材料腐蚀与防护 第六章
62页1、6. 材 料 的 防 护材料防护是控制材料腐蚀的一门技术。腐蚀是材料 与环境发生界面反应而引起的破坏。 因此防止材料腐 蚀可以从材料本身、环境和界面三方面考虑。材料防护技术主要有:正确选用耐蚀材料和合理的 结构设计;腐蚀介质的处理;表面防蚀处理;电化学保 护等6.1 腐蚀介质的处理缓蚀剂的应用一:腐蚀介质处理的目的与分类腐蚀介质的处理,其目的在于改变介质的性质,降低 或消除腐蚀介质对金属的腐蚀作用。这个方法,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:1去除介质中的有害成分,改变介质的性质。如锅炉内用水的除氧。由于锅炉给水中总会溶解一 些氧气,会引起氧去极化腐蚀,氧便成为极其有害的成 分。除氧有热法除氧和化学法除氧。热法除氧是在减压下,将水加热使其沸腾,除去水中 的大部分氧。化学法是使用化学药品与氧作用的方法除氧。如在 锅炉内的水中加入Na2SO32在腐蚀介质中加入能减缓腐蚀速度的物质缓蚀剂近年来使高压锅炉给水除氧,常采用联胺除氧刑6.2 缓蚀剂一:概述缓蚀剂也称腐蚀抑制剂、阻蚀剂是少量添加( 0.1%-1%)即能强烈抑制腐蚀的物质缓蚀剂的主要作用就
2、是抑制金属的腐蚀反应,因此 起着类似负催化剂的作用缓蚀剂作用:由于金属在电解质溶液中的腐蚀是腐蚀电池的阴、 阳极过程同时进行的结果,因此缓蚀剂的作用实质上就 是使阴、阳极过程发生阻滞,从而使腐蚀速度减慢。二 缓蚀剂性能的评定:1.缓蚀效率Z在许多情况下,金属表面上常发生点蚀等不均匀腐蚀,此 时除需了解缓蚀剂的缓蚀效率外,还需测量金属表面上各部 位的点蚀深度2.后效性能后效性能指当缓蚀剂的浓度从它的正常使用浓度大幅度降 低时,缓蚀能力仍能保持多久,也可以说由于缓蚀剂的作用 而产生的保护膜能继续维持多久才被破坏对缓蚀剂的要求,除了要具有较高的缓蚀效率以减少缓蚀 剂的用量外,还希望缓蚀剂的后效性能好,以延长缓蚀剂的 保护周期,减少缓蚀剂的加入次数三:缓蚀剂的分类1. 按化学成分:缓蚀剂分为无机类和有机类两大类1)无机缓蚀剂。无机缓蚀是使金属表面发生化学变化,即所谓发生钝化作 用以阻止阳极溶解的过程。典型物质有:聚磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐、亚 砷酸盐等 2)有机缓蚀剂有机经蚀剂是在金属表面上进行物理的或化学的吸附,从 而阻止腐蚀性物质接近金属表面的有机物。典型物质有;含氧有机化合物、含
3、氮有机化台物、含硫有机 化合物以及胺基、醛基类、杂环化合物等中。2按缓蚀机理分类阳极型缓蚀剂 -能抑制阳极反应增大阳极极化,从而使腐蚀电流下降,使腐蚀电位正移阴极型缓蚀剂 混合型缓蚀剂 -对阴、阳极过程都起抑制作用,腐蚀电位可能变化不大,但腐蚀电流显著降低3.按缓蚀剂形成的保护膜特征分类A氧化(钝化)型能使金属表面生成致密而附着力好的氧化物膜,从而 抑制金属的腐蚀。这类缓蚀剂有钝化作用,放又称为钝化 型缓蚀剂,或称为钝化剂(Passivator)。钢在中性介质中常用的经蚀剂如Na 2CrO4, NaNO2等 属于此类。 B 沉淀型 C 吸附型四缓蚀剂的作用机理有关缓蚀剂的保护作用的机理、至今尚无公认的统一见解 。成相膜理论:认为缓蚀剂与金属作用生成钝化膜或缓蚀剂与介 质中的离子反应形成沉淀膜使金属腐蚀减缓,即为成相膜 理论。 电化学理论:从电化学观点出发,认为缓蚀剂的作用机理是对 电极过程起阻滞作用,即为电化学理论。 吸附理论:认为缓蚀剂在金属表面具有吸附作用,生成了一种 吸附在金属表面的吸附膜,从而使金属腐蚀减缓,即为吸 附理论。6.2 各种类型的缓蚀剂一: 钝化型缓蚀剂由于缓蚀剂或
4、缓蚀剂和溶解氧的共同作用,在金属 表面上形成了钝态的氧化膜,因而抑制金属的腐蚀,这 类缓蚀剂称钝化型缓蚀剂简称钝化剂大多都是无机化合物,但也有象苯甲酸钠、肉桂 酸钠等有机化合物通常应用于中性介质中钝化型缓蚀剂只能用来保护具有钝化趋势的金 属,如Fe、Co、Ni、 Cr、Ti、Al等原理:Fe、Cr等过渡金属的次外层有未充满的d电子轨 道,因此易与氧原子的p电子对形成dp配键Al的氧化膜则是由于致密、及与基体金属的结合力 强,因此也有极好的保护性能钝化型缓蚀剂在金属表 面生成的膜应该是薄而致密的1.钝化型缓蚀剂的两种类型钝化剂根据其作用机理又可分为阳极抑制型和阴极去极 化型两类.(1)阳极抑制型溶液中存在得阳极抑制型钝化剂对阴极极化曲线几乎 没有影响,但使阳极极化曲线产生强烈的变化其结果是 使致钝电流和维钝电流大为减小钝化型金属的阴、阳极极化 曲线。A线是阳极极化曲线,K线是 阴极极化曲线处于腐蚀状态 的金属其阳极电流和阴极电流 相等,位于两极化曲线的交点 M-腐蚀电流当添加缓蚀剂后,曲线A变为 B,阴、阳极极化曲线的交点由 于缓蚀剂的添加从活化态M点 变化到N点,金属成为钝态, 腐蚀速
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