材料腐蚀与防护-第十一章-无机非金属材料腐蚀.ppt

第十一章 无机非金属材料的腐蚀; 在晶体结构上,无机非金属材料的元素结合力主要为离子键、共价键或离子-共价混合键。这些化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料： 基本属性 高熔点、 高硬度、 耐腐蚀、 耐磨损、 高强度、 良好的抗氧化性 以及：宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。;无机非金属材料;如： 水泥是一种重要的建筑材料; 耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切； 各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃； 日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等 总之，与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大，用途广。;新型无机非金属材料;这些新材料的出现说明了无机非金属材料科学与工程学科近几十年来的重大成就，它们的应用极大地推动了科学技术的进步，促进了人类社会的发展。;3）无机非金属材料的特性;新型无机非金属材料的特性;熔点高;如：高压钠灯是发光效率很高的一种电光源，光色金白，在它的灯光下看物清晰，不刺眼。平均寿命长达1万小时～2万小时，比高压汞灯寿命长2倍，高过白炽灯的寿命10倍，是目前寿命最长的灯。 早在30年代初，人们就已经知道利用钠蒸气放电可获得一种高效率的光源，但一直到1960年，高压钠灯才实现，后经不断发展改进，才得以实际应用。;（2）具有电学特性。 ;（4）具有生物特性。 ; 但因其化学成分、结晶状态、结构以及腐蚀介质的性质等原因．在任何情况下都耐蚀的无机非金属材料是不存在的。 无机非金属材料除石墨以外，其腐蚀不是由电化学过程引起的，而是由于化学作用或物理作用所引起。;9.2 无机非金属材料的腐蚀; * Si02含量较高的耐酸材料，除氢氟酸和高温磷酸外，能耐所有无机酸的腐蚀。 温度高于300℃的磷酸，任何浓度的氢氟酸都会对Si02发生作用： ;* 一般来说，材料中Si02的含量越高耐酸性越强，Si02质量分数低于55％的天然及人造硅酸盐材料是不耐酸的。 另例外，例如： 铸石：含质量分数为55％左右的Si02 ，而它的耐蚀性却很好。因为铸石中的Si02 、A12O3、Fe2O3等在高温下形成耐腐蚀性很强的矿物——普通辉石，所以虽然Si02的质量分数低于55％却有很强的耐腐蚀性。 红砖：Si02的含量很高，质量分数达60％-80％，却没有耐酸性。因为红砖中Si02的以无定型状态存在，没有耐酸性。 若将红砖在较高的温度下锻烧．使之烧结，就具有较高的耐酸性。这是因为在高温下Si02与A12O3形成具有高度耐酸性的新矿物——硅线石(A12O3 ·2 Si02)与莫来石(3 A12O3 ·2 Si02)，并且其密度也增大。 可见：硅酸盐材料的耐酸性不仅与化学组成材关，而且与矿物组成有关。 ;* 含有大量碱性氧化物(CaO、MgO)的材料属于耐碱材料。 它们与耐酸材料相反，完全不能抵抗酸类的作用。 例如：由钙硅酸盐组成的硅酸盐水泥，可被所有的无机酸腐蚀，而在一般的碱液(浓的烧碱液除外)中却是耐蚀的。;2）材料孔隙和结构 除熔融制品(如玻璃、铸石)外，硅酸盐材料或多或少总具有一定的孔隙率。 * 孔隙会降低材料的耐腐蚀性。 原因：孔隙的存在会使材料受腐蚀作用的面积增大，侵蚀作用也就显得强烈，使得腐蚀不仅发生在表面上而且也发生在材料内部。当化学反应生成物出现结晶时还会造成物理性的破坏。 例如：制碱车间的水泥地面，当间歇地受到苛性钠溶液的浸润时，由于渗透到孔隙中的苛性钠吸收二氧化碳后变成含水碳酸盐结晶，体积增大，在水泥内部膨胀，使材料产生内应力破坏。 * 硅酸盐材料的耐蚀性还与其结构有关----晶体结构的化学稳定性较无定型结构高。;3）腐蚀介质 * 硅酸盐材料的腐蚀速度与酸的性质无关(除氢氛酸和高温磷酸外)，而与酸的浓度有关。 * 酸的电离度越大，对材料的破坏作用也越大。 * 酸的温度升高，离解度增大，其破坏作用也就增强。 * 酸的粘度会影响它们通过孔隙向材料内部扩散的速度，其腐蚀作用也不同。 ;9.2.2 典型材料的耐蚀性;原料---;1）玻璃的组成和结构 玻璃的组成：以Si02为主要，并含有R20、RO(R代表碱金属或碱土金属)AL203、B203等多种氧化物。实践表明，玻璃具有很好的耐酸性，而耐碱性相对较差些，这与材料的组成和结构密切相关。 ;2）玻璃的腐蚀性;* 化学反应包括： a) 水解; b) 在