金属腐蚀的防护主要方法有:①改变金属的内部结构。
例如,把铬、镍加入普通钢中制成不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。
例如,在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密耐腐蚀的氧化膜等。③电化学保护法。
因为金属单质不能得电子,只要把被保护的金属做电化学装置发生还原反应的一极——阴极,就能使引起金属电化腐蚀的原电池反应消除。具体方法有:a.外加电流的阴极保护法。
利用电解装置,使被保护的金属与电源负极相连,另外用惰性电极做阳极,只要外加电压足够强,就可使被保护的金属不被腐蚀。b.牺牲阳极的阴极保护法。
利用原电池装置,使被保护的金属与另一种更易失电子的金属组成新的原电池。发生原电池反应时,原金属做正极(即阴极),被保护,被腐蚀的是外加活泼金属——负极(即阳极)。
此外,还有加缓蚀剂等方法,减缓或防止金属被腐蚀。
除金、铂等少数贵金属之外,绝大多数金属在空气和水中都会受到腐蚀。
防止金属腐蚀的一个简单原理,就是把金属和腐蚀性的环境相隔离。防腐方法简单归纳如下:(1)非金属保护层。
将耐腐蚀的非金属物质,如油漆、喷漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、沥青、高分子材料(如塑料、橡胶、聚酯)等,涂在要保护的金属表面上,使金属与腐蚀介质隔离。(2)金属保护层。
用耐腐蚀性较强的金属或合金,覆盖被保护的金属表面,覆盖的方法有电镀、热喷镀、真空镀等。按防腐蚀的电化学性质来说,保护层可分为阳极保护层和阴极保护层。
阳极保护层金属的标准电极电位比基体金属低,例如镀锌铁板,锌为阳极,铁为阴极。阴极保护层金属的标准电极电位比基体金属为高,例如镀锡铁板,锡为阴极,铁为阳极。
就保护层将金属和环境隔离的作用而言,两种保护层无原则区别。但当保护层受到损坏变得不完整时,情况就不同了。
如前所述,阴极保护层将使基体金属成为阳极,造成孔蚀。阳极保护层,如镀锌铁板,此时锌为阳极,基体金属铁是阴极,受到腐蚀的是镀层锌,而非铁。
直到镀层受到相当大的破坏,不能对基体金属起到保护作用时,基体金属才开始腐蚀。(3)电化学保护。
①牺牲阳极保护:将标准电极电位较低的金属和需要保护的金属连接起来,构成电池。这时,需要保护的金属因电极电位较高成为阴极,不受腐蚀,得到保护。
另一个电极电位较低的金属是阳极,被腐蚀。例如,海上航行的船舶,在船底四周镶嵌锌块。
这时,船体是阴极,受到保护,锌块是阳极,代替船体被腐蚀。这种保护法是保护了阴极,牺牲了阳极,故称牺牲阳极保护法。
②阴极保护:这是利用外加电源来保护金属。把需要保护的金属接在负极上,成为阴极而免除腐蚀。
另外取一些铁块接到正极上,使之成为阳极,让其腐蚀,实际上也是牺牲阳极。和上面的方法所不同的是,这里由外电源提供电流,而不是由电池本身提供电流。
化工厂的一些酸性溶液贮槽或管道,以及地下水管、输油管等,常用这种方法防腐。③阳极保护:这也是利用外加直流电源来保护金属。
但把需要保护的金属接在正极上,成为阳极。按理这应该加速金属腐蚀。
但对一些能形成保护性氧化膜的金属,并非一定加速金属腐蚀。相反,在适当正的电位范围内,由于阳极上氧化作用加剧,在金属表面上形成一个完整的氧化膜层,使金属得到保护,腐蚀电流明显下降。
这种现象叫做金属的电化学钝化。阳极保护就是将能够钝化的金属,在外加阳极电流的作用下,使其钝化而得到保护。
(4)加缓蚀剂保护。缓蚀剂是一种化学物质,将它少量地加入到腐蚀介质中,就可显著地减小金属腐蚀的速率。
由于缓蚀剂用量少,简便而且经济,故是一种常用的防腐手段。缓蚀剂通常分为三类。
①钝化剂:一般是无机类的强氧化剂。例如,铬酸盐、硝酸盐、钼酸盐等。
它们的作用就是使腐蚀介质具有更强的氧化性,使金属表面保持完整的氧化膜。其作用和电化学的阳极保护异曲同工。
②有机缓蚀剂:其中包括酸洗缓蚀剂和抗蚀油脂。钢铁的酸洗是许多加工过程的必不可少的预处理工序,目的是除去钢铁表面的氧化物,但这个过程必然也会使金属本身受到腐蚀。
为了减少金属的腐蚀,在酸洗时必须加入缓蚀剂。这种缓蚀剂通常有:邻位和对位的甲苯硫脲、丙硫醚、二戊基胺、甲醛、对位硫甲酚等。
其作用机理是:缓蚀剂被普遍地吸附于钢铁的表面,使得钢铁酸洗时引起腐蚀的电极反应受到阻化。有的缓蚀剂可以提高氢的超电压,使氢离子还原的阴极反应受阻;有的缓蚀剂可使铁氧化为二价铁离子的反应受阻,使阳极极化。
但一般认为,缓蚀剂可以同时减慢阴极和阳极的反应,使钢铁的腐蚀速率明显降低。抗蚀油脂用于金属材料和制件在运输和贮藏期间的暂时防腐,它主要由油、脂或蜡等加入少量有机添加剂组成。
这种有机添加剂一般是极性化合物,可吸附于金属表面。其作用机理相似于酸洗缓蚀剂,所不同的是,要求抗蚀油脂中的添加剂在近中性的条件下发生作用,而酸洗缓蚀剂要求在酸性条件下发生作用。
作为抗蚀油脂中的添加剂的有机物质通常为:有机胺类、环烷酸锌、各种石油产品氧化的产物、磺化油的碱金属和碱土金属的盐等。③气相缓蚀剂:气相缓蚀剂是一种能挥发,但蒸气压较低且其蒸气具有防腐作用的物质。
