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金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐的原理
作者:   來源:   日期: 2013-04-27  人氣: 3578  【字體: T  T


加緩蝕劑保護(hù)法

     
電化保護(hù)有陰極保護(hù)、陽極保護(hù)和保護(hù)器保護(hù)等方法。緩蝕劑寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)天然科學(xué)版年的種類繁多陽極緩蝕劑這類緩蝕劑的作用之一是直接阻止陽極金屬表面的金屬離子進(jìn)入溶液, 作用之二是在金屬表面上形成保護(hù)膜以便減小陽極表面。這些材料不斷與大氣中的氧氣、水蒸汽、酸霧以及酸、堿、鹽等種種物質(zhì)接觸而起作用, 使金屬遭受侵蝕。由表不丟臉出, 很多常用金屬都可以同大氣中的氧自發(fā)地形成氧化物。金屬侵蝕老是從表面開始, 然后向內(nèi)部蔓延, 或同時(shí)向表面其他部門擴(kuò)展。因此, 當(dāng)鐵被侵蝕時(shí)會(huì)天生白色的。

     
由礦石冶金需要能量, 而金屬侵蝕后會(huì)使其回復(fù)到類似于礦物的狀態(tài), 可見金屬的侵蝕接地表示了一種重要的能源消耗。 , 反應(yīng)物讓我們研究典型金屬同氧的反應(yīng)十冬一材認(rèn)因?yàn)槿我徊粊y單質(zhì)的尺度天生自由能為零, 故對(duì)上述氧化反應(yīng), , 氧化物于是, 由氧化物的自由能可以猜測(cè)式所示的反應(yīng)進(jìn)行的趨勢(shì)。金屬在有機(jī)液體如苯等等非電解質(zhì)溶液中, 以及含硫的石油中所發(fā)生的侵蝕, 亦屬化學(xué)侵蝕。陽極保護(hù)法是用外加電源使被保護(hù)的金屬為陽極, 進(jìn)行陽極化, 通過使金屬鈍化的方法得到保護(hù)。大氣的自然組成影響著侵蝕性成分的形成, 即使附近環(huán)境中不存在、等污染物質(zhì), 我們?nèi)詰?yīng)十分正視金屬的侵蝕題目。根據(jù)半電池的電極電勢(shì)可以準(zhǔn)確地判斷反應(yīng)的方向, 逐一中逐一一中。討論到此, 我們可以說, 一切比氫活潑的金屬電對(duì)的電極電勢(shì)為負(fù)可以在大氣中侵蝕。實(shí)在, 即使兩種金屬不接觸, 只要金屬同水溶液接觸時(shí)就存在侵蝕的可能性。熱力學(xué)提醒人們, 在實(shí)際使用時(shí), 金屬狀態(tài)不應(yīng)優(yōu)先選用。

陰極緩蝕劑

     
緩蝕劑的種類緩蝕劑是在侵蝕性介質(zhì)中加入的能大大降低金屬侵蝕的電化學(xué)反應(yīng)速度的介質(zhì)。擴(kuò), , 說明氧的存在加重了金屬的侵蝕。為金屬?gòu)?fù)蓋耐侵蝕的金屬保護(hù)層的重要方法是電鍍。因?yàn)榍治g而報(bào)廢的金屬設(shè)備和材料, 數(shù)目十分巨大, 給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來的損失非常驚人。即使清洗之后, 使用較高濃度的緩蝕劑一般來說還是必要的。當(dāng)然、熱力學(xué)只能告訴我們某反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的可能性, 而不能指出反應(yīng)速率, 后者則屬于動(dòng)力學(xué)研究的范疇。酸洗之后除去金屬制品上殘留的酸, 再浸入適當(dāng)?shù)膲A、磷酸鹽或鉻酸鹽中洗滌, 也可在含有硬脂酸的熱水中洗滌, 使保護(hù)金屬的表面上形成一層憎水膜。有機(jī)緩蝕劑這類緩蝕劑常用于酸性溶液如金屬的酸洗液。一般以為主要是低分子量的有機(jī)防腐劑被吸附在金屬表面上, 增加了氫的超電勢(shì), 阻抑離子的放電過程, 從而使金屬的溶解速度減慢實(shí)踐證實(shí), 胺的緩蝕效果隨鏈長(zhǎng)、分子的橫斷面積、分子對(duì)金屬表面的傾角以及其他主體化學(xué)性質(zhì)而進(jìn)步有些大分子的有機(jī)防腐劑, 如明膠、糊精和瓊脂等被吸附在金屬表面上, 產(chǎn)生所謂閉鎖效應(yīng)增大了電阻, 減小了電流密度。酸溶解了表面上的氧化物而暴露出清潔的金屬, 如在酸洗液中加入緩蝕劑, 則緩蝕劑第期金屬的電化學(xué)侵蝕與防腐被盡先吸附形成保護(hù)層。

