① 金属的防护方法
充分考虑腐蚀的各种环境因素,根据经验和技术资料选择材料和制造工艺或开发新型耐蚀材料以满足特定使用条件的要求。
结构防蚀设计。从防腐蚀的角度改进工程结构件的形状和连接方式,避免积液,防止电偶腐蚀、缝隙腐蚀、冲蚀和应力集中等。
腐蚀介质处理。通过对有限体积的介质进行处理以降低或消除其腐蚀性。通常的处理方法:
一是从介质中除去加速腐蚀的组分,如蒸汽锅炉水的脱氧处理,通过减消氧去极化过程有效防止锅炉腐蚀;
二是在介质中添加缓蚀剂,通过阻滞阴、阳极共轭过程起防蚀作用。
电化学保护。利用外部电流使金属改变其电位以减轻或防止腐蚀,常用于保护埋设在地下或海水中的金属构件,亦可用于保护地面上不易拆卸和更换的金属设施。
除金、铂等少数贵金属之外,绝大多数金属在空气和水中都会受到腐蚀。防止金属腐蚀的一个简单原理,就是把金属和腐蚀性的环境相隔离。防腐方法简单归纳如下:
(1)非金属保护层。将耐腐蚀的非金属物质,如油漆、喷漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、高分子材料(如塑料、橡胶、聚酯)等,涂在要保护的金属表面上,使金属与腐蚀介质隔离。
(2)金属保护层。用耐腐蚀性较强的金属或合金,覆盖被保护的金属表面,覆盖的方法有电镀、热喷镀、真空镀等。按防腐蚀的电化学性质来说,保护层可分为阳极保护层和阴极保护层。阳极保护层金属的标准电极电位比基体金属低,例如镀锌铁板,锌为阳极,铁为阴极。阴极保护层金属的标准电极电位比基体金属为高,例如镀锡铁板,锡为阴极,铁为阳极。就保护层将金属和环境隔离的作用而言,两种保护层无原则区别。但当保护层受到损坏变得不完整时,情况就不同了。如前所述,阴极保护层将使基体金属成为阳极,造成孔蚀。阳极保护层,如镀锌铁板,此时锌为阳极,基体金属铁是阴极,受到腐蚀的是镀层锌,而非铁。直到镀层受到相当大的破坏,不能对基体金属起到保护作用时,基体金属才开始腐蚀。
(3)电化学保护。
①牺牲阳极保护:将标准电极电位较低的金属和需要保护的金属连接起来,构成电池。这时,需要保护的金属因电极电位较高成为阴极,不受腐蚀,得到保护。另一个电极电位较低的金属是阳极,被腐蚀。这种保护法是保护了阴极,牺牲了阳极,故称牺牲阳极保护法。
②阴极保护:这是利用外加电源来保护金属。把需要保护的金属接在负极上,成为阴极而免除腐蚀。另外取一些铁块接到正极上,使之成为阳极,让其腐蚀,实际上也是牺牲阳极。和上面的方法所不同的是,这里由外电源提供电流,而不是由电池本身提供电流。
③阳极保护:这也是利用外加直流电源来保护金属。但把需要保护的金属接在正极上,成为阳极。按理这应该加速金属腐蚀。但对一些能形成保护性氧化膜的金属,并非一定加速金属腐蚀。相反,在适当正的电位范围内,由于阳极上氧化作用加剧,在金属表面上形成一个完整的氧化膜层,使金属得到保护,腐蚀电流明显下降。这种现象叫做金属的电化学钝化。阳极保护就是将能够钝化的金属,在外加阳极电流的作用下,使其钝化而得到保护。
(4)加缓蚀剂保护。
缓蚀剂是一种化学物质,将它少量地加入到腐蚀介质中,就可显着地减小金属腐蚀的速率。由于缓蚀剂用量少,简便而且经济,故是一种常用的防腐手段。
③ 金属腐蚀与防护有哪些方法
金属腐蚀与防护有哪些方法金属腐蚀与防护有哪些方法
1、更换材料,选择耐腐蚀材料;
2、添加缓蚀济;
3、阴极保护;
4、牺牲阳极;
5、对金属材料采用涂层防护;等。
④ 怎样防护金属
铁在空气中,特别是潮湿的空气中容易氧化生锈,防护方法主要有:
1、发蓝,即通过化学方法处理铁制品表面,使之生成一层薄薄的致密氧化层,利用该氧化层保护内部不受腐蚀;
2、镀锌,即马口铁,通过在表面镀一层锌来防止锈蚀;
3、用保护膜临时防护,在钢铁表面(主要是板材、卷材)粘附一层薄薄的塑料保护膜,阻隔氧气和水,使用时去除;
4、物理隔绝:比较常见的方法是油漆,此外也有制成复塑钢板的做法(很多家电外壳的处理方法)
5、牺牲阳极保护法,用锌等反应活性比铁更高的金属与铁制品连接在一起,利用原电池反应使钢铁免于被腐蚀
6、阴极保护法:用耐腐蚀的材料制成阳极,加低压电使钢铁部件形成阴极,从而避免被腐蚀。
⑤ 金属的保护方法
1、改变金属的内部结构(如制造成合金等);2、在金属表面覆盖保护层;3、电化学保护法:外加电源的阴极保护法,牺牲阳极的阴极保护法;4、缓蚀剂法。
金属表面工程技术是一种可以改变金属表面特性,达到预防金属腐蚀、提高金属的疲劳强度和抗应力腐蚀性能等目的的技术。在我国,这一技术的应用可以追溯到古代几千年前。
⑥ 金属腐蚀与防护有哪些方法
1、更换材料,选择耐腐蚀材料;
2、添加缓蚀济;
3、阴极保护;
4、牺牲阳极;
5、对金属材料采用涂层防护;等。
⑦ 防止金属腐蚀的方法
金属腐蚀的防护主要方法有:①改变金属的内部结构。例如,把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。例如,在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。③电化学保护法。因为金属单质不能得电子,只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极——阴极,就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。具体方法有:a.外加电流的阴极保护法。利用电解装置,使被保护的金属与电源负极相连,另外用惰性电极做阳极,只要外加电压足够强,就可使被保护的金属不被腐蚀。b.牺牲阳极的阴极保护法。利用原电池装置,使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池。发生原电池反应时,原金属做正极(即阴极),被保护,被腐蚀的是外加活泼金属——负极(即阳极)。此外,还有加缓蚀剂等方法,减缓或防止金属被腐蚀。
⑧ 金属的防护有哪些常用方法
