常用无机非金属材料的耐蚀性能讲解
第五章非金属结构材料耐蚀性
3. 耐老化性能：氟塑料>硬聚氯乙烯、聚丙烯 酸酯类> 聚甲醛、尼龙>聚乙烯 >聚丙烯
第五章非金属结构材料耐蚀性
4. 防老化措施
（1）化学防老化
i) 结构上减少双键和叔碳原子，引入苯环或其它环 或引进梯形结构，提高热稳定性 ii) 减少引发剂残余量，避免微量的过渡金属存在， 缩聚物中残留单体应尽量少。
（2）物理防老化
加入抗氧剂、光屏蔽剂、紫外线吸收剂、热稳定 剂等助剂
第五章非金属结构材料耐蚀性
5.1.4 降 解
降解：聚合物在长期使用过程中，由于受到光、氧、
热、化学介质、机械、微生物等因素作用，分子链 发生断裂，聚合物被分裂成较小部分的化学反应。
(一) 物理降解
(1) 热降解 •解聚（主链断裂）：加成的“逆反应”，单体迅速生成，
第五章非金属结构材料耐蚀性
腐蚀破坏形式：
5.1. 1 渗透、溶胀与溶解
渗透：溶胀的一个重要诱因。 溶胀：溶剂小分子先渗透、扩散到大分子化合物之
间，进一步发生溶剂化作用，溶剂分子包围大分子， 削弱大分子间相互作用力，导致高分子材料体积胀大 和重量增加的现象。 溶胀所形成的体系叫凝胶。 ①有限溶胀：若溶胀进行到一定程度就不再继续进行 下去，则称之为有限溶胀； ②无限溶胀：溶胀不断地进行下去直至高分子材料完 全溶解成大分子溶液第五，章非这金属种结构溶材料胀耐蚀称性 为无限溶胀；
（2）组成（主要是官能团）； （3）构形与构象， （4）分子量大小与分布 （5）添加剂。
第五章非金属结构材料耐蚀性
二、高分子材料的腐蚀特征： 1.与金属腐蚀的区别： （1）金属是导体，大多数金属腐蚀为电化学 腐蚀，高分子材料一般不能导电，因此高 分子材料的腐蚀老化不是电化学腐蚀，不 能用电化学规律解释。 （2）金属材料的腐蚀多发生在界面上，一般 由外而内进行（晶间腐蚀与应力腐蚀例 外）；而高分子材料的老化大多为介质向 材料内部渗透扩散引起。
耐蚀（酸）非金属材料
常⽤的⾮⾦属耐蚀材料有铸⽯、⽯墨、耐酸⽔泥、天然耐酸⽯材和玻璃等。
⽯墨。
⽯墨材料在⾼温下有⾼的机械强度。
⽯墨材料常⽤来制造传热设备。
⽯墨具有良好的化学稳定性。
除了强氧化性的酸（如硝酸、铬酸、发烟硫酸和卤素）之外，在所有的化学介质中都很稳定，甚⾄在熔融的碱中亦稳定。
铸⽯。
铸⽯具有极优良的耐磨与耐化学腐蚀性、绝缘性及较⾼的抗压性能。
在各类酸碱设备中，其耐腐蚀性⽐不锈钢、橡胶、塑性材料及其他有⾊⾦属⾼得多，但铸⽯脆性⼤、承受冲击荷载的能⼒低。
玻璃。
按形成玻璃的氧化物可分为：硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硼酸盐玻璃和铝酸盐玻璃等，其中硅酸盐玻璃是应⽤最为⼴泛的玻璃品种。
硅酸盐玻璃的化学稳定性很⾼，抗酸性强，组织紧密⽽不透⽔，但它若长期在某些介质作⽤下，也会受侵蚀。
硅酸盐玻璃具有较好的光泽和透明度、化学稳定性和热稳定性好、机械强度⾼、硬度⼤和电绝缘性强，但不耐氢氟酸、热磷酸、热浓碱液的腐蚀。
⼀般⽤作制造化学仪器和⾼级玻璃制品，⽆碱玻璃纤维。
耐热⽤玻璃和绝缘材料等。
⽔玻璃型耐酸⽔泥。
⽔玻璃型耐酸⽔泥具有能抗⼤多数⽆机酸和有机酸腐蚀的能⼒，但不耐碱。
