金属腐蚀与涂层防护

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金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护金属材料在日常生活和工业生产中扮演着重要的角色,然而,金属的腐蚀是一种常见的问题,会导致金属失去其原有的性能和功能。

为了延长金属材料的使用寿命,我们需要了解金属腐蚀的原因以及采取相应的防护措施。

一、金属腐蚀的原因金属腐蚀是指金属材料与周围环境中的化学物质(如氧气、水、酸、碱等)发生化学反应,导致金属表面发生破坏或氧化的过程。

金属腐蚀的原因主要有以下几个方面:1. 电化学反应:金属与电解质溶液中的阳离子和阴离子反应,形成电池,电流通过金属表面引起金属的腐蚀。

2. 氧化反应:金属与氧气发生氧化反应,产生金属氧化物,导致金属发生腐蚀。

3. 化学反应:金属与酸、碱等化学物质发生化学反应,导致金属腐蚀。

4. 湿度和温度:高湿度和高温环境中,金属材料更容易受到腐蚀的侵袭。

二、金属腐蚀的分类金属腐蚀可以分为几种不同的类型,常见的有以下几种:1. 高温腐蚀:金属在高温环境中与气体或化学物质反应,产生高温氧化、硫化等反应,导致金属材料的腐蚀。

2. 氧化腐蚀:金属与氧气反应,生成金属氧化物,使金属表面形成氧化层,导致金属材料的腐蚀。

3. 酸腐蚀:金属与酸反应,形成金属盐和气体,发生化学变化,导致金属材料腐蚀。

4. 碱性腐蚀:金属与碱反应,形成金属盐和水,导致金属发生腐蚀。

5. 电化学腐蚀:金属与电解质溶液中的阳离子和阴离子反应,形成电池,产生电流,引起金属的腐蚀。

三、金属腐蚀的防护措施为了防止金属腐蚀引起的损失,我们可以采取一些防护措施:1. 表面涂层:在金属表面涂覆一层耐腐蚀的涂层,如漆、蜡、聚合物等,以隔绝金属与环境的接触,起到防护作用。

2. 阳极保护:通过将金属制成阳极,并与可溶性阳极材料(如锌)联接,使其成为电池中的阴极,实现对金属的防护。

3. 隔离保护:通过将金属与环境隔离,如使用橡胶垫片、塑料包覆等方式,减少金属与腐蚀介质的接触,起到保护作用。

4. 防蚀剂使用:使用防蚀剂涂覆金属表面,形成一层保护膜,降低金属与腐蚀介质的接触,防止金属腐蚀。

金属腐蚀与防护概述

金属腐蚀与防护概述

金属腐蚀与防护概述
金属腐蚀是金属表面受到外界化学或电化学作用而产生的物理
或化学变化,导致金属表面失去原来的性质和功能,最严重时会导
致金属部件的失效或损坏。

常见的金属腐蚀形式包括氧化腐蚀、电
化学腐蚀、干腐蚀等。

为了保护金属免于腐蚀,需要采取防护措施。

下面是几种常见
的金属腐蚀防护措施:
1. 金属涂层防护:在金属表面形成一层涂层,既可以防止金属
接触空气和水分,又能增强金属表面的耐久性和防蚀性,常见的金
属涂层包括涂漆、镀锌等。

