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涂层防腐蚀机理
1)涂层对环境的屏蔽作用
水和氧的存在是湿腐蚀必不可少的条件,涂层通过阻止或延缓水和氧的渗入而提供防蚀保护作用。
电解质对涂膜的渗透机理
a、涂膜的毛细管结构渗透机理(Wirth)
b、涂膜的离子渗透机理(Mayne)
2)防锈颜料的防蚀作用
a、碱性颜料
红丹、一氧化二铅、氰氨化铅、碱式铬酸铅、铅酸钙。
防蚀机理:
①颜料与水接触生成的胶体物质有防蚀作用;
②颜料与植物油的脂肪酸反应生成金属皂的分解物,特别是生成的二酸铅具有缓蚀作用;
③生成金属皂的涂膜,提高了对环境的屏蔽作用,红丹以②、③作用为主。
b、可溶性颜料
以铬酸锌等铬酸盐颜料为主,依靠铬酸根离子的钝化作用而防蚀,腐蚀环境中有Cl-或SO42-存在时,将
阻碍铬酸根离子的钝化作用。
c、新型无公害防锈颜料
碱性:钼酸锌、可溶性:二酸钙、二酸锌、磷酸锌。
d、金属粉末颜料
锌粉、铝粉、干膜Zn含量:90-95%,涂层电阻率最小。
3)防蚀涂层的老化和膜下腐蚀
a、涂膜起泡
b、溶液组成对涂层钢板腐蚀的影响。
C、涂膜缺陷部位的腐蚀。
4.金属的腐蚀与防护
当金属和周围介质接触时,由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐
蚀。从热力学观点看,除少数贵金属(如Au、Pt)外,各种金属都有转变成离子的趋势,
就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后,在外形、色泽以及机械性能
方面都将发生变化,造成设备破坏、管道泄漏、产品污染,酿成燃烧或爆炸等恶性事故
以及资源和能源的严重浪费,使国民经济受到巨大的损失。据估计,世界各发达国家每
年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值3.5%~4.2%,超过每年各项天
灾(火灾、风灾及地震等)损失的总和。有人甚至估计每年全世界腐蚀报废和损耗的金属
约为1亿吨!因此,研究腐蚀机理,采取防护措施,对经济建设有着十分重大的意义。
金属防腐蚀的方法很多,主要有改善金属的本质,把被保护金属与腐蚀介质隔开,
或对金属进行表面处理,改善腐蚀环境以及电化学保护等。
(1)改善金属的本质
根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金,或在金属中添加合金元素,提高其
耐蚀性,可以防止或减缓金属的腐蚀。例如,在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀
能力。
(2)形成保护层
在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属与腐蚀性介质隔开,是防止金属腐蚀的
有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化
学方法,物理方法和电化学方法实现的。
①金属的磷化处理
钢铁制品去油、除锈后,放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡,即可在金属表面形成
一层不溶于水的磷酸盐薄膜,这种过程叫做磷化处理。
磷化膜呈暗灰色至黑灰色,厚度一般为5μm~20μm,在大气中有较好的耐蚀
性。膜是微孔结构,对油漆等的吸附能力强,如用作油漆底层,耐腐蚀性可进一步提高。
②金属的氧化处理
将钢铁制品加到NaOH和NaNO的混合溶液中,加热处理,其表面即可形成一层
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厚度约为0.5μm~1.5μm的蓝色氧化膜(主要成分为FeO),以达到钢铁防腐蚀的
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目的,此过程称为发蓝处理,简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性,不影响
零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件,弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。
③非金属涂层
用非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层,
称为非金属涂层,也可达到防腐蚀的目的。例如,船身、车厢、水桶等常涂油漆,汽车
外壳常喷漆,枪炮、机器常涂矿物性油脂等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)
喷涂金属表面,比喷漆效果更佳。塑料这种覆盖层致密光洁、色泽艳丽,兼具防蚀与装
饰的双重功能。
搪瓷是含SiO2量较高的玻璃瓷釉,有极好的耐腐蚀性能,因此作为耐腐蚀非金属
涂层,广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。
④金属保护层
它是以一种金属镀在被保护的另一种金属
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