为化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀,其中电化学腐蚀最为普遍,同时也是对金属的危害最为严重。化学腐蚀:是指金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的腐蚀。在反应过程中没有电流产生,例如钢铁在空气中加热时,热铁与空气中的氧气发生化学反应生成疏松的铁氧化物,这种现象为化学腐蚀;该类腐蚀的特点是,在一定条件下,非电解质中的氧化剂直接与金属表面原子相互作用而形成腐蚀产物,腐蚀过程电子的传递是在金属和氧化剂之间直接进行的,所以没有电流产生。

电化学腐蚀:是指金属在水溶液中,与离子导电的电解质发生电化学反应产生的破坏。在反应过程中有电流产生,腐蚀金属表面存在阴极和阳极,阳极反应使金属失去电子变成带正电的离子进入介质中,称为阳极氧化过程。阴极反应是介质中的氧化剂吸收来自阳极的电子,称为阴极还原反应,这两个反应是相互独立而又同时进行的,称为一对共轭反应。这使得金属表面阴阳两极组成了短路电池,腐蚀过程中有电流产生,加速了腐蚀过程。如金属在海水、酸碱盐溶液、 自来水等介质中的腐蚀均属于电化学腐蚀。

物理腐蚀:是指金属和周围的介质发生单纯的物理溶解而产生的破坏。金属在液态高温的条件下可在熔盐、熔碱中发生物理溶解。物理腐蚀是由于物质迁移引起的,固体金属在液态介质中溶解而转移到液态中,使得金属破坏,故没有电流产生,是一个纯物理过程。如钢容器易被熔融的液态金属锌溶解,使得钢容器壁变薄等。

按照腐蚀形态也可分为均匀腐蚀和局部腐蚀,对于局部腐蚀可根据其形态分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀。

金属腐蚀带来的危害

金属腐蚀现象普遍存在于日常生活和工业生产之中,腐败会造成严重的直接或间接经济损失,腐蚀会造成的大量的经济损失。据国内统计,腐蚀造成的损失每年可达3.5 万亿人民币,约占国民生产总值(GNP)的3-5 %,全国腐蚀造成的钢铁损失占当年钢产量约10-20 %。腐蚀是能源和材料损失的主要原因之一,占全球能源使用的20%。腐蚀现象也会造成资源浪费和环境污染。腐蚀使得金属材料过早失效,同时也造成了资源和能源的大量浪费;可能会造成管道泄漏,造成大量土壤/水体的污染;腐蚀产物和污垢会导致锅炉、换热器等设备的传热效率下降,浪费大量资源。

预防金属腐蚀的方法

金属材料种类的多样、腐蚀环境的复杂决定了金属腐蚀防护手段的多样。防护手段大致可分为金属表面处理、电化学保护和改善腐蚀环境三大类。

金属表面处理:是指通过物理、化学及电化学手段在金属基材表面建立一种隔离保护层,以阻隔电解质溶液与基材接触,达到减缓腐蚀的目的。主要有在表面覆盖涂层,即在金属基材表面涂覆一层涂层可以隔绝水与氧气接触基底,产生保护作用;阳极氧化处理,即外加电源将金属材料与电源正极连接,在外加电流和相应电解质溶液的共同作用下,金属表面生成一层氧化膜;合金化处理,即通过往金属中掺杂其他元素,以改善耐蚀性、耐磨性等性能。

电化学保护:是运用电化学原理对金属材料采取措施,使其充当阴极或钝化,达到减缓腐蚀的目的。其可分为牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法以及阳极保护法三种。

改善腐蚀环境:改善金属材料所处的腐蚀环境可以有效降低腐蚀速度。常用的方法有添加缓蚀剂,缓释剂的用量很少,一般在1%以下就会展示出极好的缓释效果。因此缓蚀剂防腐被大量运用于石油、化工、运输、文物保护等产业。


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