2. 阳极保护:通过在金属表面放置一个更活泼金属,使其成为
一个保护阳极,从而保护金属不受电化学腐蚀的影响,常见的阳极
保护方法包括镀铝、镀镍、阴极保护等。

3. 腐蚀抑制剂防护:将防腐液混合在金属表面,形成化学反应,形成一层具有保护功能的化学物质,延长金属的使用寿命,通常将
此类液体称为抑制剂防护。

4. 脱氧化、清洁:金属表面有氧化皮和尘土等能降低表面的腐
蚀防护效果,脱氧化和清洗能够有效改善表面的排毒效应,要想保
证腐蚀保护质量,必须采取这种防护措施。

金属材料腐蚀与防护技术

金属材料腐蚀与防护技术

金属材料腐蚀与防护技术随着工业领域的迅速发展,金属材料在各个领域都得到了广泛的应用。

同时,金属材料面临的问题也日益凸显,其中最重要的问题就是腐蚀。

由于金属材料在各种环境条件下都容易受到腐蚀的影响,因此腐蚀防护技术的研究和应用就显得尤为重要。

本文将针对金属材料腐蚀的原因、分类以及防护技术进行详细介绍。

一、金属材料腐蚀原因金属材料腐蚀的原因主要是与金属材料所处的环境和自身的性质有关。

主要有以下几个方面:1、化学腐蚀化学腐蚀是由于金属材料与化学物质发生反应而引起的。

如淬火后的钢容易被水氧化,生成三氧化二铁,长期浸泡在水中则容易生锈。

金属材料在工业生产中,也容易受到各种酸、碱、盐等化学物质的侵蚀。

2、电化学腐蚀电化学腐蚀是由于金属材料在电化学作用下发生的氧化还原反应而引起的。

金属材料在介质中与其他金属或非金属材料接触,会形成不同的电位差,从而产生电化学腐蚀。

例如,海洋中的金属材料由于电化学反应,具有较高的腐蚀性。

3、应力腐蚀应力腐蚀是由于金属材料处于受到张、压或弯曲等应力状态下,而发生的的腐蚀反应。

应力腐蚀会导致金属材料的疲劳强度降低,腐蚀现象加剧。

二、金属材料腐蚀分类金属材料的腐蚀分类主要有以下几种:1、均匀腐蚀均匀腐蚀是指金属材料在腐蚀过程中,腐蚀面积均匀增加的一种腐蚀方式。

均匀腐蚀主要发生在金属表面,是金属材料最普遍的腐蚀方式。

2、点蚀腐蚀点蚀腐蚀是金属表面发生的一个局部的、离散的、深度不大的腐蚀现象。

点蚀腐蚀一般是由于金属表面在处理和使用时,留下的局部腐蚀敏感点,引发的腐蚀现象。

3、晶间腐蚀晶间腐蚀是指金属材料表面发生的沿晶或穿晶腐蚀现象。

晶间腐蚀主要是由于金属材料在焊接、热处理或其他加工过程中,使金属的晶粒尺寸产生变化,引起的局部腐蚀。

4、异种金属腐蚀异种金属腐蚀是由于两种金属在接触时产生静电势差,引起电化学反应导致的。

异种金属腐蚀一般发生在金属之间的缝隙或切口。

三、金属材料腐蚀防护技术为了减少金属材料腐蚀,保护金属材料的使用寿命,防止不必要的损失,研究金属材料的防腐技术变得尤为重要,其中主要有以下几种:1、涂层防护涂层防护是通过分别使用各种防腐涂层,将金属材料表面进行涂覆,形成一层保护层。