它主要用于重要机器零件(如轴承等)在贮藏和运输过程中的防腐。其防腐机理并不十分清楚,主要还是和气相缓蚀剂在金属表面的吸附有关。
最有效也是使用最广的一种气相缓蚀剂是亚硝酸二环己烷基胺,这是一种无毒无气味的白色结晶,挥发较慢,在较好的封闭包装空间中,室温下对钢铁制件可以有一年的有效防腐期。它的缺点是,会加速一些有色金属如锌、锰、镉等的腐蚀,所以在使用时应特别注意制件中有无有色金属。
金属的腐蚀防护主要方法有以下几种。
1、金属防腐的结构改变法
金属防腐的常见办法之一是改变金属的结构。金属的种类很多,一些重金属的化学活性低,不易受到其他物质的腐蚀,也有部分金属与其他金属配合使用能有效提高防腐能力,例如在普通钢铁中加入铬、镍等材料制成不锈钢
就能获得较好的防腐效果。
2、金属防腐的保护层法
金属防腐的保护层法使用范围最为广泛,这种防腐方法是在金属的表面制造各种材质的保护层,将金属产品与外界的腐蚀介质隔离开来,从而达到防止腐蚀的效果。金属防腐的保护层可以通过涂抹、喷涂、电镀、热镀、喷镀等方法形成。
金属防腐的防护层材料很多,常见的有机油、油漆等涂料和陶瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。金属防腐的电镀和热镀一般是使用不易腐蚀的金属,如锌、锡、铬和镍等。金属防腐的另一种材料是钢铁在表面形成的氧化膜,也就是黑色四氧化三铁薄膜,同样能起到防腐作用。
3、金属防腐的电化学保护法
金属防护的电学保护法是以原电池理论为原理对金属进行防腐保护的方法,根据原电池理论,只要能够消除引起化学腐蚀的原电池的反应,就可以实现金属的防腐。金属防腐的电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两个类别,其中阴极保护应用较多。
4、金属防腐的腐蚀介质处理法
金属防腐可以通过对腐蚀介质的处理来完成,这种方法着重消除腐蚀介质的存在,也就是保持金属机械的干燥,例如经常擦干拭机械上的水分、在精密仪器中防止干燥机、在腐蚀介质中添加缓蚀剂等都是属于这种防腐方法。
金属表面的氧化、钝化、磷化都属于金 属表面的化学处理方法,其目的在于提高金 属的防腐防锈能力和增加金属与漆层的粘附力。
(1) 氧化处理金属的氧化处理是金属表面与氧或氧化剂作用而形成保护性的氧 化膜,防止金属腐蚀。氧化方法有热氧化 法、碱性氧化法、酸性氧化法(黑色金属) 以及化学氧化法、阳极氧化法(有色金属)等。
(2) 钝化处理金属钝化处理的目的 与前面谈到的氧化处理一样,都是保护金 属,防止腐蚀的。钝化处理液的主要成分是 铬酸盐及少量的磷酸、硫酸或硝酸等。
(3) 磷化处理磷化处理是指钢铁在 含有锌、铁、锰的磷酸盐溶液中,由于金属 和溶液的界面发生化学反应,生成难溶于水 的磷酸盐,使钢铁表面形成一层附着良好的 保护膜,这种方法称为钢铁磷化。
防锈应针对金属腐蚀的原因采取适当的方法.常用的方法有:
1、改变金属的内部组织结构
例如制造各种耐腐蚀的合金,如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢.
2、保护层法
在金属表面覆盖保护层,使金属制品与周围腐蚀介质隔离,从而防止腐蚀。如:
(1)在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
(2)用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。
(3)用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜.如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。
3、对腐蚀介质进行处理消除腐蚀介质,如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等.。
扩展资料:
锈没有致密的组织。水和氧气会穿透锈,继续使内部的铁生锈。若要防锈,就需要有可以防止生锈的致密表层。不锈钢的表面是一层不容易反应的三氧化二铬。若使用镁、钛、锌、铝,也会产生类似不易反应的致密氧化物表层。
镀锌是一种常见的防锈处理方式,在要保护的物品上,利用电镀或热浸镀锌的方式镀上一层锌。使用锌的原因很多,包括其价格便宜、和铁的附着性好,而且当锌和铁接触时,锌和铁会形成一个电池,由于锌活性较强,锌是电池的阳极,会被氧化,借此可保护电池阴极的铁不被氧化(即阴极保护)。
若在腐蚀性更强的环境中(例如盐水中),会用镉来代替锌。若在接合口,接头或孔穴附近,镀层会因外力或加工而受到破坏,无法完整的包覆待保护物,此时镀层就只能靠阳极保护的方式来发挥保护作用了。有些先进的镀层,锌之外还会加入铝,铝会移转到镀层被破坏的部分,铝和氧化锌均可保护铁,效果更好。
若针对更恶劣的环境或希望产品有更长的寿命,防锈处理方式时也会同时使用镀锌和涂层。
参考资料:搜狗百科-锈
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