     
在充足的溶解氧存在下會(huì)形成紅色或灰色的鐵銹
黑磁鐵
? 綠色水合磁鐵
     
假如水溶液中溶解氧量有限, 則會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)
金屬便如鐵在同被氧飽和的電解質(zhì)水溶液接觸時(shí), 在陽極上發(fā)生金屬的氧化作用天生”, 放出的電子向一定的方向陰極移動(dòng), 在陰極則發(fā)生氧的還原作用, 使陰極附近的溶液呈堿性。詳細(xì)選用何種緩蝕劑要根據(jù)被保護(hù)的金屬和所用的酸決定有時(shí)在酸洗池中加入洗滌劑或發(fā)泡劑是有益的。如等離子, 就有這種作用, 其反應(yīng)式如下有些金屬離子如銻等, 可以在陰極表面上形成一層膜, 減緩陰極上氫的逸出過程, 這對(duì)酸性溶液尤為合用。酸洗期間常用的緩蝕劑有胺、硫脈和醛類等。諸如保護(hù)層法、電化保護(hù)法、加緩蝕劑保護(hù)法等、
金屬的防腐
     
可見鐵被侵蝕的產(chǎn)物的顏色決定于氧的多少。

     
金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí), 因?yàn)殡娀瘜W(xué)作用引起的侵蝕稱為電化學(xué)侵蝕。

電化保護(hù)法


     
金屬的保護(hù)層有非金屬的和金屬的保護(hù)層法兩種, 用作保護(hù)層的耐侵蝕的非金屬物質(zhì)有油漆、搪瓷、玻璃、橡膠、塑料等。







。后者又取決于水溶液的酸度和溶解氧量。因?yàn)殍F銹通常是多孔的, 所以它沒有防護(hù)作用,以致水分可以滲透滲出到基體金屬, 使侵蝕一直進(jìn)行到鐵器完全轉(zhuǎn)化成松散的氧化膜, 即發(fā)生風(fēng)化。侵蝕的電化學(xué)原理電化學(xué)侵蝕是一種電化學(xué)過程。 “ , 可以肯定其在與銅接觸時(shí)也會(huì)自發(fā)地溶解?;旌暇徫g劑有些化合物, 如鉻酸鋅等可以在溶液中離解天生陽離子和陰離子一, 從而按捺兩極反應(yīng)。因?yàn)殡x子半徑較小, 相對(duì)地比較靈活, 易于擴(kuò)散到金屬表面, 以可溶性金屬氯化物取代保護(hù)性的和不溶性的氫氧化物, 造成局部浸蝕特別是低凹處。侵蝕的熱力學(xué)基礎(chǔ)侵蝕過程包括金屬或合金自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)榍治g產(chǎn)物, 如碳酸鹽、硫化物、硅酸鹽氫氧化物、氧化物或水合氧化物, 其一般反應(yīng)方程式為少一, 眾所周知, 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行時(shí), 其自由能變化 必然是負(fù)值, 在尺度狀態(tài) , 下寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)天然科學(xué)版年 , 天生物一 。金屬侵蝕可以分為化學(xué)侵蝕和電化學(xué)侵蝕兩大類。這種防侵蝕的方法又有陽極保護(hù)層和陰極保護(hù)層之分。當(dāng)兩種金屬制品相接觸, 同時(shí)又有其他介質(zhì)如濕潤(rùn)的空氣或其他氣體, 水或電解質(zhì)溶液等存在時(shí), 就形成原電池, 發(fā)生包括氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的電化學(xué)過程。例如, 亞硝酸鈉和鉻酸鈉在接近中性的溶液中, 它們的陰離子旭日極遷移, 假如沒有氧, 會(huì)在鐵表面上天生保護(hù)性氧化膜, 其反應(yīng)式如下 一兩者的區(qū)別在于亞硝酸鹽只能產(chǎn)生不溶性氧化物, 而鉻酸鹽則會(huì)天生由刃和。

 


     
研究院以石油、化工、機(jī)械、工程、電子、儀器、船舶、管道、煤炭、電廠等相關(guān)材料的防腐和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的檢修、評(píng)估、設(shè)計(jì)、研發(fā)、服務(wù)、轉(zhuǎn)讓等為主營(yíng)范圍,以防腐材料的研發(fā)、出產(chǎn)、銷售及防腐工程施工等為主要經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù),不斷立異,服務(wù)社會(huì)。在產(chǎn)業(yè)出產(chǎn)中, 尤其是化工出產(chǎn)中, 因?yàn)樵O(shè)備侵蝕損壞, 發(fā)生跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象, 污染環(huán)境, 惡化勞動(dòng)前提, 危害人身健康, 影響產(chǎn)品質(zhì)量, 甚至造成事故, 其損失更是無法估計(jì)。研究金屬防侵蝕題目的重要性是顯而易見的。金屬侵蝕的更大危害不在金屬本身的損失而是其制品的破壞。據(jù)估計(jì), 世界鋼產(chǎn)量的大約消耗于侵蝕, 單是美國(guó)每年損失于侵蝕的鋼就達(dá)三千多萬噸〔” , 而冶煉這些鋼所需要的能量其實(shí)不是個(gè)小數(shù)字。