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护
金属腐蚀机制主要分为两个方面:化学腐蚀和电化学腐蚀。
化学腐蚀
在外界环境中的水蒸气、酸碱等物质影响下,金属表面发生氧化还原反应,形成氧化物或其他化合物。例如,当铁暴露于氧和水中时,会形成铁锈(Fe₂O₃·nH₂O),这是一种典型的化学腐蚀现象。
电化学腐蚀
在一定条件下,例如在电解质溶液中,不同电位造成的电流分布变化,会导致金属表面上出现阳极区和阴极区。在阳极区,金属发生氧化反应而溶解,释放出电子;在阴极区,则发生还原反应,这一过程是通过离子在溶液中传递形成闭合回路,从而加剧了金属的整体损失。
三、影响金属腐蚀因素
影响木材及其抗风雨能力的重要因素有很多,包括:
环境湿度
高湿度会加速空气中的氧气、水分与金属的接触,加快氧化反应。因此,在潮湿环境下,金属更易受到腐蚀。
温度
氧化反应通常随着温度升高而境下金属更容易发生严重腐蚀。
pH值
环境中的酸碱程度直接影响着局部区域的电极电位。不同pH值下的介质对不同类型的金属具有不同程度的侵害。例如,低pH值(酸性环境)往往对铁等铸铁材料具有较强的侵袭性。
电化学腐蚀
电化学腐蚀是由于电流在金属表面产生的不均匀分布而导致的。比如,当金属与不同电位的金属连接时,低电位部分会被加速腐蚀。
生物腐蚀
这种腐蚀是由微生物造成的,尤其是在水体中生活的微生物,会通过其代谢过程改变周围环境,从而促进了金属的腐蚀过程。生物膜或污垢层常常在这种情况下形成,进一步加速了腐蚀。
二、金属腐蚀机制
金属的腐蚀与防护
金属腐蚀是指金属在环境的作用下,发生化学或电化学反应,导致其物理和化学性能劣化的过程。腐蚀不仅削弱了金属材料的强度、韧性,还可能引发结构失效,造成巨大的经济损失和安全隐患。因此,了解金属腐蚀的原理和机制,以及实施有效的防护措施,对于延长金属构件的使用寿命,提高工程安全性具有重要意义。

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀与防护在我们的日常生活中,金属是一种我们经常接触到的材料。