⽔玻璃胶泥衬砌砖、板后必须进⾏酸化处理。
天然耐蚀⽯料
花岗岩强度⾼，耐寒性好，但热稳定性较差；⽯英岩强度⾼，耐久性好，硬度⾼，难于加⼯；辉绿岩及⽞武岩密度⾼、耐磨性好、脆性⼤、强度极⾼、加⼯较难；⽯灰岩热稳定性好，硬度较低。
无机非金属材料的优点和缺点
无机非金属材料的优点和缺点
无机非金属材料是指不含金属元素的材料，如陶瓷、玻璃、陶瓷纤维等。
它们具有以下优点和缺点：
优点：
1.耐高温性能：无机非金属材料通常具有较高的熔点和耐高
温性能，能够在高温环境下保持稳定的性能，不易熔化、变形或失效。
2.耐腐蚀性能：大多数无机非金属材料具有优良的耐酸碱、
耐腐蚀性能，能够在酸碱环境中长期稳定地使用。
3.绝缘性能：许多无机非金属材料具有良好的绝缘性能，可
用于电气绝缘材料、绝缘体等应用，可阻止电流流动以及对电器元件或电线电缆的保护。
4.高硬度和强度：无机非金属材料通常具有较高的硬度和强
度，耐磨损、耐刮擦，在一些机械应用中表现出较好的性能。
5.尺寸稳定性：无机非金属材料在温度变化下的尺寸稳定性
较好，不易受热胀冷缩的影响，因此可用于高精度设备和工艺要求较高的场合。
缺点：
1.脆性：无机非金属材料通常具有较高的脆性，对于弯曲、
碰撞等力量容易导致破裂和断裂，限制了其在某些应用中的使用。
2.加工难度：无机非金属材料通常具有高硬度和脆性，难以
进行复杂形状的加工和成型，加工过程中易产生裂纹和损伤，限制了其制造和应用范围。
3.导热性能较差：相对于金属材料，无机非金属材料的导热
性能较差，热传导速度慢，热容量较低，不适合用于需要高导热性能的应用。
4.重量较大：无机非金属材料的密度通常较大，相比于金属
材料，质量较重，不适合用于要求轻量化的场合。
总体而言，无机非金属材料具有耐高温、耐腐蚀、良好的绝缘性能等优点，但也存在脆性、加工难度高等缺点。
其选择应根据具体应用的需求和特性来进行评估和权衡。
第六章非金属材料的耐蚀性能
（三）玻璃鳞片涂料 在热固性树脂里填充以特殊处理的鳞片状玻璃。由于 玻璃鳞片在涂层中是重叠排列的，因此对涂膜的抗渗透性 起了很大作用。涂装方法可采用刷涂、高压无气喷涂或辊 筒涂装。 玻璃鳞片涂料的特性： （1）对化学介质、气体、蒸气的渗透性小，难以引起水蒸 气扩散现象，这是由）固化时收缩低，由于分散，粘接面残余应力小。 （3）热膨胀系数小，粘接热应力相应也小，耐热温度高， 耐热冲击性能好。 （4）耐磨性、耐刮擦性能好，对机械损伤也只限于局部。 （5）玻璃鳞片涂料施工工艺性能很好。
（二）厚浆型耐蚀涂料 环氧煤沥青厚浆型防腐涂料： 以环氧树脂、煤沥青、防锈颜料、体质颜料、 助剂、溶剂及固化剂等组成。涂料固体含量高、 干燥较快、涂装方便；涂膜物理机械性能好，附 着力强、坚韧耐磨、抗渗透性及防潮性优异，并 具有优良的耐腐蚀性。 主要适用于输水管线、煤气管道、地下管理、 水闸、钢柱、船舶压水舱、采油平台飞溅部位及 其它要求防潮、防水的钢铁和混凝土表面。
