金属的腐蚀及其防护方法
金属的腐蚀及其防护方法
下面是小编整理的金属腐蚀的控制的论文，欢迎各位物理学的同学借鉴!
关键词： 特种设备;金属腐蚀;成因;防护
1 概述
金属的腐蚀是金属工件在所使用的外界环境的作用下引起的破坏或变质。金属腐蚀的现象是普遍存在的。例如，钢铁材料在潮湿的空气里出现红褐色铁锈等。金属因腐蚀而遭到的损失
是惊人的。金属构件和零部件在加工、储存和使用中，由于腐蚀而使其性能变坏、精度下降，对于特种设备来说使其无法正常使用，安全性能得不到保障等，严重者甚至报废或发生安全事故。
2 腐蚀的种类
我国作为世界上钢铁产量最多的国家，每年被腐蚀的钢铁占有很大比重。而这些腐蚀不仅造成经济损失，更是对安全构成危险。目前国内已经发生过多起灾难性腐蚀事故，如桥梁因钢梁产生裂缝塌陷，起重机械因腐蚀变形严重发生事故，油管因穿孔或裂缝而漏油发生爆炸，压力管道破坏有毒气体的泄漏、可燃气体的燃烧爆炸等等。一般情况下按腐蚀过程来分：主要有化学腐蚀和电化学腐蚀;按腐蚀的环境条件分为高温腐蚀和常温腐蚀等。
2.1 化学腐蚀 化学腐蚀是金属和接触到的物质(如SO2，Cl2，O2等)或非电解质液体(石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。钢铁在常温下的干燥空气里，腐蚀的速度是很小的，但在600℃以上高温，钢铁易形成氧化铁皮。在机械加工、使用和保管中，干燥和高温同时存在的条件并不多，因此化学腐蚀引起的金属腐蚀是不明显的。
2.2 电化学腐蚀 电化学腐蚀是不纯金属或合金跟电解质溶液接触时，发生原电池反应而引起的腐蚀，比如常见活泼的金属失去电子被氧化。即化学反应中有电流产生使腐蚀过程逐渐进行。形成电化学腐蚀须具备三个条件：存在电位差;存在电解质溶液;发生接触。破坏或抑制任何一个条件，都可以防止金属电化学腐蚀的发生。
如钢铁处于酸性条件中(析氢腐蚀)：
Fe-2e-=Fe2+
2H++2e-=H2↑
钢铁处于弱酸性、中性或碱性条件下(析氧腐蚀)：
2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
4Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
3 防腐蚀措施
3.1 提高金属材料本身的抗蚀能力
①钢的基体组织合金化。当钢中加入一定量铬、镍、硅、钒、钨、钼等合金元素时，可以提高抗蚀能力。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，是不锈钢、耐热钢的重要合金元素。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。钒是钢的优良脱氧剂，钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。②金属组织单相化。使钢的组织呈单一的铁素体或奥氏体状态，且尽量减少杂质的含量，也可提高钢材的抗蚀能力。
3.2 利用覆盖法提高金属的抗腐蚀能力
