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金属材料的腐蚀与防腐的研究进展 发布时间:2019-10-14   浏览量:548次

国家工程建设发展显著促进了对大型桥梁、工程设施、装备等需求,多数装备设施处于腐蚀环境中,而有效的防护手段可避免或减缓腐蚀过程。综述了金属材料防腐蚀的主要有效手段,包括防护涂层、缓蚀剂、电化学保护等方法。今后可在防腐材料开发和制备工艺上,进一步降低生产成本、优化工艺操作、减少环境危害,实现防腐材料的绿色、可持续性发展。


金属与所接触的介质通过化学反应改变金属性质,对金属设备造成的极大破坏,称为金属腐蚀。大多数情况下腐蚀作用从金属表层开始,逐步延伸至金属整体与内部。


腐蚀的电化学原理


当两种金属或两种不同的金属在媒介( 潮湿的气体、水或电解质溶液等) 中接触,就可以形成局部电池,发生氧化还原反应。


金属的防腐方法的研究现状


随着金属腐蚀对国民经济造成的损失越来越严重,解决金属腐蚀问题成为重要课题,科研人员结合生产生活研究出了保护金属的措施。如合金替代、金属和非金属覆盖、电化保护、缓蚀剂保护等等。采用合金可直接提高金属本身的耐腐蚀性能,例如含


铬不锈钢、特种合金或特种陶瓷、高聚物材料。合金能提高电极电势,减少阳极活性,从而使金属的稳定性大大提高,但有时由于材料成本及工艺技术的约束,该工艺具有局限性。下面向大家进行具体介绍金属和非金属覆盖、电化保护和缓蚀剂保护法。


01 金属和非金属覆盖


首先介绍非金属覆盖法。在金属表层覆以非金属材料涂层如喷漆、搪瓷、玻璃、聚酯等,达到隔离金属与媒介,提高耐蚀性能的目的。金属保护层方法是用耐腐蚀性强的金属或合金覆盖在被保护的金属表面,主要是电镀。按照所电镀金属电势的高低,分为阴极保护层和阳极保护层。


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02 电化保护法


电化保护法的作用机理是利用电解池原理使转化保护金属的电位,“钝化”金属或者抑制腐蚀。有以下几种方法:


保护器保护法常用于蒸汽锅炉的内壁及海上航行的船舶。将锌板与船底部金属直接相连,在海水的作用下锌板作为保护器被逐渐溶解,而船底金属作为阴极而免遭腐蚀。


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外加电源法是把金属与外加电源的负极连接,废旧活泼金属与外加电源正极连接,通过“盐桥”在强电解质溶液中形成工业电解池。


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阳极电保护是把保护的金属接到外加电源的正极上,使金属“钝化”气相中阴极保护采用固体电解质代替外加电源法中的液态电解质,外加阴极电流从阳极层流经过固体电解质流向阴极层流,至被保护的结构材料,从而获得保护。


03 缓蚀剂保护法


在金属周围产生有害介质中加入少量能减缓腐蚀速率的物质来防止腐蚀,所加的物质称为缓蚀剂。由于缓蚀剂用量少,方便且经济,所以是被工业生产应用最为广泛的保护措施。


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结束语


目前国内外科研工作者对于金属防腐材料的研究已攻克很多难关。开发出一系列防护涂层、缓蚀剂和电化学保护方法,有效的提高金属的耐腐蚀性。这些方法性能良好,使得金属材料具备了长期的稳定性。在未来的工作中,防腐材料的研究重心在对于现有材料进行进一步开发的同时,还应该进一步考虑环境危害、工艺成本、操作条件等问题,使得防腐材料的研究向着更加绿色、实用、节约成本的方向发展。

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