解腐蚀15表面覆盖层-金属覆盖层.ppt

表面清理 进行覆盖层保护的施工之前，表面必须进行预处理， 以保证覆盖层的完整、均匀、与基体结合牢固 n表面清理的目的和要求 ：•金属表面应除尽氧化皮、锈层、油污及其他附着物 •金属表面应显示出均匀一致的金属本色，具有需要 的粗糙程度 •非金属如混凝土表面要求表面平整，没有裂缝、毛 刺等缺陷，没有油污、灰尘及其他脏物n表面清理方法 ：u按使用的方法机械清理化学、电化学清理u按清理的目的分为除油除锈除锈 方法包括：手工和动力工具除锈，喷射 或抛射除锈，化学除锈(酸洗)，火焰除锈 ，喷丸、抛光、高压水除锈、锈转化及 清理等l手工除锈 ：采用钢丝刷、铲刀、废砂轮 、砂布用手工方式除去金属表面锈层和 氧化皮，一般用在工件和设备表面积小 ，或不能使用其他除锈方法的场合 l动力工具除锈：气动除锈、电动除锈l喷射（喷砂）除锈：除锈效果好，可使基体 露出金属本色 Ø以压缩空气为动力，带动磨料通过专用的喷 嘴，高速喷射到金属表面，靠冲击与摩擦力 除去锈层和污物Ø磨料：激冷铁砂、铸钢碎砂、铜矿砂、铁丸 或钢丸、金刚砂、石英砂等Ø装置：空压机、喷砂罐、喷嘴Ø存在问题：粉尘问题Ø解决办法：湿法喷砂和密闭喷砂注意问题：n注意安全。

n喷砂后用压缩空气将金属表面的灰尘吹净， 并在规定时间内涂上底漆或采用其它措施防 止再生锈n1. Sa3最彻底清理级 表面呈一致的灰白色，有一定的粗糙度以 提高涂层的附着力表面上的油脂、污垢、氧化皮、锈、腐蚀 物、氧化物和其他杂质均应彻底清除干净n2. Sa2.5很彻底地清理级 表面上所有的油脂、污垢、氧化皮、 锈、腐蚀物、旧漆和其他杂质被清除，允许存在由于清理不彻 底而出现的阴影或色差，但至少要有95%表面达到Sa3的水平， 5%表面仅出现轻度色差n3. Sa2较彻底清理级 表面上的油脂、污垢、铁锈和其他杂质全 部清除，锈、氧化皮和旧漆被清除，允许存在由于锈和氧化皮 清除不够彻底而出现的阴影或色差如果钢材表面已发生点蚀 ，蚀点深处会存在少量的锈或旧漆 n4. Sa1非彻底清理级 表面经全面清理，油脂、污垢、松动的锈 皮、松动的氧化皮、松动的漆皮被清除，与基材结合牢固的氧 化皮、锈、油漆和涂层允许在喷漆清理后残留在表面，表面上 出现大量的分布均匀的金属斑点化学除锈利用酸溶液具有溶解金属氧化物的能力来 除去金属表面锈层和氧化皮，反应时放出 的氢气对氧化皮还产生机械剥离作用。

常用酸洗用酸有盐酸、硫酸、硝酸、氢氟 酸以及某些有机酸酸洗液中需加入高效 缓蚀剂 方法：浸泡法、淋洗法、及循环清洗法 注意：清洗完后稀碱液中和，热水冲洗，低 压空气吹干n酸洗膏除锈酸洗的酸加缓蚀剂和填料制成膏状物，涂在金属表 面，除锈后用水清理，再涂以钝化膏n锈转化剂清理 锈转化剂：转化液：A液体黑色粉末：B（促进剂） 方法：将两种组分按一定比例混合后1 小时，采用刷 涂、辊涂方法涂于钢铁表面（表面带有一定水分也 可施工）利用锈转化剂与锈层反应，在钢铁表面形 成一层附着紧密牢固的黑色的转化膜 保护膜具有一定的保护作用，同时与各种树脂、涂料 有良好的结合力除油n化学除油—有机溶剂除油、碱溶液除油、水 基清洗剂除油Ø有机溶剂除油：利用有机溶剂溶解油脂的能力除去设备或部 件表面油污常用溶剂：汽油、煤油、甲苯、三氯乙烯、 四氯化碳、酒精等除油速度快，但不彻底汽油、苯等易燃，三氯乙烯、四氯乙烯等剧 毒，使用中应注意安全Ø碱溶液除油:在碱溶液中利用乳化作用和皂化作用除去金 属表面油污；NaOH及其它化学药剂配成溶液，加热条件 下除油 Ø水基清洗剂除油:水基清洗剂以水为溶剂，主要成分是表面活 性剂，再配以助洗剂、缓蚀剂，稳定剂等辅 助成分。

