,&,從電化學(xué)特性上看,均勻腐蝕屬于微電池效應(yīng)。腐蝕過程中沒有固定的陰極和陽極,即腐蝕過程中陰極部分和陽極部分交替變化。
,&,在均勻腐蝕過程中,金屬表面各部分的減薄率是相同的。平均腐蝕速率可用于準(zhǔn)確計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕量,估算構(gòu)件的腐蝕壽命。因此,在工程設(shè)計(jì)中預(yù)先考慮留腐蝕余量的措施,可以達(dá)到防止設(shè)備過早腐蝕損壞的目的。均勻腐蝕雖然會導(dǎo)致金屬材料大量流失,但通常不會引起金屬結(jié)構(gòu)的突然失效事故,因?yàn)樗子跈z測和檢測。
,&,均勻腐蝕是很常見的,這可能是由于電化學(xué)腐蝕,如自我解體的過程均勻電極(純金屬)或微多相電極(統(tǒng)一合金)在電解質(zhì)溶液中,或由純化學(xué)腐蝕反應(yīng),如一般金屬材料在高溫下的氧化。對各種腐蝕失效事故和案例的調(diào)查結(jié)果表明,均勻腐蝕僅占20%左右,其余80%為局部腐蝕損傷。
腐蝕均勻程度可用腐蝕速率表示。有兩個(gè)常用的單位:一是單位時(shí)間單位表面積失重,單位為g / (M2·h);二是單位時(shí)間內(nèi)腐蝕的平均厚度,單位為mm /年
金屬的化學(xué)腐蝕反應(yīng)可分為兩個(gè)步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進(jìn)入溶液或與其他陰離子結(jié)合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時(shí)配合才能完成整個(gè)反應(yīng)。
因此,只有通過電子去除步驟去除氧化步驟產(chǎn)生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實(shí)際的腐蝕過程是一個(gè)非常緩慢而相對均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個(gè)區(qū)域形成陽極或陰極區(qū)域,可能會出現(xiàn)局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會很快被腐蝕,因?yàn)樗谋砻嬖谒袝纬梢粚友趸Wo(hù)層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進(jìn)一步的腐蝕。這種現(xiàn)象稱為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會形成很薄的保護(hù)層,有時(shí)甚至薄得肉眼無法分辨。由于這種薄保護(hù)層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。
金屬腐蝕防護(hù)方法:
1. 改善金屬性質(zhì),根據(jù)不同用途選擇不同材料形成耐蝕合金,或在金屬中加入合金元素提高其耐蝕性,可防止或減緩金屬的腐蝕;
2. 形成保護(hù)層,覆蓋在金屬表面的各種保護(hù)層,將被保護(hù)的金屬與腐蝕介質(zhì)分離,是防止金屬腐蝕的有效方法。
金屬磷化處理:對鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)行脫脂除銹處理后,可將其浸泡在特定成分的磷酸鹽溶液中,在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽膜。這個(gè)過程叫做磷化處理。磷化膜為深灰色至黑灰色,厚度一般為5 ~ 20 μ,在大氣中具有良好的耐腐蝕性;
金屬氧化處理:將鋼制品加入NaOH混合溶液中加熱形成一層厚度約為0.5 ~ 1.5 μ M的藍(lán)色氧化膜(主要由非金屬鍍層組成:非金屬物質(zhì)如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青及高分子材料(如塑料、橡膠、聚酯等)金屬保護(hù)層:是將耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金鍍在另一受保護(hù)金屬產(chǎn)品表面形成的保護(hù)涂層。
3.改善腐蝕環(huán)境
改善環(huán)境對減少和防止腐蝕具有重要意義。緩蝕劑是一種化學(xué)物質(zhì)。在腐蝕介質(zhì)中加入少量它可以顯著降低金屬腐蝕速率。由于緩蝕劑用量小,簡單經(jīng)濟(jì),是一種常用的防腐方法;
4. 電化學(xué)保護(hù)方法
電化學(xué)保護(hù)方法是根據(jù)電化學(xué)原理對金屬設(shè)備采取措施,使其成為腐蝕電池中的陰極,以防止或減少金屬腐蝕;
犧牲陽極保護(hù)法:犧牲陽極保護(hù)法是用比被保護(hù)金屬電極電位低的金屬或合金作為陽極,固定在被保護(hù)金屬上形成腐蝕電池,被保護(hù)金屬作為陰極;
陰極保護(hù):這是利用外部電源保護(hù)金屬。將被保護(hù)的金屬連接到負(fù)極上,成為陰極,以避免腐蝕。此外,一些鐵塊連接到正極,使其成為陽極,并腐蝕它。事實(shí)上,它也是一個(gè)犧牲陽極;
陽極保護(hù):采用外置直流電源保護(hù)金屬。然而,被保護(hù)的金屬被連接到正極成為陽極。
金屬材料與外界介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象稱為化學(xué)腐蝕。在化學(xué)腐蝕過程中沒有電流,只是一個(gè)簡單的化學(xué)作用。例如,金屬表面在常溫和干燥環(huán)境下的氧化。對于不同的金屬,氧化物的結(jié)構(gòu)和性能是不同的,有些能在金屬表面形成一層精細(xì)穩(wěn)定的氧化膜,將內(nèi)金屬與外部介質(zhì)隔離開來,起到保護(hù)作用,如鉻、鋁、鋅等;有些氧化物層很松散,容易脫落,使內(nèi)部的金屬繼續(xù)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕。這種金屬的腐蝕速率是非常快的,如鐵、鎂、銅等。金屬在高溫下的氧化速率要比在低溫下快得多。防止金屬與高氧化介質(zhì)接觸,可以減緩或防止金屬的化學(xué)腐蝕。常見的腐蝕介質(zhì)有氧氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫和工業(yè)廢氣等
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