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试论金属腐蚀的防护方法

来源:必威体育882019-04-11 16:49

摘要:

【摘要】随着金属工具和设备的广泛应用,对于金属腐蚀的防护研究也应运而生,尤其是工业革命之后,现代海洋的开发和原子能技术的出现,金属防腐蚀研究更受重视。研究金属防腐蚀对于我国经济建设和保护重要金属建筑具有十分重要的意义。  【关键词】金属;腐蚀;防护手段;涂料  作者:周晓  在工业生产合格经济建设过程中,金属材料腐蚀不仅给我们造成重大的经济损失,还可能致使有害物质污染我们生存的环境,破坏人类的...

【摘要】随着金属工具和设备的广泛应用,对于金属腐蚀的防护研究也应运而生,尤其是工业革命之后,现代海洋的开发和原子能技术的出现,金属防腐蚀研究更受重视。研究金属防腐蚀对于我国经济建设和保护重要金属建筑具有十分重要的意义。


【关键词】金属;腐蚀;防护手段;涂料


作者:周晓


在工业生产合格经济建设过程中,金属材料腐蚀不仅给我们造成重大的经济损失,还可能致使有害物质污染我们生存的环境,破坏人类的健康。每年因为金属腐蚀造成的灾难事故更是严重威胁我们的生命和财产安全。本文阐述金属腐蚀的防护措施及方法,重点介绍当前涂层防护方法,为金属防腐蚀提供参考。


一、金属腐蚀的危害性


金属的出现极大地推动了人类文明的进程,但是也给人类社会造成了重大的经济损失。相关统计资料显示,美国因为金属腐蚀在1975年受到700亿美元的损失,占到美国国民生产总值的5%,直到现在美国每年因为金属腐蚀带来的经济损失超过国民生产总值的5%。我国在1999年因为金属腐蚀而造成的损失超过3000亿元。由此可以看出,无论是现在还是过去,金属腐蚀给我造成的巨大的损失,但是金属材料优越的机械性能又是其他工程材料短期内难以替代的,研究金属腐蚀防护措施和方法来延缓金属腐蚀,对于我国经济发展和环境保护具有十分重要的意义。


二、金属腐蚀的分类


金属腐蚀是指金属在外界环境和金属性能变化的共同作用下而引起金属的变质或者破坏,最终影响金属的使用性能。按照金属腐蚀的过程可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀;按照金属腐蚀破坏形态和腐蚀区域的分布可以分为局部腐蚀和全部腐蚀;按照金属腐蚀的环境条件可以分为常温腐蚀、高温腐蚀、湿腐蚀和干腐蚀等。


三、金属腐蚀防护措施


1、隔离法。造成金属腐蚀的重要原因是微电池作用,微电池的产生必须同时具有阴阳两极。金属腐蚀防护的首要措施就是将金属的阳极同阴极隔离,使金属阴阳两极不能够构成微电池。常见的隔离方法有钝化法、涂层法和电镀法。


2、缓蚀剂法。金属缓蚀剂防护法是一种常见的金属防腐蚀措施。在金属所处的环境中,加入少量的缓蚀剂,从而与金属的表面发生物理化学反应,形成的保护膜能够延缓金属材料的腐蚀。缓蚀剂的使用过程中不需要专门的设备仪器,也不会改变金属的性质,因而缓蚀剂法具有适用性强和经济的特点。金属缓蚀剂分为无机盐和有机盐,缓蚀剂通过同金属腐蚀物发生反应生成沉淀并覆盖在金属表面,形成保护膜。如果阳极缓蚀剂的量不足,范围会加快金属的腐蚀,阴极缓蚀剂能够增加阴极极化,即使量不足能够起到缓蚀的作用,因此缓蚀剂的使用必须要根据实际情况控制用量。


3、电化学保护法。电化学保护法师金属腐蚀防护的重要措施之一,其原理是添加外部电流,致使金属内部的电位发生变化,起到抑制或者延缓金属腐蚀的作用。电化学保护法分为阴极保护和阳极保护两种,阳极保护是通过足够的阳极电流,使金属的电位变成钝化状态,阴极保护是通过足够的阴极电流,使金属电位发生阴极极化,从而实现阻止和延缓金属溶解。


