[理学]第五章-1材料的保护.ppt

第五章 材料的防护 第一节 金属的缓蚀 材料防护 第一节、正确选用材料及合理设计结构和加工工艺 一、正确选用材料应遵循以下原则： （1）材料的耐蚀性能应满足构件的使用环境要求。 理论和实践证明下列的一些材料和环境的搭配是比较合理的：铝用于非污染的大气；含铬合金(包括不锈钢)用于氧化性溶液；哈氏合金用于热盐酸；铅用于稀硫酸；蒙乃尔合金用于氢氟酸；不锈钢用于硝酸；钢、高硅铸铁用于浓硫酸，锡用于蒸馏水；钛用于热的强氧化性溶液；钽用于除氢氟酸和烧碱以外的介质等。 （2）材料的物理性能、机械性能和加工工艺性能应满足构件的设计与加工要求 （3）选材应力求经济效益和社会效益的良好结合。要尽量兼顾经济性与耐用性。 二、结构设计中的腐蚀控制 （1）外形力求简单 （2）防止积水和积尘 （3）防止缝隙腐蚀。可以通过拓宽缝隙、填塞缝隙，改变位置或防止介质进入等措施加以避免。 （4）防止电偶腐蚀 （5）防止应力腐蚀开裂、氢脆和腐蚀疲劳 三、实施合理的工艺设计 1.机械加工。机械加工过程容易产生参与应力。一般情况下，材料应在退火状态下进行机械加工，以保证残余应力较小。 2.热处理 3.锻造和挤压 4.铸造 5.焊接 6.表面处理 7.装配 第二节、腐蚀环境处理与缓蚀剂的应用 一、腐蚀环境的处理 腐蚀是因材料所接触的环境造成的，因此，治理环境是减缓或消除材料腐蚀的重要技术途径。治理环境包括两个方面：一是去除或控制环境中促进腐蚀的有害因素，二是强化有利于减缓腐蚀的因素或加入有利的物质。 影响腐蚀的环境因素： 1.温度 2.流速 3.氧和氧化剂 4.介质的成分和浓度 5.湿度 6.材料的相容性 7.缓蚀剂的应用 二、缓蚀剂及分类 缓蚀剂(corrosion inhibitor)是一种以较低的浓度和适当的形式存在于环境(介质)中，可以防止或显著减缓腐蚀的化学物质或几种化学物质的混合物。 使用缓蚀剂的特点：1.不改变金属构件的性质和生产工艺；2.用量少；3.方法简单 缓蚀剂只适用于腐蚀介质有限的系统。 保护效率表示方法 采用缓蚀剂保护时，其保护效率是用缓蚀效率?来表示： 缓蚀效率的测量方法 重量法是最直接，最简便的方法，通过精确称量金属试样在浸入腐蚀介质（有、无缓蚀剂）前后的重量变化来确定腐蚀速度的方法 电化学法是实验室测量金属腐蚀速度的方法，通过对腐蚀电极在腐蚀、缓蚀体系的极化测量，获得极化曲线，计算Icorr和缓蚀效率。 缓蚀剂分类 按缓蚀剂的作用机理分类 按照缓蚀剂对电极过程的影响，Evans把缓蚀剂分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂三类。由于缓蚀剂的加入，分别增加了阳极极化、阴极极化或二者同时增大，使腐蚀电流由原来的Icorr减小到I’corr。 （1）阳极型缓蚀剂 又称阳极抑制型缓蚀剂，通常是缓蚀剂的阴离子移向金属阳极使金属钝化。阳极型缓蚀剂大部分是氧化剂，如过氧化氢、重铬酸盐、铬酸盐、亚硝酸钠、硅酸盐等，这类缓蚀剂常用于中性介质中，如供水设备、冷却装置，水冷系统等。 对于非氧化型缓蚀剂(如苯甲酸钠等)，只有依靠溶解氧存在才能起抑制作用。阳极型缓蚀剂是应用广泛的一类缓蚀剂。但如果用量不足，不能充分覆盖阳极表面，就会形成小阳极大阴极的腐蚀电池，反而会加剧金属的点蚀，因此阳极型缓蚀剂又有“危险性缓蚀剂”之称。 (2)阴极型缓蚀剂 又称为阴极抑制型缓蚀剂，能使阴极过程减慢，增大酸性溶液中氢析出的过电位，使腐蚀电位负移。这类缓蚀剂通常是阳离子移向阴极表面，并形成化学的或电化学的沉淀保护膜。提高阴极过电位，或者使活性阴极面积减少。这类缓蚀剂当用量不足时并不会加速腐蚀，故阴极型缓蚀剂又有“安全缓蚀剂”之称。 (3)混合型缓蚀剂 也叫做混合抑制型缓蚀剂，这类缓蚀剂对阴极过程和阳极过程同时起抑制作用。虽然使用这类缓蚀剂使腐蚀电位变化不大，但腐蚀电流却可减小很多。该类缓蚀剂主要有三种：含氮的有机化合物、含硫的有机化合物及含硫、氮的有机化合物。 这类缓蚀剂可分为三类： （1）含N 的有机化合物，如胺类和有机胺的亚硝酸盐等； （2）含S的有机化合物，如硫醇、硫醚、环状含硫化合物等 （3）含S、N的有机化合物，如硫脲及其衍生物等。 3．按缓蚀剂改变腐蚀金属表面状态的情况分类 从缓蚀剂改变腐蚀金属表面状态的情况来对缓蚀剂分类，可将缓蚀剂分为两大类：一类是在金属表面上形成三维的新相(有一定厚度的表面膜)，这类缓蚀剂称为成膜型缓蚀剂或相间型缓蚀剂，具体还可以进一步分为氧化膜型缓蚀剂和沉淀膜型缓蚀剂，另一类缓蚀剂是使金属表面形成一层连续的或不连续的吸附层，故称之为吸附型缓蚀剂或界面型缓蚀剂。 (1)氧化膜型缓蚀剂 凡能在金属表面形成厚度约为5-10 nm的致密保护膜的缓蚀剂均属氧化膜型缓蚀剂。 如果在中性介质中添加适当的氧化性物质，它们在金属表面少量还原