施工要求及贮存： （1）使用前充分搅拌均匀，把被涂物处理干净，严防油污、 水份、灰尘及其他污物存在，以保证涂刷质量。 （2）涂刷各道涂层时须间隔4小时，涂最后一道底漆须经 24小时后，再涂第一道面漆 . 涂完最后一道面漆后，在常 温下干燥 10天-15天后方可使用。 （3）对于一般大气腐蚀，建议涂刷四层（二底二面），对 于腐蚀介质严重的部位，建议涂刷六层（二底四面）或更 多层。 （4）阴雨天或相对湿度大于 75% 时，应停止施工。施工时 如漆质过稠，可用专用稀释剂调整粘度。 （5）贮存期十二个月、期满后检验各项技术指标，达到技 术要求可继续使用。
酚醛树脂涂料分为四类： ① 水溶性酚醛树脂涂料 ② 醇溶性酚醛树脂涂料 ③ 油溶性酚酯树脂涂料 ④ 改性酚醛树脂涂料
•酚醛树脂涂料
常用无机非金属材料的耐蚀性能讲解
9.5.6 水玻璃耐酸胶凝材料
水玻璃耐酸胶凝材料包括水玻璃耐酸胶泥、砂浆和混凝土，它们 是以水玻璃(硅酸钠水溶液)为胶结剂，氟硅酸钠为硬化剂，以及 耐酸粉料，或再加上耐酸砂和碎石(总称为耐酸填料)按一定比例 调制而成，最后在空气中凝结硬化成石状材料。
通常先将耐酸粉料和固体硬化剂(氟硅酸钠)按比例均匀混合(一般 氟硅酸钠为粉料质量的4%～6%)以待使用，这种混合料即为水玻 璃耐酸水泥，简称耐酸水泥或耐酸灰。又常按所用耐酸粉料的种 类分别命名，如辉绿岩粉耐酸水泥、粉状石英耐酸水泥以及其他 耐酸水泥等。
9.5.5 化工搪瓷
搪瓷就是将瓷釉涂搪在金属底材上，经过高温烧制而成的，它 是金属和瓷釉的复合材料。 化工搪瓷是将硅含量高的耐酸瓷釉涂敷在钢(铸铁)制设备的表 面上，经高温煅烧使之与金属密着，形成致密的、耐腐蚀的玻璃 质薄层(厚度一般为0.8～1.5mm)。这样的设备称化工搪瓷设备。 化工搪瓷设备兼具有金属设备的力学性能和瓷釉的耐腐蚀性的双 重优点，除氢氟酸和含有氟离子的介质、高温磷酸以及强碱外， 能耐各种浓度的无机酸、有机酸、盐类、有机溶剂和弱碱的腐蚀， 表面光滑易清洗，并有防止金属离子干扰化学反应和沾污产品的 作用。因此广泛应用于化学工业各个部门，特别对有机和制药工 业来说，是一种不可缺少的设备。
9.5.2 铸石
铸石是利用分布广泛的天然岩石——玄武岩、辉绿岩或某些工业 废渣为主要原料，经配料、熔化、浇铸成型、结晶、退火工艺过 程形成的一种工业材料。铸石中含有二氧化硅、氧化铝、氧化钙、 三氧化二钛、氧化亚铁和少量的二氧化钛、氧化钾、氧化钠、氧 化锰和三氧化二铬等。它的特性是耐磨、耐腐蚀，并且具有优良 的绝缘性和很高的抗压强度，可以广泛地应用于许多工业生产设 备中，特别是在那些承受剧烈磨损和酸碱侵蚀的部位，以此代替 各种黑色金属、有色金属、合金材料及橡胶等。其耐磨性比锰钢 高5～15倍，比一般碳钢高十几倍，耐腐蚀性比不锈钢、铅和橡 胶高得多，使用铸石制品不同可以节约大量金属材料，而且还能 延长设备寿命，效果十分显著。
无机非金属材料
无机非金属材料
无机非金属材料是指那些不含金属元素的材料，它们通常具有
高强度、耐高温、耐腐蚀等特点，广泛应用于建筑、电子、化工、
医药等领域。
本文将介绍几种常见的无机非金属材料及其应用。
第一种无机非金属材料是陶瓷材料。
陶瓷是一种由氧化物、氮
化物、碳化物等无机物质制成的材料，具有高硬度、耐磨损、耐高
温等特点。
陶瓷材料广泛应用于建筑、电子、化工等领域，如瓷砖、陶瓷器皿、陶瓷电子元器件等。