从我们的家居设备到车辆和基础设施,金属都得到了广泛的应用。

然而,金属在长时间使用的过程中,会面临一个普遍的问题,那就是腐蚀。

本文将探讨金属的腐蚀原因以及常见的防护方法。

一、腐蚀的原因腐蚀是金属与周围环境发生反应,导致金属表面质量的损失。

金属腐蚀的主要原因可以归结为以下几点:1. 化学反应:金属与空气中的氧气、水分以及其他化学物质发生反应,形成腐蚀产物。

例如,铁的腐蚀是由于氧气和水的存在形成的氧化铁。

2. 电化学反应:金属在电解质溶液中与氧化还原反应发生,形成电极体系。

其中,金属作为阳极发生氧化反应,被溶解为阳极离子。

3. 环境因素:金属腐蚀还与环境的酸碱度、湿度、温度等因素有关。

酸性环境、高湿度和高温都会加速金属的腐蚀过程。

二、常见的金属腐蚀防护方法为了保护金属免受腐蚀的损害,一系列的腐蚀防护方法被开发出来。

下面是一些常见的金属腐蚀防护方法:1. 表面涂层:在金属表面覆盖一层防腐涂料或涂层是常见的防护方法之一。

这可以阻止环境中对金属的直接接触,并减少氧气和水分的接触,从而降低腐蚀的速度。

2. 阴极保护:通过将一种更容易被腐蚀的金属(如锌)与需要保护的金属(如铁)连接在一起,形成一个阴阳极体系。

这样,腐蚀过程会移动到更容易被腐蚀的金属上,保护主要金属不受腐蚀。

3. 合金化处理:通过添加其他元素或合金成分来改变金属的结构,提高金属的抗腐蚀性能。

例如,不锈钢是通过在铁中添加铬和镍来制成的,以增加其抗腐蚀性能。

4. 电镀:将要保护的金属浸入带有活性金属离子的电解质溶液中,在金属表面形成保护性的金属沉积层。

这种方法可以提供一个屏障,阻止环境中的腐蚀物质接触到金属表面。

5. 降低环境因素:通过控制周围环境的酸碱度、湿度和温度等因素,可以减缓腐蚀速度。

例如,在暴露在潮湿环境中的金属表面添加干燥剂可以降低湿度,减少腐蚀的风险。

三、结语金属的腐蚀问题在我们的生活中是一个常见且重要的挑战。

金属腐蚀的防护方法

金属腐蚀的防护方法

金属腐蚀的防护方法金属腐蚀是一个全球性的问题,对材料、设备、设施和结构产生重大影响。

为了防止和减轻金属腐蚀的危害,以下是一些常用的金属腐蚀防护方法:1.涂层保护:涂层保护是一种常见的金属腐蚀防护方法。

通过在金属表面涂覆一层耐腐蚀的涂层,如油漆、涂料、塑料等,隔离金属与腐蚀介质,从而减缓或阻止金属腐蚀的进程。

2.改变金属结构:改变金属结构可以改变金属在腐蚀环境中的耐蚀性能。

例如,通过合金化添加耐腐蚀元素,提高金属表面的耐蚀性能。

此外,还可以采用耐腐蚀的合金材料,如不锈钢、钛合金等。

3.电化学保护:电化学保护是通过外部电流或牺牲阳极等方法改变金属表面的电化学状态,使金属表面形成一层保护膜,防止腐蚀介质与金属接触,从而达到防止腐蚀的目的。

4.表面处理:表面处理是通过物理或化学方法改变金属表面的形貌和结构,提高金属表面的耐蚀性能。

例如,表面抛光、喷砂处理、钝化处理等。

5.介质处理:介质处理是通过改变环境中的腐蚀介质来达到防止腐蚀的目的。

例如,去除环境中的腐蚀性气体或离子,控制湿度、温度等环境因素。

6.缓蚀剂:缓蚀剂是一种能够降低金属腐蚀速率的物质。

它们可以吸附在金属表面,形成一层保护膜,或改变金属表面的电化学状态,从而减缓或阻止金属腐蚀的进程。

7.温度控制:温度控制是通过控制环境中的温度来达到防止腐蚀的目的。

例如,通过加热、冷却、控制工作温度等方式,使金属表面保持干燥或维持适宜的温度范围。

8.维护保养:维护保养是通过定期检查、清洁、润滑、维修等方式来保持金属设备和设施的良好状态。

及时发现并修复腐蚀损伤,防止腐蚀进一步发展,是防止金属腐蚀的重要措施之一。

综上所述,以上这些方法可以单独或结合使用,以有效地防止和减轻金属腐蚀的危害。

在实际应用中,应根据具体的情况选择合适的方法。

高温高压环境下金属腐蚀的防护措施

高温高压环境下金属腐蚀的防护措施

高温高压环境下金属腐蚀的防护措施一、引言在工业生产和科学研究等领域,高温高压环境下的金属腐蚀问题一直是一个严重的挑战。

受到高温和高压的影响,金属表面容易发生氧化、腐蚀和磨损等问题,导致金属材料的性能下降甚至失效,从而对设备的可靠性和寿命造成负面影响。