3.2.1 金属覆盖法 锌、铅、锡、铬、镍、铜等金属的活泼性很小，把这些金属覆盖在被保护的金属表面，便可达到防锈的目的。①喷镀法。喷镀法的优点是可以给大型构件防锈。但它的缺点也很明显，即喷镀的金属与基体金属结合不牢固，防锈效果不理想。喷镀法不但用来防锈，而且在修复磨损零件、填补有裂纹的铸件等方面也有良好的效果。②包镀法。在被保护金属坯料的每一面放好保护板，然后进行热轧，依靠机械力和扩散作用使二者牢固结合在一起，得到抗蚀覆盖层的方法称为包镀法。包镀法可使钢的表面包以黄铜、镍、铝和不锈钢等耐蚀金属，达到既可用价廉的普通钢来代替贵重的有色金属或不锈钢，又可达到防止腐蚀的目的。③热镀法。把钢件浸入耐蚀的金属液中，使镀层金属在熔融状态下与钢件表面的铁形成合金，并在镀层的最外边形成纯的镀层金属的方法称为热镀法。热镀的耐蚀金属多是锌、锡、铅等有色金属。热镀法操作简单，生产率高，得到了广泛应用。④渗镀法。在高温下使耐蚀金属扩散至钢件表面的一定深度，获得耐蚀的合金覆盖层。渗镀的`元素有铝、铬、硅等。⑤电镀法。电镀法是应用最广泛的防止金属腐蚀的方法。常用的镀层金属有锌、镉、铜、镍、锡等。电镀法与其它获得保护覆盖层的方法相比，具有下列优点：第一，可灵活而准确的控制镀层的厚度和质量。第二，电镀法消耗的镀层金属最节省。第三，镀层金属纯度高，而且与被镀金属结合牢固，因而防锈性能高。第四，不用加热或加热温度不高，节省能源，而且不会因高温加热而影响被镀金属的性能。电镀的缺点是生产率低。
3.2.2 非金属覆盖法
①涂防锈油法。涂防锈油是常用的防止金属制品在储存、加工、运输和使用中腐蚀的方法。短期性防蚀(如工序间防蚀)，常用较稀的防锈油，如F-1、F-4、F-33、F-41等牌号的防锈油;长期性防锈(如半成品和成品的库存)，要用较稠的油，如FY-5、501、201、F-31等防锈油;长期封存(如成品出厂)时要用更稠的防锈油(脂)，如FZ-4、FZ-8、663、3、191、501等牌号的防锈油(脂)。
②采用可剥性塑料防锈法。采用浸涂、喷涂或刷涂的方法，使被保护金属裹上一层塑料薄膜，从而隔离了金属与腐蚀性介质的接触，达到防锈的目的。这种方法的防锈期较长，可达5-10年，使用时，可以立即剥除，不必像涂防锈油法那样再经过费时费力的清洗手续。
③涂油漆法。涂油漆防锈法是最古老也是应用最广的方法。但是，单一的油漆膜不能完全阻止水分和氧气渗透至金属表面，所以好的防锈油漆还加入钝化剂，防止生锈或大大推迟开始生锈的时间。油漆主要用于桥梁、建筑物和机器外表面，以防止大气腐蚀。
3.3 采用化学处理法防锈
用化学处理法可使金属表面生成一层钝化膜保护层，从而达到防锈的目的。实质上这也是一种覆盖层保护法。①钢铁的氧化处理。氧化处理是使钢铁表面形成一层致密、均匀、与金属表面牢固结合的氧化膜，这层氧化膜保护内部金属免于继续氧化腐蚀。氧化处理不会增大零件尺寸，对干燥空气的抵抗力强，但在水中和湿气中的抵抗力差。适合一些精密零件和工量具的防蚀处理。②钢铁的钝化处理。钝化处理就是使金属表面形成一层保护膜(钝化膜)，以抵抗大气腐蚀而不生锈。③钢铁的磷化处理。在磷酸盐溶液中，使钢铁表面形成一层致密的灰黑色磷酸盐保护膜，以达到防锈目的的方法称为磷化处理。磷化处理不改变零件尺寸，常用于螺钉、螺母等。
4 结论
为了减少特种设备金属零部件和构件在加工、储存和使用中因腐蚀而造成的损失，必须了解腐蚀发生的原因和影响腐蚀的因素，根据金属零件和构件的精密度、复杂度以及特种设备所处使用环境等，提高金属材料本身的抗蚀能力，采用覆盖法或化学处理法是行之有效的防护措施。
参考文献：
[1]刘怀乐.纯碱生产实验的秘诀[J].化学教学，2011(01).
[2]谭文生.铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀对比实验设计[J].化学教学，2011(06).
[3]莘赞梅.“金属的腐蚀和防护”的教学设计[J].中学化学教学参考，2011(03).