第二种无机非金属材料是玻璃材料。
玻璃是一种无定形的无机
物质，具有透明、硬度高、耐腐蚀等特点。
玻璃材料广泛应用于建筑、家具、电子、医药等领域，如建筑玻璃、玻璃器皿、玻璃光纤等。
第三种无机非金属材料是陶瓷纤维材料。
陶瓷纤维是一种由氧
化物、氮化物等无机物质制成的纤维材料，具有耐高温、耐腐蚀、
绝缘等特点。
陶瓷纤维材料广泛应用于航空航天、冶金、化工等领域，如陶瓷纤维隔热材料、陶瓷纤维过滤材料等。
第四种无机非金属材料是硅酸盐材料。
硅酸盐是一种由硅氧化物和金属氧化物组成的无机物质，具有耐高温、耐腐蚀、绝缘等特点。
硅酸盐材料广泛应用于建筑、陶瓷、玻璃等领域，如水泥、陶瓷材料、玻璃纤维等。
总的来说，无机非金属材料具有许多优良的性能，广泛应用于各个领域。
随着科技的不断发展，无机非金属材料的应用范围将会越来越广泛，对于推动各行业的发展起着重要的作用。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读。
无机非金属材料的性能分析
其他物理与化学性能
三、能带理论
晶体中，由于原子之间的相互作用，原子中 的能级将“展开”，电子也可以从一个原子移 到另一个原子上，从而不断的在晶体中运动。 电子的这种运动叫做共有化。其能量是量子化 的，每个能级只能容纳两个自旋方向相反的电 子。由于晶体中电子能级间的间隙很小，可以 把能级分布看成是准连续的，称为能带。
-
ε r称相对介电常数。
其他物理与化学性能
其他物理与化学性能
其他物理与化学性能
• 研究材料磁性的最基本的任务是确定材料的磁化 强度M与外磁场强度H和温度T的关系，在一定 温度下，定义：M＝χH • χ称为物质的磁化率，即单位外磁场强度下材 料的磁化强度。它的大小反映了物质磁化的难易 程度，是材料的一个重要的磁参数。同时，它也 是物质磁性分类的主要依据。
滞弹性：是指在弹性范围内出现的非弹性 现象。应变不仅与应力有关，而且与时间 有关。
•
弹性变形
蠕变：固体材料在恒定荷载下，变形随时间延续而缓 慢增加的不平衡过程，或材料受力后内部原子由不平 衡到平衡的过程。当外力除去后，蠕变变形不能立即 消失。 例如：沥青、水泥混凝土、玻璃和各种金属等在持续 外力作用下，除初始弹性变形外，都会出现不同程度 的随时间延续而发展的缓慢变形（蠕变）。
材料的断裂
为何断裂强度 的理论值与实 际值差别如此 之大？
材料的断裂
材料的断裂
• 无机非金属材料缺陷，萌生出微裂纹；
• 微裂纹应力集中，微裂纹扩展。
第二章 无机非金属材料的 性能
第三节 其他物理与化学性能
介电陶瓷
锂离子电池
快离子导体
吸铁石
收音机喇叭
收音机喇叭上的吸铁石 不是铁磁体！
车窗玻璃
常用材料耐腐蚀性
常用材料耐腐蚀性1. 不锈钢（Stainless Steel）不锈钢是一种合金材料，主要成分为铁、铬和少量的镍、锰、钼等元素。
由于其中添加了足够的铬元素，不锈钢具有耐腐蚀性能。
其表面形成一层致密的氧化铬膜，能够预防材料进一步被腐蚀。
不锈钢广泛用于制造化工、制药、食品等领域的设备和配件。
2. 钛（Titanium）钛是一种轻质、高强度的金属，具有优异的耐腐蚀性能。
钛表面能够形成一层致密的氧化膜，可以有效地阻止钛与外界环境的接触。