为了解决这一问题,人们开发了各种防护措施来提高金属材料在高温高压环境下的耐腐蚀性能,本文将对其中一些常用的防护措施进行探讨。

二、表面涂层防护技术1. 金属涂覆技术金属涂覆技术是一种将防腐蚀合金涂层覆盖在金属基体上的方法。

通过涂覆耐腐蚀合金,可以有效地防止金属表面与高温高压介质接触,从而减少腐蚀的可能性。

常见的金属涂覆技术包括热喷涂、电镀和镀金等,这些方法可以选择不同的合金材料进行覆盖,以适应不同条件下的腐蚀环境。

2. 陶瓷涂层技术陶瓷涂层技术是利用高温下陶瓷材料的耐腐蚀性和耐热性来保护金属材料。

陶瓷涂层可以覆盖在金属表面,形成一层具有良好耐腐蚀性的保护层,有效地抵御高温和高压环境下的侵蚀作用。

常见的陶瓷涂层材料有氧化铝、碳化硅和氮化硅等,它们具有优异的耐蚀性和耐高温性能,适用于各种恶劣的工况。

三、基底材料的选择1. 高温合金在高温高压环境下,基底材料的选择是关键。

高温合金是一种特殊的合金材料,在高温和高压条件下具有出色的耐蚀性和耐热性能。

这种合金通常由镍、铬、钼等元素组成,可以有效地抵抗氧化、硫化和腐蚀等作用,保持较好的机械性能和化学稳定性。

2. 不锈钢不锈钢是另一种常用的基底材料,具有良好的耐腐蚀性能。

通过控制合金元素的含量和添加合适的稳定剂,不锈钢可以在高温高压环境下形成一层致密的氧化物膜,防止金属表面腐蚀。

此外,不锈钢还具有良好的机械性能和可焊性,适用于各种工程和装备。

四、电化学防护技术1. 阳极保护阳极保护是一种通过施加外加电流或阳极材料来保护金属腐蚀的技术。

在高温高压环境下,可以使用阳极电位的方法来减少金属表面的腐蚀速率。

例如,通过向金属表面施加一定电压,在金属表面形成一层保护性的氧化层,从而抵御腐蚀介质的侵蚀。

金属的腐蚀和防护措施

金属的腐蚀和防护措施

金属的腐蚀和防护措施金属腐蚀是指金属在特定环境条件下遭到化学或电化学反应而被破坏的过程。

这种腐蚀现象给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。

为了保护金属免受腐蚀的侵害,人们发展了各种防护措施。

本文将介绍金属腐蚀的原因、不同类型的腐蚀以及常见的防护措施。

原因篇金属的腐蚀主要由外界环境及金属材料本身的因素共同引起。

下面我们将分别介绍这两个方面的原因。

外界环境的原因:1. 湿度:湿度是金属腐蚀的重要因素之一。

在高湿度环境下,金属与水或水蒸气接触,易发生氧化反应,导致腐蚀。

2. 酸碱度:酸性或碱性环境中,金属容易遭受腐蚀。

酸性物质能够溶解金属表面的氧化膜,而碱性物质能够与金属表面形成氢氧化物。

这些化学反应都会导致金属的腐蚀。

3. 盐分:海洋气候下含有丰富盐分的空气或介质对金属的腐蚀极为严重。

盐分与金属反应形成盐水电解质,引发更强烈的电化学腐蚀。

4. 温度:高温环境下金属容易发生氧化反应,该反应速度更快。

金属材料本身的原因:1. 金属成分:不同金属对不同环境的耐腐蚀性能不尽相同。

例如,不锈钢具有较好的耐腐蚀性能,而铁则容易生锈。

2. 表面处理:金属表面的处理也直接影响着其腐蚀性。

光洁的金属表面可减少异质催化剂的形成,从而减缓金属的腐蚀。

3. 物理状态:金属的晶粒结构、形状和材料的分布状态等因素也会影响金属腐蚀的程度。

腐蚀类型篇金属的腐蚀主要分为以下几种类型:1. 干腐蚀:金属在干燥环境中由于氧气和湿气的共同作用而发生的氧化反应。

这种腐蚀通常发生在高温和低湿度的条件下,如高温氧化、高温氧杂质腐蚀等。

2. 湿腐蚀:金属在湿润环境中与水或水蒸气反应而引起的腐蚀。

湿腐蚀主要包括敲击腐蚀、腐蚀磨擦、水腐蚀等。

3. 电化学腐蚀:金属在电解质溶液中由于电化学反应而发生的腐蚀。

这种腐蚀是最常见和严重的一种腐蚀类型,如金属在海水中的腐蚀现象就属于电化学腐蚀。

4. 应力腐蚀:金属在受到应力的情况下发生的腐蚀。

外加应力会破坏金属表面的保护层,使金属更容易发生腐蚀。

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金属腐蚀与涂层防护陈柳春(材料成型及控制工程 2007106107)摘要:金属处于不稳定状态会发生腐蚀现象,采用防腐蚀涂层是最有效、最经济、应用最普遍的方法,本文介绍了金属发生的电化学腐蚀反应现象。