金属材料的腐蚀,是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。对于金属而言,在自然界大多是以金属化合物的形态存在。从热力学的观点来看,除了少数贵金属(如金、铂等)外,各种金属都有转变成离子的趋势。因此,金属元素比它们的化合物具有更高的自由能,必然有自发地转回到热力学上更稳定的自然形态——氧化物的趋势,所以说金属腐蚀是自发的普遍存在的一种现象,是不可避免的。由于金属材料的腐蚀可造成设备的跑、冒、滴、漏,污染环境,甚至发生中毒、火灾 、爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费。因此,研究金属材料的腐蚀机理,弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防护措施,对于延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产力都具有十分重大的意义。
2.金属材料的腐蚀机理
2.1金属腐蚀的分类 按照金属的腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。不管是化学腐蚀还是电化学腐蚀,金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。
2.2金属腐蚀的机理
2.2.1化学腐蚀是指金属与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。其腐蚀过程是一种纯氧化和还原的纯化学反应,即腐蚀介质直接同金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物。反应进行过程中没有电流产生,其过程符合化学动力学规律。
2.2.2电化学腐蚀是金属与电解质溶液发生电化学作用而引起的破坏。反应过程同时有阳极失去电子,阴极获得电子以及电子的流动(电流),其历程服从电化学动力学的基本规律。电化学腐蚀又根据其电解质溶液酸碱度的不同分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
2.2.2.1析氢腐蚀 发生条件:钢铁表面吸附的水膜呈现较强的酸性。反应时有氢气析出,其反应历程如下式:
钢铁的析氢腐蚀示意图
2.2.2.2吸氧腐蚀
发生条件:钢铁表面吸附的水膜中溶有,并呈极弱酸性或中性或碱性,反应中得电子被还原为,其反应历程如下式:
钢铁的吸氧腐蚀示意图
3.金属材料的主要防腐蚀方法
金属材料的防腐蚀方法很多,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。
3.1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。
3.2形成保护层:在金属表面覆盖各种保护层,把被保护金属气腐蚀性介质隔开,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,通常采用以下方法形成保护层:
3.2.1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5至20微米,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。
3.2.2金属的氧化处理:将钢铁制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中,加热处理,其表面即可形成一层厚度约为0.5至1.5微米的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3O4),以达到钢铁防腐蚀的目的,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。
3.2.3非金属涂层: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。
3.2.4金属保护层:这是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层,前一种金属称为镀层金属。金属镀层的形成,除电镀、化学镀外,还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。
热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法,作为浸涂层的金属通常是采用低熔点金属,如锌、锡、铅和铝等。热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝,应用最广;热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器;热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆;热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。
3.3改善环境:改善环境对减少和防止金属腐蚀有重要作用。例如,减少腐蚀介质的浓度,除去介质中的氧,控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(缓蚀剂)来减少和防止金属腐蚀。
3.4电化学保护法:电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施,使之成为腐蚀电池中的阴极,从而防止或减轻金属腐蚀的方法,主要有以下两种:
3.4.1牺牲阳极保护法:该方法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极,固定在被保护金属上,形成腐蚀电极,被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海船外壳、海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。
3.4.2外加电流法:将被保护金属与另一附加电极作为电池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。
虽然我们不能阻止金属回归至氧化物的趋势,但我们可以通过掌握金属腐蚀的机理,从而合理地选用金属材料或采取一定的防腐蚀方法以延缓金属材料的腐蚀速度,进而延长金属材料的使用寿命,降低因设备、管道等的腐蚀而发生的额外成本,同时对提高劳动生产率也起到了一定的积极作用。
⑨ 保护金属有哪些措施
一般有两种方法:
1、在金属表面制造一层很薄的氧化膜,可以防止金属继续氧化或者被腐蚀。
2、在金属表面增加涂层,包括涂抹保护漆、镀上其它抗氧化、腐蚀的金属。