钛常用于制造化工、航空航天、海洋工程等领域的设备。
3. 耐热合金（Heat-resistant Alloy）耐热合金是一种特殊合金材料，具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能。
耐热合金通常由铬、钼、钛、铝等元素组成，在高温环境下能够保持稳定的性能。
常见的耐热合金包括钼合金、铬钼合金等，广泛应用于石油化工、航空航天等领域。
4. 聚合物（Polymers）聚合物是由多个单体分子聚合而成的长链化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
聚合物具有良好的耐腐蚀性能，能够抵御多种腐蚀性介质的侵蚀。
聚合物在化工、医疗器械、食品包装等领域得到广泛应用。
5. 玻璃（Glass）玻璃是一种非晶体固体材料，由二氧化硅和其他氧化物混合熔融制成。
玻璃具有良好的耐腐蚀性能，能够耐受大部分酸碱介质的侵蚀。
因此，玻璃常用于化学试剂瓶、实验仪器、化学仪器等。
6. 陶瓷（Ceramics）陶瓷是一种非金属无机化合物，具有良好的耐高温和耐腐蚀性。
陶瓷常用于制造酸碱反应设备、化学传感器等。
除了上述材料，还有一些特殊合金、塑料和涂层等也具有一定的耐腐蚀性能。
不同材料的耐腐蚀性在不同环境中会有所差异，因此在实际应用中需要根据具体环境条件选择合适的材料。
此外，材料的表面处理、涂层和选择合适的防护措施对于提高材料的耐腐蚀性能也起到重要作用。
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9.5.1.1 花岗岩
花岗岩中平均含有70%～75%的二氧化硅，13%～15%的氧化铝 以及7%～10%的碱性、碱土金属氧化物(氧化钙、氧化镁、氧化 钠等)。其主要矿物组成为长石和石英，其他还有少量云母、磁 铁矿等，石英是最有用的组成部分，云母是有害的，它会降低花 岗岩的机械强度。
图9-3
9.5.3 化工陶瓷
1)可塑性原料 主要是粘土，它赋予泥料以成型性能。 2)瘠性原料 主要是长石、石英，降低干燥、烧成收缩。 3)熔封原料 主要是长石、降低烧成温度。
9.5.4 玻璃
凡熔融体通过一定方式冷却，因粘度逐渐增加而具有固体的机械 性质与一定结构特征的非晶体物质，不论其化学组成及硬化温度 范围如何，都称为玻璃。
9.5.1.5 石棉
常用的石棉分为温石类石棉和闪石类石棉两种，它们都是纤维 状结构。 温石类石棉的蕴藏量大，占石棉开采量的95%以上，其化学组 成主要是含水硅酸镁，二氧化硅含量为38%～44%(均指质量分数， 下同)。它不耐酸，在硫酸、盐酸和硝酸中的溶解度达60%，对碱 稳定，脆性较大，一般用作绝热和耐火材料。
O Si—O—Si键破坏示意图
9.5.1.2 石英岩
石英岩是由结晶形二氧化硅(石英)被非晶形二氧化硅胶结而成的 一种变质岩，特点是二氧化硅含量很高(90%～99%)。
图9-4 通过侵蚀可获得疏松 玻璃的成分范围(影线区)
胶结