目前对涂层防护机理的研究现状及评定涂层防腐性能的方法,指出涂层防护机理的深人研究,对研制性能更优的防腐蚀涂料和涂装技术具有重要指导意义。

关键词:金属腐蚀涂层湿附着力The Protective Mechanism and Evaluating Methods of Anticorrosion CoatingsChenliuchunAbstract:Metal can be eroded in nature. Coating technology is the most effective , economic , commonly used way to anticorrosion. The paper presents the reaction of electrochemical corrosion, the current research status of the protective mechanism of coatings and the evaluating methods to anticorrosive performance .It points that the research of protective mechanism of coatings can guide us to make better anticorrosion paints and devise better coating technologies.Key words:metal,corrosion,coating,wet adhesion金属、混凝土、木材等受到周围环境介质的化学作用或电化学作用而损坏的现象称为腐蚀,研究腐蚀主要对象是金属,因为金属腐蚀造成经济上巨大损失。

如全球每年因腐蚀造成的金属损失量高达全年金属产量的20%一40%,据世界上发达国家调查统计,每年由于金属腐蚀造成的直接损失约占国民经济生产总值的1.5%一4.2%;在中国,由于金属腐蚀造成的经济损失每年高达300亿元以上,占国民生产总值的4% 。

防止金属腐蚀方法很多,如选用耐腐蚀合金、电镀和阴极保护等方法,但工程造价将大幅度上升,经济上不合理。

世界各国防腐蚀实践证明:涂料涂层防腐蚀是最有效、最经济、应用最普遍的方法[f3l。

首先它涂覆于金属表面可以保护其不受环境的侵蚀,同时赋予美观(汽车漆)、号志(港湾机械危险部位需醒目橘红色)、伪装(战车等武器)等作用;春次是施工简便,适应性广,不受设备面积、形状约束,重涂和修复方便;最后涂料防腐可与其它防腐蚀措施联合使用(如阴极保护等),便可获得较完善的防腐系统。

采用涂层防腐在我国和世界其它国家已有悠久历史,对其防腐蚀机理也有很多的研究。

本文对目前涂层防腐蚀机理的研究做一总结,以期望对防腐蚀涂料的开发和研制起到一定的借鉴作用。

1 金属腐蚀钢铁等金属材料容易发生腐蚀的基本原因是将铁矿石冶炼成钢需消耗大量的能量,此能量潜伏在钢铁中(元素态),钢铁等金属材料随时随地有恢复至其原始化合物(矿石)状态的倾向而释放能量,这是化学热力学自发的过程,这样就发生了腐蚀,所以矿石类化合物是稳定态,而钢铁处于不稳定态。

金属腐蚀可分为电化学腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀等几种类型,其中电化学腐蚀是防腐蚀领域中最重要的研究对象,其是指金属在水溶液中形成电池而引起的腐蚀[4]。

根据电化学腐蚀的机理,在水溶液中,由于不同金属的电位差,可以产生微电池效应而导致腐蚀的发生;即使同一金属板,由于其内部应力的差异、焊缝成分的不同、电解质溶液中的浓度差、温度差、氧浓度差等,都可以产生电位差而导致腐蚀。

日常所见的腐蚀大多是由氧浓度差引起的。

钢板导致发生腐蚀的电池反应如下:如果没有氧气存在,钢铁发生的电池反应会很快结束,这是因为在阴极区的H+会被耗尽,产生阴极极化;在阳极区由于Fee十的积累而产生阳极极化。

