《金属腐蚀与防护》课件2.pptVIP

*************************************阳极保护适用条件适用于能在特定电位范围内形成稳定钝化膜的金属或合金，如不锈钢、铝、钛等。在硫酸、磷酸等强酸环境中特别有效。需要金属具有明显的活化-钝化-过钝化行为。实施方法使用恒电位仪或其他控制设备，通过惰性阴极（如铂、石墨）和参比电极，将被保护金属阳极极化至钝化区电位范围内，维持钝化膜的稳定存在。应用案例硫酸储罐和输送系统保护；磷酸、草酸等有机酸处理设备；不锈钢反应釜内壁保护；某些化工生产设备如热交换器、蒸发器等。阳极保护与阴极保护原理相反，是将金属电位提高至钝化区，利用钝化膜保护金属的技术。其最大优点是能在高腐蚀性环境（如浓硫酸）中保护金属，且电流需求较低；一旦建立钝化膜，维持电流密度通常小于1mA/m2。然而，阳极保护也有局限性：系统复杂，需精确控制电位；若控制失效，可能导致过钝化区腐蚀加速；适用金属范围有限；初始投资较高。在实际应用中，通常需要专业设计和维护，并配备备用系统确保安全可靠运行。金属涂层1热浸镀将清洁金属浸入熔融金属（如锌、铝、锡）中，形成合金层和纯金属外层的复合保护层。热镀锌钢是最典型的例子，广泛应用于建筑、电力和汽车行业。具有涂层均匀、结合牢固、成本适中的特点。电镀利用电解原理，将镀层金属离子还原沉积在工件表面形成致密金属层。常见电镀金属包括铬、镍、铜、锌、金、银等。电镀层薄而均匀，表面光亮，可精确控制厚度，但存在环保问题，且难以处理复杂形状工件。热喷涂将金属粉末或丝材在高温火焰或等离子中熔化，喷射到基体表面形成涂层。可应用多种金属和合金如锌、铝、不锈钢、镍基合金等。涂层厚度可达数百微米，适用于大型结构和现场施工，但结合强度较低，涂层通常多孔需后续处理。金属涂层可根据其防护机制分为牺牲性涂层和屏障性涂层。牺牲性涂层（如锌、铝涂层于钢上）在基体金属发生腐蚀时优先溶解，提供阴极保护；而屏障性涂层（如镍、铬涂层）则主要通过隔离基体与环境接触实现保护。金属涂层的选择需考虑环境特性、使用温度、成本限制和外观要求等因素。例如，海洋环境中常选用铝或锌涂层；食品设备可选用锡或不锈钢涂层；而装饰性应用则可能选择铬、金或银涂层。涂层厚度、均匀性和完整性是影响保护效果的关键因素。有机涂层耐化学性(1-10)耐候性(1-10)成本指数(1-10)有机涂层是应用最广泛的金属防腐蚀方法，通过在金属表面形成连续薄膜，隔离腐蚀介质与金属接触。环氧涂料具有优异的附着力和耐化学性，常用于化工设备、管道内壁和海洋结构；聚氨酯涂料则提供卓越的耐候性和光泽保持性，适用于建筑外墙和桥梁等户外结构；氟碳涂料虽然成本较高，但具有超长的使用寿命（20年以上）。有机涂层的防护效果受多种因素影响，包括涂层厚度、涂装工艺、表面处理质量和涂层完整性等。典型的防腐涂层体系包括底漆（提供附着力和阻锈功能）、中间漆（增加厚度和屏障性）和面漆（提供耐候性和美观）。新型涂料如水性涂料、粉末涂料和高固体分涂料在降低VOC排放方面表现出色，符合环保要求。无机涂层陶瓷涂层陶瓷涂层通常由氧化物、硼化物、碳化物或硅化物等组成，具有优异的耐高温性、硬度和耐磨性。典型应用包括发动机部件、燃气轮机叶片和高温管道等。施工方法包括等离子喷涂、化学气相沉积(CVD)和溶胶-凝胶法等。玻璃涂层玻璃涂层（搪瓷）是一种熔融于金属表面的无机硅酸盐玻璃层，具有优异的耐化学性和平滑表面。广泛应用于化工反应釜、储罐和热交换器等设备。然而，玻璃涂层相对脆性，对冲击和热震敏感，需要小心操作和维护。水泥基涂层水泥基涂层通常由波特兰水泥、细骨料和添加剂组成，具有成本低、施工简便的特点。主要应用于大型地下管道、水利设施和混凝土增强钢筋的保护。在碱性环境中效果良好，但对酸性介质和冻融循环的抵抗力相对较弱。无机涂层通常比有机涂层具有更好的耐高温性和化学稳定性，但可能更脆，对基体的附着力也可能较差。为解决这些问题，现代无机涂层技术常采用复合配方或多层结构设计，如在陶瓷涂层下添加金属过渡层提高附着力和韧性。复合涂层定义结合两种或多种不同类型材料优势的涂层系统优势实现单一材料难以达到的综合性能3应用实例满足极端环境和特殊要求的工程解决方案复合涂层通过精心设计的层次结构，实现多重防护功能。例如，典型的高性能复合涂层可能包括：与基体结合的金属底层（如锌）提供阴极保护；中间的转换膜或无机层提供附着力和额外屏障；外层有机涂层提供耐候性和美观性。这种多层设计使涂层具有自修复能力，即使外层破损，内层仍能提供保护。先进的复合涂层技术包括：纳米复合涂层，通过在基体中分散纳米颗粒提高硬度和耐磨性；自修复涂层，