     
一般以為, 對(duì)海水中的鋼件采用的亞硝酸鈉溶液防腐效果較好。、一根據(jù)逐一擴(kuò)的關(guān)系, 擴(kuò)為正, 意味著 。例如把鐵管裝在銅管上, 或把銅質(zhì)水龍頭裝在鐵管上, 或者在一塊銅板上釘有一些鐵鉚釘, 長(zhǎng)期暴露在濕潤(rùn)空氣中的鐵器表面上會(huì)凝聚一層薄薄的水膜, 空氣中的, 某些工廠逸散的等易溶于水的介質(zhì)就會(huì)溶解到水膜中天生電解質(zhì)溶液。實(shí)在常見的金屬制品都屬于這一類。

     
緩蝕劑的使用方法因?yàn)榇肿镜慕饘俦砻婧筒桓蓛舻慕饘俦砻嫠枰木徫g劑濃度比清潔表面高, 因此, 在使用緩蝕劑之前必需清洗金屬制品。金屬表面與介質(zhì)發(fā)生單純的化學(xué)作用而引起的侵蝕稱為化學(xué)侵蝕。
保護(hù)層法
     
人們?cè)谕筇烊坏亩窢?zhēng)中, 通過對(duì)金屬侵蝕的電化學(xué)本質(zhì)的研究, 創(chuàng)造并發(fā)展了很多行之有效的防腐方法。

     
有些陽離子可以在中性溶液中作用, 并擴(kuò)散到陰極表而, 同產(chǎn)生的一離子反應(yīng)天生不溶性保護(hù)膜。這些大分子還可能減小反應(yīng)物和產(chǎn)物在金屬表面上的擴(kuò)散速度。為負(fù), 說明在這種情況下, 鐵制品生銹是必定第期金屬的電化學(xué)侵蝕與防腐的。更何況大多數(shù)金屬制品在制造過程中被加熱, 氧化作用更易發(fā)生。例如, 碳鋼由、及石墨組成中的與附近介質(zhì)、、、在高溫下發(fā)生反應(yīng), 結(jié)果使其表面硬度降低, 抗疲憊機(jī)能下降。這層膜保護(hù)金屬不再被侵蝕, 但它可以被外力損壞, 也可以被酸分解而破壞。在很多情況下, 往往要通過酸洗除去金屬制品上的侵蝕層以及制造過程中加熱時(shí)形成的氧化皮。就電極電勢(shì)來說前者是鍍上去的金屬比基體金屬的更負(fù)如鐵件上鍍鋅, 而后者則是鍍上去的金屬比基體金屬的更正如鐵件上鍍錫。這些防腐劑在較低的濃度克升下對(duì)鐵的防腐效果較好。一塊

     
實(shí)際上, 除了金之外, 所有金屬在常溫下暴露于空氣中都形成氧化膜。
     
由于在陰極上可能有下列兩種反應(yīng) 個(gè) 來自空氣一,擴(kuò), 二尹因?yàn)榘腚姵仉姌O電勢(shì)。這是本文討論的重點(diǎn)。組成的膜。

     
人們?cè)诔霎a(chǎn)中使用的機(jī)械設(shè)備, 各類容器及大量的管道, 大都是金屬及其合金制造的。有些硅酸鹽和磷酸鹽也有這種作用。在大多數(shù)介質(zhì)中, 陽極上金屬被氧化的反應(yīng)速度較快, 因?yàn)殛枠O和阻極反應(yīng)度一定相同, 因此侵蝕的速度為較慢的陰極反應(yīng)所控制。此外, 還有磷酸鹽、硼酸鹽等僅在溶解氧而且一般濃度較高如一巧克升的情況下才有一定作用。海水中的氯化物含量較高, 而很多氯化物又具有吸水性, 因此, 能促進(jìn)電化學(xué)侵蝕。顧名思義, 陰極電保護(hù)是利用外加直流電, 以廢鐵為犧牲性陽極, 而以被保護(hù)金屬為陰極的保護(hù)法。即使使用鍍鋅管或鍍鋅板也難以改善這種狀況, 由于鋅半電池的尺度電極電勢(shì)為一。在氮肥廠的碳化塔上常采用這種方法來防腐。大的膠體陽離子,也可以遷移到陰極形成屏蔽薄膜, 從而阻抑陰極反應(yīng)。表典型金屬氧化物的尺度天生自由能氧化物 ,逐一逐一逐一一

     
侵蝕是外界因素對(duì)金屬的破壞作用。
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