但是在有氧气存在的条件下,阴极处会发生3式的氧还原反应,这样阴极反应不再与[H+]有关,腐蚀反应可以继续进行下去。

1式是用酸性介质浸渍钢板时发生的析氢反应,这种情况较危险,需选择耐酸等高性能树脂并在涂装时要仔细慎重,防止个别毛孔漏涂。

3式对防腐蚀涂料来说是最重要的反应,在一般大气和海洋环境下的腐蚀均属此类。

由于在阴极部位会产生碱性的OH一离子,会使油脂型、醇酸型漆膜皂化剥离。

腐蚀发生时,必须有一个完整的电回路,在这里透过膜的水充当了导电介质,如果水中含有离子,其导电性会更高,这样就会导致腐蚀电流I越大,腐蚀速率越快。

由于涂料的屏蔽作用,其相当于增加了电阻,这样腐蚀电流I减小,腐蚀速率减慢。

腐蚀电池的驱动力是两个电极间的电位差△E,该电池的腐蚀电流I可表示为:式中:Ra—阳极电阻;Rc—阴极电阻;Re—电解质溶液电阻;R—外界线路电阻。

pH值高时,腐蚀速度高,这是很明显的,即使不发生电化学腐蚀,酸也可以溶解铁。

pH值在4——10时腐蚀速度与pH值有关,pH值再高,因为有钝化作用的发生,腐蚀速度会下降。

一般来说,温度越高,腐蚀越快;但温度高时,时,0:溶解度要下降,腐蚀速度也下降。

综上所述,为了减少腐蚀,需降低腐蚀电流I,在原始Ec(阴极电位)—Ea(阳极电位)不变的情况下,可采用电阻控制(优良的涂层漆膜)、阳极控制(如铬酸盐底漆使阳极钝化)、阴极控制(如锌在阴极形成碱性沉积层;优良涂膜的透氧率低,抑制阴极上发生的氧还原反应),也可以采用兼有阳极控制的铬酸盐底漆,上罩电阻控制和阴极控制的环氧沥青来混合控制,抑制腐蚀。

2 防腐蚀涂层的防腐机理防腐蚀涂层所以能保护钢铁起到防腐蚀作用,人们认同的主要是因为以下三种作用:2.1屏蔽作用涂料漆膜层的屏蔽作用在于隔离被保护基体与腐蚀介质的直接接触。

如果防止金属表面被腐蚀,就必须要求漆膜层能阻止外界环境与金属表面的接触,从而达到防腐效果。

2.2缓蚀钝化作用借助涂层中含有的防锈颜料,在溶液中解离出缓蚀离子,使基体表面钝化,抑制腐蚀进程。

当金属表面氧气浓度超过一定量时,可将金属表面发生氧化反应所生成的Fee十氧化成Fe3 +,Fe3+再同金属表面发生还原反应所得到的OH一反应,形成Fe(OH):沉淀而沉积在金属表面形成致密层,阻止了进一步腐蚀,这叫做钝化,可以引起钝化的OZ浓度叫做临界浓度,pH值越高,临界浓度越低,因此高pH值有利于钝化。

在pH值低于10时,要金属表面姚浓度增加到临界浓度是很困难的,但可以使用浓度超过一定量、具有一定水溶性的氧化剂,如防锈颜料铬酸盐、铅酸盐、磷酸盐等进行钝化。

2.3牺牲阳极保护作用考虑到电化学腐蚀因素,在涂料中加人一些比被保护基体更活泼的金属粉(电极电位比被保护介质高),如锌粉作填料,当电解质渗人到被防护金属表面发生电化学腐蚀时,涂料中的金属就作为牺牲阳极而被溶解,使得基体金属免遭腐蚀。

如在形成电池反应时,Zn为阳极分解成为Zn2 +,与在阴极处生成的OH-反应生成Zn (OH)2, Zn (OH)2再与CO2反应生成ZnCO3,它们都为碱性,因此可以保护钢铁不再受腐蚀。

直到30年前,人们还一直认为涂料防腐蚀机理是在金属表面形成一层屏蔽涂层,阻止水和氧与金属表面接触。

但有大量研究表明,涂层总有一定的透气性和渗水性,涂料透水和氧的速度往往高于裸露钢铁表面腐蚀消耗水和氧的速度,涂层不可能达到完全屏蔽作用[5,6]。

还有人认为涂料的防腐蚀作用是因为导电度降低而阻止了腐蚀的进行[7],虽然导电度高的涂料,防腐蚀能力的确不好,但导电度低的涂层,导电率和防腐蚀性能并没有明确的关系[8],后来Funke教授提出了涂料与钢铁表面的湿附着力对防腐蚀起着重要的作用[9]。