四、涂层法的研究现状


笔者目前从事金属表面处理、涂料处理等工作,下面结合当前工作内容介绍涂层法的发展及现状。金属腐蚀防护的涂料必须具备以下几个特征:第一,耐腐蚀性能强,涂层的物理和化学性能稳定,不会被金属腐蚀介质溶胀,也不会被腐蚀介质分解和破坏;第二,渗水性和透气性要小,涂层内的建筑受到腐蚀,其根本原因就是水和氧穿透涂层到金属表面造成的,因此选择涂层材料必须充分注意渗水性和透气性;第三,涂料具有一定的机械强度和优良的附着力,涂层能够牢固地粘附在金属表面是发挥涂层作用的关键,同时一定的机械强度能够确保金属表层承受一定强度的应力。


目前使用的防腐涂料有酚醛树脂防腐涂料、聚氨酯防腐涂料、环氧树脂防腐涂料、过氧乙烯树脂防腐涂料等,这些防腐涂料在较低温度条件下具有良好的防腐效果,当温度超过120度之后,这些防腐涂料则不能够满足防腐要求。因此研究具有优异耐腐蚀性能和高稳定性的防腐涂料对于金属防腐来说显得非常重要。


1、新型氟树脂防腐涂料。有机分子结构中存在氟元素的树脂统称为氟树脂,结构中存在稳定的C—F,该化学键具有以下特征:键能大,远远超过C—H键;氟原子的半径和极化率小。因此氟树脂具有一些良好的性能,例如耐久性、耐高温、耐化学腐蚀性、高绝缘性和低电解常数等特性,以氟树脂为原料制成的化学涂料具有极强的化学惰性,能够耐高温、耐强酸和强碱等物质的腐蚀,在40-200度范围内均可以使用。聚四氟乙烯树脂涂料是应用最早的树脂涂料,具有耐化学品性,但是也存在明显的缺点,熔点高和不溶于一些有机溶剂,制成的涂料孔隙率高,不能够单独作为防腐涂层,使用范围受到一定的限制。为了弥补这些缺陷,先后出现了可溶性聚四氟乙烯树脂、聚全氟乙丙烯树脂、乙烯—四氟乙烯共聚物树脂、聚氟乙烯树脂和聚偏氟乙烯树脂等为主要成份的涂料,在有机分子中引入官能团,增加了有机溶剂的溶解性和相容性,大大提升了涂料的防腐效果。


2、聚苯硫酸防腐涂料。美国1968年开发了聚苯硫醚树脂为主要成份的涂料,这种树脂是由硫和苯简单交替键合,具有以下优良特性:极高的热稳定性;优异的耐腐蚀性,170度以下不溶于很多种类的有机溶剂,其耐腐蚀性仅次于氟树脂;良好的粘合性能,对非金属物质的粘合性超强,尤其是对玻璃的粘合性超过玻璃的内聚力;机械强度高,但是韧性和耐冲击性比较差,需要改善。官从胜研究聚苯硫醚树脂与氟树脂共混改性的防腐涂料,表明复合防腐涂料的耐腐蚀性有了显著提升,但是粘附性有所下降,可以通过分层过渡等方法来改善。


3、氯化聚醚防腐涂料。氯化聚醚树脂又称为聚氯醚树脂,该树脂中含氯量达到45.5%,氯原子以更为稳定的氯甲基形式与主链的碳原子相连,由于碳原子结构上不含有氢原子,该树脂受热之后不会释放氯化氢等有害物质。该结构中不含有活性的官能团,这种树脂具有优良的耐腐蚀性和耐高温性,对多种酸、碱、盐等物质都有良好的抗腐蚀能力,但是在-40度以下就会脆化,使用温度的限制比较明显。


4、聚苯胺防腐涂料。聚苯胺防腐涂料具有可逆的化学活性和高导电率,物理化学性能优异,原材料和合成方法都比较简单,以聚苯胺树脂为主要原料的涂料大量出现。聚苯胺防腐涂料使用需要以低含量聚合物与聚苯胺配制成底漆,再用具有对水和离子有良好屏蔽作用的面漆配套使用,防腐效果更好。但是聚苯胺防腐涂料因为聚苯胺薄膜的多孔性,使得底层涂料的附着力较差,需要改善。


总结


随着科学技术的发展和进步,金属材料的使用范围和用量都会进一步扩大,因而金属防腐对我们极为重要。常用的隔离法、缓蚀剂法和电化学保护法等防护手段在本质上不能够解决金属腐蚀问题,研究新型的合金材料等防腐金属材料才是解决金属防腐蚀的最好途径。

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