在将沉积物压在一起的过程中，受压力的作 用，岩石的一些矿物慢慢溶解在水里，于是含 有矿物的水溶液就渗入沉积物颗粒间的空隙中。 当含有矿物的水溶液中的矿物结晶时，沉积物 颗粒被结晶的晶体粘在一起的过程就叫胶结。 压实和胶结通常需要经过上百万年才能把松散 的沉积物变成坚硬的沉积岩。
9.5.6 水玻璃耐酸胶凝材料
水玻璃耐酸胶凝材料包括水玻璃耐酸胶泥、砂浆和混凝土，它们 是以水玻璃(硅酸钠水溶液)为胶结剂，氟硅酸钠为硬化剂，以及 耐酸粉料，或再加上耐酸砂和碎石(总称为耐酸填料)按一定比例 调制而成，最后在空气中凝结硬化成石状材料。
通常先将耐酸粉料和固体硬化剂(氟硅酸钠)按比例均匀混合(一般 氟硅酸钠为粉料质量的4%～6%)以待使用，这种混合料即为水玻 璃耐酸水泥，简称耐酸水泥或耐酸灰。又常按所用耐酸粉料的种 类分别命名，如辉绿岩粉耐酸水泥、粉状石英耐酸水泥以及其他 耐酸水泥等。
9.5.5 化工搪瓷
搪瓷就是将瓷釉涂搪在金属底材上，经过高温烧制而成的，它 是金属和瓷釉的复合材料。 化工搪瓷是将硅含量高的耐酸瓷釉涂敷在钢(铸铁)制设备的表 面上，经高温煅烧使之与金属密着，形成致密的、耐腐蚀的玻璃 质薄层(厚度一般为0.8～1.5mm)。这样的设备称化工搪瓷设备。 化工搪瓷设备兼具有金属设备的力学性能和瓷釉的耐腐蚀性的双 重优点，除氢氟酸和含有氟离子的介质、高温磷酸以及强碱外， 能耐各种浓度的无机酸、有机酸、盐类、有机溶剂和弱碱的腐蚀， 表面光滑易清洗，并有防止金属离子干扰化学反应和沾污产品的 作用。因此广泛应用于化学工业各个部门，特别对有机和制药工 业来说，是一种不可缺少的设备。
9.5 常用无机非金属材料的耐蚀性能
9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 9.5.5 9.5.6
天然耐蚀硅酸盐材料 铸石 化工陶瓷 玻璃 化工搪瓷 水玻璃耐酸胶凝材料
9.5.1 天然耐蚀硅酸盐材料
9.5.1.1 9.5.1.2 9.5.1.3
9.5.1.4 9.5.1.5
花岗岩 石英岩 安山岩
9.5.1.3 安山岩
安山岩是由中性斜长石和角闪石及少量石英所组成，含SiO2为52 %～65%。安山岩的特点是耐酸性强，热稳定性好，硬度较小， 加工比较容易。在化工防腐上可用作块材衬里材料及铺设地面表 层，它的碎石和粉料是耐酸水泥和混凝土的优良填料。
9.5.1.4 文石
文石主要含二氧化硅，耐酸度高，常温时能耐各种浓度的硫酸、 硝酸、盐酸、磷酸、溴水等的腐蚀。但当温度高达90°C时，对 盐酸和碱液不耐腐蚀。文石的硬度小，质软，容易加工。可用作 设备衬里(如电解槽顶盖的衬里层)。
9.5.2 铸石
铸石是利用分布广泛的天然岩石——玄武岩、辉绿岩或某些工业 废渣为主要原料，经配料、熔化、浇铸成型、结晶、退火工艺过 程形成的一种工业材料。铸石中含有二氧化硅、氧化铝、氧化钙、 三氧化二钛、氧化亚铁和少量的二氧化钛、氧化钾、氧化钠、氧 化锰和三氧化二铬等。它的特性是耐磨、耐腐蚀，并且具有优良 的绝缘性和很高的抗压强度，可以广泛地应用于许多工业生产设 备中，特别是在那些承受剧烈磨损和酸碱侵蚀的部位，以此代替 各种黑色金属、有色金属、合金材料及橡胶等。其耐磨性比性比不锈钢、铅和橡 胶高得多，使用铸石制品不同可以节约大量金属材料，而且还能 延长设备寿命，效果十分显著。