水基清洗剂种类多，清除油污效果好，节约 能源，具有很大的优越性，现已得到很快的 发展 钢铁工件化学除油的一种配方及工艺条件配方及工艺条件指 标NaOH (g/L)30  40Na2CO3 (g/L)30  40Na3PO412H2O (g/L)30  40Na2SiO3 (g/L)5OP乳化剂 (g/L)1  2温度 (C)80  90时间 洗净为止n电化学除油将金属置于一定配方的碱溶液中，作为阴极 （阴极除油法）或阳极（阳极除油法），配 以相应的辅助电极(用耐碱稳定性高的金属钢 板或镀镍的钢板 )，通以直流电一段时间， 以除去油污利用电解时在电极表面析出的气体将油污强 行从工件表面脱离溶液组成和化学除油大体相同，但碱含量较 低特点：除油效果好，速度快，主要用于一些 表面处理要求高，工件形状不太复杂的场合n混凝土表面处理l清理表面灰尘、油污、腐蚀产物，损坏部分 修好l施工前烘干脱水，含水量不大于5-6%l混凝土表面用水泥砂浆和树脂胶泥找平覆盖层保护 n用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆盖 在耐蚀性能较差的材料表面，将基底材料 与腐蚀介质隔离开来，以达到控制腐蚀的 目的，这种保护方法称为覆盖层保护法， 这样的覆盖层称为表面覆盖层。

• 复盖层保护技术的主要种类 电镀 喷涂渗镀金属镀层 热浸 金 属 化学镀 覆 盖 层 金属衬里双金属复合板 油漆涂料塑料涂覆非金属 搪瓷覆盖层 钢衬玻璃非金属材料衬里暂时性防锈层• 金属覆盖层（按在介质中的腐蚀行为）•阳极性覆盖层 Ø在使用环境中，覆层材料的电位比基体金 属的电位负在覆层缺陷处形成的腐蚀电 池中，覆层是阳极，能够对基体金属起到 阴极保护作用Ø在一定条件下的锌、镉、铝对碳钢为阳极 性覆盖层Ø保护性能取决于覆盖层厚度电解质溶液锌钢锌腐蚀阳极性覆盖层 (2) 阴极性覆层 Ø在使用环境中，覆层材料的电位比基体 金属的电位正如果覆盖层存在缺陷， 基体金属为阳极，将加速基体金属的腐 蚀起机械隔离作用Ø如铁表面上覆盖铬、镍、铜、铅、锡等 Ø保护性能取决于覆盖层厚度和孔隙率 * 覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变 时，覆层和基体金属的电偶关系可能发 生反转例如在有机酸中，锡比铁电位 负，为阳极 电解质溶液钢腐蚀铬钢阴极性覆盖层 各种金属覆盖层简介 (一)金属镀层 (1) 热喷涂(亦称喷镀)n利用热源将金属或非金属材料熔化、半熔化 或软化，并以一定速度喷射到基体表面，形 成涂层的方法 n喷涂过程一般经历四个阶段：加热融化熔滴雾化雾滴飞行 强烈碰撞形成涂层 n分类：根据热源可分为火焰喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂 。

n三种喷涂方法的比较火焰喷涂电弧喷涂等离子喷涂温度K30006000几万到几亿镀层层状结构 明显的气 孔和夹渣层状结构 孔隙率稍低涂层致密， 孔隙率最小结合强 度高较高最高效率高，可制 备假合金n线材火焰喷涂：以氧—乙炔焰作为热源，喷 涂材料为线材，对线材的加热融化和雾化是 通过线材火焰喷枪实现的，对不同直径和材 质的线材，采用不同的喷嘴和空气帽，并调 节送丝速度，特殊情况下，可用惰性气体作 雾化气流n电弧喷涂：将两根被喷涂的金属丝作为自耗 性电极，利用端部产生的电弧作为热源来融 化金属，用压缩空气流雾化的热喷涂方法 abccb火焰.金属丝 .燃料气和氧进口 .压缩空气进口[火焰喷涂]电弧.金属丝 .压缩空气进口[电弧喷涂]阳极b a阴极.粉末材料进口 .工作气体进口 [等离子弧喷涂]三种热喷涂原理及喷枪结构示意火焰喷涂流程图电弧喷涂流程图n热喷涂操作过程l表面清理：钢铁基体需进行非常彻底的喷射或抛射 除锈，需要一定的粗糙度，一般达到Ｓａ２1/2以上 l操作参数 喷涂距离：一般1００－１５０ｍｍ喷涂角度：射流轴线与基材表面切线之间的夹角， 一般不能小于４５°喷枪移动速度：一般７－１８ｍｍ l封闭处理 一般用乙烯基树脂、酚醛、改进型环氧酚醛树脂或 聚氨树脂填充孔隙 优点：镀层厚度不受限制，对修复较长工件 特别有利。