所谓湿附着力是指在有水存在条件下的附着力。

Funke教授认为涂料防腐的机理是:聚合物的某些基团吸附在金属表面,阻止了被水取代;如果湿附着力差,透过漆膜到达钢铁表面的水分子与钢铁表面的作用就可以顶替原有的漆膜与钢铁的作用而形成水层,透过漆膜的氧就可以溶解在漆膜下部的水中,有了水和氧,钢铁就有了发生腐蚀的条件,腐蚀一旦发生,便有Fe2+产生,水就变成了盐溶液,于是有渗透压产生,在渗透压作用下,H2O和O2加速透过漆膜,此时的漆膜就相当于一个半透膜,漆膜的附着被进一步破坏,导致与钢铁表面分离;另一方面,腐蚀发生时,在阴极处有OH-离子产生,它可以使漆膜中一些易水解的基团水解,使涂层与金属之间的湿附着力得到破坏,漆膜失去其原有的机械物理性质,从而失去保护钢铁的作用。

湿附着力与涂料中树脂的分子结构有关,树脂分子中如果含有极性基团,并且极性基团要排列在钢铁表面,同时树脂分子为刚性分子时有助于提高湿附着力[10]。

涂层与金属表面的湿附着力良好,如果涂层被水和氧的渗透性小,能进一步提高其防腐蚀性能;涂料中的基料如果能耐皂化,则防腐性更好;再加上防锈颜料和具有牺牲阳极作用的锌粉,这样可以构成一个完整的防腐蚀体系!但是,涂料的防腐蚀仍是一个尚未完全了解的复杂过程,对涂层的防腐蚀机理,尚难说已经彻底明睐,正如美国北达可泰(NDSU)州立大学的Bierwagen教授坦述的一样,对涂层防腐蚀的概念在下列等方面还缺乏充分完全的了解[11]:(1)在防腐蚀过程中,有机涂层是如何失效的?(2)有机涂层是如何防止金属底材的腐蚀?(3)好何来配制防腐蚀涂料?(4)如何来测定有机涂层的防腐蚀性能?3 评定有机涂层防腐性能的方法目前除广泛采用的常规测试方法,如盐雾试验、湿热试验、浸渍试验和耐侯试验外,还采用直流电化学测试、交流阻抗谱法、电化学噪声法、氢渗透电流法等。

下面分别介绍。

3.1直流电化学法涂层钢板防腐蚀性的直流电化学法测试法分为电位/时间法、直流电阻法、极化曲线法和极化电阻法等。

这些方法主要用在实验室研究中,并不适宜用来评定涂层钢板的耐蚀等级。

其中电位/时间法最简单,而Kinsella采用直流电阻法时发现漆膜并不是均匀的,有D区和I区之分,D区在溶液电导率高时电阻越低,这样就容易发生腐蚀;1区在溶液电导率高时电阻越高,不容易发生腐蚀,I区大多是组成漆膜的基料聚合物的交联点[12]。

采用极化曲线法所测得的结果与实际情况有差别。

Leidheiser认为I区漆膜无大的缺陷,电解质溶液浓度高,水透漆膜中的量减少,这样使电阻升高,D区膜有毛孔损失,能使电解质溶液通过,这样电解质溶液浓度越高,漆膜的电阻越低[13]。

3.2交流阻抗谱法(ELS )上述直流电化学法测试法是迫使离子以一种方向透过漆膜,这样会引起涂层钢板腐蚀加速或减速,而交流阻抗谱法避免了此缺陷,使用交流阻抗谱法可以得到涂层在不同交流频率下的阻抗和电容值,以及涂层下金属界面的信息。

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