机械零件的腐蚀与防腐.ppt

* * 第三单元 机械零件的腐蚀与防腐 学习目标： 本单元由机械零件的腐蚀分析和机械零件的防腐两个课题组成。通过本单元的学习，学生应能够说出机械零件腐蚀的基本原理和常见形式，对零件腐蚀失效的危害有较深刻的认识；通过对矿井现场教学机械设备零件或构件的防腐知识，认识、掌握常用防腐方法及措施。 课题一 机械零件的腐蚀分析 任务描述： 本课题主要对机械设备零件的腐蚀原理及主要形式作简要介绍，通过本课题的实施，使学生明确金属机件的腐蚀原理，对腐蚀形式有明确的认识，为金属机件的防腐打下知识基础。 金属与周围介质发生化学，电化学作用或物理溶解产生变质和破坏的现象称为腐蚀。金属腐蚀破坏发生在零件表面，逐渐向内部扩展或同时向四周蔓延。 ??腐蚀是现代工业中极为有害的破坏因素。不仅造成机器、零部件的失效，且造成金属材料的浪费和巨大的经济损失。例如，全世界每年因腐蚀浪费的钢铁约占当年钢铁产盘的10%。此外，腐蚀破坏还带来安全性和资源保护等问题，导致机器设备的突然破坏，严重危及人身安全和使地球上有限资源日渐枯竭，使人类生存受到威胁。 金属零件的腐蚀损伤，是指金属材料与周围介质产生化学 或电化学反应而导致的破坏。金属腐蚀是普遍存在的自然现象。 一、金属腐蚀过程 ??自然界中大多数金属是以金属化合物的形式存在于矿石中，例如铁以Fe2O3，形式存在于赤铁矿中，而Fe2O3也是铁的腐蚀产物—铁锈的成分。冶炼金属是消耗能量把矿石中的化合物转变成金属，所以金属比其化合物具有更高自由能。金属腐蚀是使金属恢复其自然状态，金属释放出能量回到热力学上更稳定的自然存在形式—化合物状态，即金属从金属状态自发地变成离子状态，生成氧化物、硫化物等。所以腐蚀过程是金属释放出能量使自身稳定的自发过程，也是冶金的逆过程。金属释放的能最就是腐蚀的动力，而其他破坏形式，如磨损、裂纹等则要消耗有用功。 二、金属腐蚀的分类 ??依金属腐蚀过程的特点分为:化学腐蚀、电化学腐蚀。 ??依腐蚀表面的特征分为:全面腐蚀、局部腐蚀。 ??全面腐蚀是机件整个表面上发生的腐蚀，一般多为全面不均匀腐蚀。 局部腐蚀是机件表面局部发生的腐蚀，而表面上其他部分几乎不发生腐蚀。 局部腐蚀较多，危害也比全面腐蚀严重，往往会发生突然破坏，造成机件的损坏，甚至恶性事故。 根据化学腐蚀的机理，可在零件表面上覆盖一层保护膜，如镀锡、镀锌、发蓝处理等。 排气阀等的高温腐蚀，可选用含钒、钠、硫少的燃油，控制其成分;加强燃烧室零件的冷却，使零件温度在550℃以下等。 此外，还应注意零件材料的选择，对腐蚀环境下工作的零件应选用耐腐蚀性强的材料。 三、金属零件的化学腐蚀 单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。 金属氧化膜要在含氧气的条件下其保护膜作用必须具有以下条件： ①膜必须是紧密的，能完整的把金属表面全部覆盖住； ②膜在气体介质中是稳定的； ③膜和基体金属的结合力强，且具有一定的强度和塑性； ④膜具有与基体金属相当的热膨胀系数。 电化学腐蚀的根本原因是腐蚀电池的形成。需要形成腐蚀电池的三条是： ①有两个或两个以上的不同电极电位的物体，或在同一物体具有不同电 极电位的区域，以形成正、负极； ②电极之间需要有导体相连接或电极直 接接触； ③要有电解液。 常见的电化学腐蚀形式有： ④在熔融盐中的腐蚀 ①大气腐蚀 ②土壤腐蚀 ③在电解质溶液中的腐蚀 四、金属零件的电化学腐蚀 电化学腐蚀是金属与电解物 质接触时产生的腐蚀。 一）电化学腐蚀原理 电池作用原理可以充分说明金属在电解质溶液中的腐蚀过程。图的Fe-Cu电池示意图中，铁板和铜板分别为阳极和阴极，同装于盛有电解质溶液(如稀硫酸)的容器中，并用导线连接两极。 电池反应发生后导线中有电流通过。电池反应: 阳极氧化反应后铁被溶解??? Fe → Fe﹢+2Θ 阴极还原反应后放出氢气??? 2H+2Θ→H2↑ ?? 所以，电池作用使阳极铁板不断地被腐蚀，溶液中氢离子不断地从阴极获得电子变成氢气逸出。 Fe-Cu电池示意图 电化学腐蚀中，腐蚀电池起着重要作用。依电池中电极大小分为宏观电池与微观电池。 1.宏观腐蚀电池 宏观腐蚀电池是肉眼可见电极构成的宏观大电池，引起局部宏观腐蚀。主要有: 1)异金属接触电池 两种具有不同电位的金属或合金相互接触(直接接触或用导线连接)，并处于同一电解质溶液中时，会使电位低的金属不断地被腐蚀，这种电池称为异金属接触电池。两种金属的电位差越大，腐蚀也越严重。例如，Fe-Cu电池、海水中船的碳钢尾轴与铜质螺旋桨等也构成这种电池。 2)浓差电池 同一金属的不同部位与浓度(含氧量或含盐量)或温度不同的介质接触构成的电池