喷涂工艺和设备比较简单，移 动方便，不管设备和部件的形状和尺寸， 都可按需要得到良好的喷涂层 缺点：涂层结构不强，不能形成合金或焊住 质点的重迭堆砌使喷涂层存在很大孔隙 率，这对防护效果不利，需要采取封闭措 施热喷涂应用n①在钢铁构建上喷涂铝、锌、不锈钢等耐蚀金属或合金涂层，长效防护n②钢铁件电弧喷铝，可产生微区的渗铝层用于防止高温氧化，工作温度１２０～８７０ ℃，短效保护达１１５０℃n③钢铁件上喷涂不锈钢或其它耐磨金属，用于耐磨蚀防护2)电镀n利用直流或脉冲电流作用从电解质中 析出金属，并在工件表面沉积而获得 金属覆盖层的方法叫电镀 l镀件—阴极与直流电源负极相连l镀层金属—阳极与直流电源正极相连 阳极 (Zn)阳极反应：Zn = Zn2+ + 2e阴极(工件)阴极反应：Zn2+ + 2e = Zn直流电源  - + 含Zn2+电镀液电镀锌原理 n电镀的优点：Ø镀层金属纯度高，分布均匀，与基体金属结 合牢固Ø镀层具有较高硬度和耐磨性能Ø有一定的孔隙Ø为获得同样保护效果所需要的覆层金属最少 Ø镀层厚度容易控制，一般在常温下进行Ø电镀适应范围广，从正电性金属到负电性金 属，从低熔点金属到高熔点金属，从高纯金 属到合金，都可以进行电镀。

n电镀的用途Ø用于细小、精密的仪器仪表零件的保护；Ø抗磨蚀的轴类的修复：硬镍铬、镍磷镀层；Ø外表美观，用于装饰：金、银、铜、镍、铂 、铑等；Ø导电：金、银、铜等；Ø防腐蚀：锌、镉、铂、铬及锌镍、锡锌等 (3) 渗镀（表面合金化或化学热处理 ） l 利用热处理的方法将合金元素的原子扩散入 金属表面，以改变其表面的化学成分，使表 面合金化l方法常用的渗镀金属有铝、铬，以及非金属元素 硅、硼n特点l渗镀层和基体金属之间是通过形成合金结合 起来(冶金结合)，因此不会因热膨胀剧烈机 械变形等原因而脱落经过渗镀处理的部件 ，其尺寸几乎没有改变l钢铁经过渗铝，渗硅，渗铬，以及二元或三 元共渗，抗高温氧化和高温气体腐蚀的能力 大大提高 l将电镀层，喷涂层，热浸层进行加热扩散， 得到渗镀层，是渗镀工艺发展方向之一 喷铝层基体金属Al2O3 保护膜铝铁化合物基体金属喷铝层(左)和扩散渗铝层(右) 剖面示意 (4) 热浸镀 n将工件浸入熔融的液态镀层金属中，经 短时间取出，便形成金属覆层这种施 工方法最古老，简单，但难以控制覆层 厚度，操作时金属损耗也大 n使用热浸法的条件是：基体金属与覆层 金属之间能生成化合物或固溶体，才能 具有足够的结合力且不起皮脱落。

一般 用于钢铁管、板、带、丝的镀锌、锡、 铝、铅锡合金等5) 化学镀(也有称为“无电解镀”) n利用化学反应使溶液中的金属离子析出，并在工件 表面沉积而获得金属覆盖层的方法n化学镀镍层与电镀硬铬层相比，硬度和耐磨性能相近 ，但化学镀不需要电源，无电镀硬铬层中出现的脆性 和网状裂纹，而且比电镀镍层孔隙率低，化学稳定性 高 n近年来又开发了脉冲化学镀，进行化学镀时迭加脉冲 电流，可使镀层更致密，更光亮，组织均匀，结合牢 固，因而较薄镀层就能达到较厚的普通化学镀层相同 的技术指标 • 复盖层保护技术的主要种类 电镀 喷涂渗镀金属镀层 热浸 金 属 化学镀 覆 盖 层 金属衬里双金属复合板 油漆涂料塑料涂覆非金属 搪瓷覆盖层 钢衬玻璃非金属材料衬里暂时性防锈层(二) 金属衬里 n在碳钢或低合金钢设备内部衬上耐蚀金属薄板，既可满足设备耐蚀性能方面的要求，又可节省耐蚀金属材料，克服衬层金属强度不足的缺点n常用的衬里金属有。