第五章金属防护方法.ppt

第五章 腐蚀防护方法 金属腐蚀的防护方法 缓蚀剂保护 电化学保护 金属表面覆盖层 其他保护方法 缓蚀剂保护 通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法叫缓蚀剂保护。 特点： 设备简单， 使用方便， 投资少，收效快， 广泛应用于石油、化工、钢铁、机械、动力和运输部门， 是十分重要的防腐蚀方法之一。 缓蚀剂的定义 又称为腐蚀抑制剂或阻垢剂 ASTM定义：缓蚀剂是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境（介质）时，可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。 缓蚀效率的表示方法 ?? 腐蚀速度法： 对比添加和未添加缓蚀剂的溶液中金属材料的腐蚀速度，求得缓蚀效率 Z= × 100% 缓蚀效率的表示方法 ?? 腐蚀失重法： 根据相同面积的金属材料在添加和未添加缓蚀剂溶液中浸泡相同时间后的失重量值，求取缓蚀效率。 缓蚀效率的表示方法 ?? 腐蚀电流法： 若介质腐蚀过程是电化学腐蚀，可通过测量添加和未添加缓蚀剂溶液中金属材料的腐蚀电流密度，求得缓蚀效率。 缓蚀剂的后效性能 ?? 缓蚀剂的后效性能：当缓蚀剂的浓度由其正常使用浓度大幅度降低时，缓蚀作用所能维持的时间。 ?? 时间越长，缓蚀剂的后效性能越好，由缓蚀剂作用而产生的金属表面保护膜的寿命越长 缓蚀剂的缓蚀作用机理 ?? 缓蚀剂对腐蚀介质的作用 缓蚀剂与腐蚀性介质发生化学反应，使腐蚀性介质转变为不活泼物质 例如：锅炉用水中的溶存氧在高温时激烈地腐蚀金属。如果在这种水中，加入少量强还原剂物质，如亚硫酸盐，可与溶存氧按下式进行还原反应而减少， 从而显著地抑制金属腐蚀。 SO32－+O2→SO42－ 缓蚀剂的缓蚀作用机理 缓蚀剂对金属本身的作用 1. 氧化膜型缓蚀剂 2. 沉淀膜型缓蚀剂 3. 吸附膜型缓蚀剂 缓蚀剂对金属本身的作用 ??氧化膜型缓蚀剂（钝化剂）： 以缓蚀剂本身作为氧化剂或以介质中的溶解氧作氧化剂，使金属表面形成钝态的氧化膜，从而减缓金属的腐蚀。 如铬酸钠在中性水溶液中，可使铁氧化成 γ－Fe2O3，并与自身的还原产物Cr2O3一起形成氧化物保护膜。 Fe +2Na2 CrO4 +2H 2O Fe2 O3 +Cr 2O 34+NaOH 缓蚀剂对金属本身的作用 ?? 沉淀膜型缓蚀剂： 在金属表面形成防腐蚀沉淀膜的缓蚀剂，沉淀膜可以由缓蚀剂的相互作用形成，也可以由缓蚀剂与腐蚀介质中存在的金属离子。 沉淀膜的厚度大于钝化膜，电阻大且隔离腐蚀介质，可以抑制金属的腐蚀。 例如：中性含氧的水溶液中，硫酸锌对铁的缓蚀作用是由于锌离子与阴极反应生成的氢氧离子反应而生成氢氧化锌沉淀膜。 缓蚀剂对金属本身的作用 ?? 吸附膜型缓蚀剂（大多是有机缓蚀剂） ： 通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附或化学吸附作用使缓蚀剂吸附在金属的表面。 物理吸附：静电引力和范德华引力 化学吸附：缓蚀剂分子中极性基团中心元素的未共用电子对和金属形成配价键而引起的吸附。 缓蚀剂对金属本身的作用 缓蚀作用的影响因素 浓度的影响（三种情况）： 1 缓蚀效率随缓蚀剂浓度的增加而增加 2 缓蚀剂的缓蚀效率与浓度的关系有极值(表面活性剂) 3 缓蚀剂用量不足时，不但不起缓蚀作用反而会加速腐蚀 缓蚀作用的影响因素 ?? 温度的影响（三种情况）： 1. 在较低的温度范围内缓蚀效果好，温度升高时，缓蚀效率显著下降 2. 在一定温度范围内对缓蚀效果的影响不大 3. 随温度升高，缓蚀效率增高 缓蚀作用的影响因素 ?? 金属材料的影响 同一种缓蚀剂对不同的金属材料有不同的作用，不同的金属材料应选用不同的缓蚀剂 缓蚀剂的应用原则 主要应用于那些腐蚀程度中等或较轻系统的长期保护(如用于水溶液,大气及酸性气体系统).应用缓蚀剂应注意如下原则: (1)选择性.针对不同的介质条件和工艺、产品质量要求选择适当的缓蚀剂 (2)环境保护. 无毒的化学物质做缓蚀剂 (3)经济性. 电化学保护 电化学氧化还原反应，与溶液中离子浓度有关，还与溶液的pH值有关 电位-pH图可很清楚地说明金属的腐蚀状态 外部电流 ??定义: 通过外加电流或电位增加或降低金属在电介质溶液中的电极电位，即对被保护金属进行阳极或阴极极化，从而使金属钝化或抑制阴极过程中阳极反应的进行，从而减小其电化学腐蚀速度的方法。 电化学保护的发展 ?? 阴极保护： 历史较长：1824年提出设想（铸铁保护船上的铜包覆层），二十世纪的三十年代才开始应用，现在是一项商品化的保护技术。 ?? 阳极保护： 历史较短：比较新的腐蚀控制技术。1954年提出可以用阳极保护技术以控制金属的腐蚀，到1958年第一次应用，现在在一些国家成为商品化的保护技术。 阴极保护 将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方