金属腐蚀与防护防护方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 防护方法,电化学保护,阴极保护,(1)保护原理,金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位,a,减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护。,1,防护技术,外加电流阴极保护示意图,电流关系:,IcIc-Ia,外加电流阴极保护,阳极区,阴极区,腐蚀金属,阴极,阳极,Icor,Ia,Ic,Icor=Oa=/Ic/,腐蚀电池,I,直流电源,辅助阳极,阴极,阳极,辅助,阳极,I,Ic,Ia,Ia,I-,2,防护技术,E,Eor,Eea,Lgicor,Lgipr,Lgi,E,Eor,Eea,Lgicor,Lgipr,Lgi,Ee(HH),/,ic/,ia,活化极伦控制腐蚀体系,氧扩散控制腐蚀体系,两种腐蚀体系所需保护电流的比较,3,阴极保护的原理,：,由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。当金属氧化反应速度降低到零时，金属表面只发生去极化剂阴极反应。,阴极保护的效果用保护度,表示,4,(2)保护参数,保护电位,E,pr,：,阴极保护中所取的极化电位,。,显然，要使金属的腐蚀速度降低到零，达到“完全保护”(即保护度,=100%)，,必须取阳极反应平衡电位作为保护电位，即取,E,pr,=E,ea,。,(最小)保护电流密度,i,pr,：,与所取保护电位对应的外加极化电流密度叫做保护电流密度。,*,在两个保护参数中，保护电位是基本的控制指标。,5,阴极保护适合的体系：,从理论上来讲，任何体系都可以。,但在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护电流密度比较小，在经济上才合算。阴极保护的经济指标可以用保护效益,Z,来衡量,腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小,(即阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护电流密度增加慢，保护效益也就较大，可以满足经济指标方面的要求。,6,工业上应用阴极保护的腐蚀体系是：,土壤、海水、河水等环境中的碳钢管道、构筑物、设备。,*确定保护电位时应考虑两个方面的因素：第一，从保护效果来讲，,Epr,越负越好。第二，析氢反应的影响。析氢是使极化电流密度迅速增大，保护效益降低；析氢还可能造成对设备金属材料的危害，如氢脆问题，以及对金属表面涂层的破坏。,7,阴极保护举例：,测量阴极极化曲线，确定是否适宜采用阴极保 护。,从极化曲线上确定保护电位，及相应的保护电流密度。,计算保护度：测量极化曲线得出保护电位的大致范围后，将试样恒定在不同的极化电位，经过适当的暴露时间，用失重法测量金属的腐蚀速度，从而计算不同极化电位下的保护度。,8,防护技术,电,位,(,mv.sce),-1000,-900,-800,1 2 3 4 5 6 7 8 9,电流密度(,A/m,),碳钢在联碱盐析结晶器溶液中的阴极极化曲线,引自,电化学保护在化肥生产中的应用,P71,1:静态,2:微搅动,溶液成分：,Fnh56,滴度,CnH 42.5,滴度,Cl-113,滴度,Na+70.5,滴度,常温,0.318,0.55,9,防护技术,碳钢在联碱盐析结晶器溶液中的保护参数,保护电位（,nv/sce),-850,-900,-950,-1000,-1050,保护电流密度(,A/m),0,0.318,0.55,1.27,3.2,腐蚀速度(,mm/y),1.084,0.207,0.0404,0.0271,0.0170,0.0165,保护度(%),0,80.9,96.3,97.5,98.4,98.5,析氢情况,产生少量氢气泡,大量析氢,试验时间:144小时,溶液成分:,FnH 64,滴度,CNH 28.8,滴度,Cl-100,滴度,试验温度：常温,引自,电化学保护在化肥生产中的应用,P74,10,防护技术,金属或合金,参 比 电 极,Cu/,饱和,CuSO,Ag/AgCl/,海水(2),Ag/AgCl/,饱和,KCl,Zn/,洁净海水,铁,与,钢,含氧环境,缺氧环境,-0.85,-0.95,-0.80,-0.90,-0.75,-0.85,+0.25,+0.15,铅,-0.6,-0.55,-0.5,+0.5,铜合金,-,0.5-0.65,-,0.45-0.6,-,0.4-0.55,+0.6+0.45,铝,(3),正的极限值,负的极限值,-0.95,-1.2,-0.90,-1.15,-0.85,-1.1,+0.15,-0.1,一些金属的保护电位,(,单位：,V),（1）比表数据取自1973年8月英国标准研究所制定的阴极保护规范,（2）海水指洁净，并未稀释的海水,（3）铝进行阴极保护时，电位不能太负，否则会加速腐蚀，产生负保护效应,11,防护技术,钢铁的（阴极保护）保护电流密度,环境,条件,Ipr(mA/m),环境,条件,Ipr(mA/m),稀硫酸,海水,淡水,高温淡水,高温淡水,室温,流动,流动,氧饱和,脱气,120,150,60,180,40,中性土壤,中性土壤,中性土壤,混凝土,混凝土,细菌繁殖,通气,不通气,含氯化物,无氯化物,400,40,4,5,1,金属防蚀技术便览,几个腐蚀体系的阳极保护参数,金属,溶液,温度,C,致(,A/m),维(,A/m),EppEtp(v.sce),碳钢,碳钢,碳钢,不锈钢,50%,HSo,碳铵生产碳化液,25%,NHoH,67%HSo,27,40,室温,24,2325,300左右,2.65,6,31,0.51,0.3,0.001,+0.61.4,-0.3+0.9,-0.8+0.4,+0.03+0.8,12,(3)两种阴极保护法,外加电流阴极保护,所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；而,牺牲阳极保护,中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。牺牲阳极材料都是活泼的有色金属，常用的有,锌、铝、镁,。为了有效地发挥保护作用，牺牲阳极的电位要,足够负,，阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。,13,防护技术,两种阴极保护示意图,.外加电流保护法.,箭头表示电流方向,.牺牲阳极保护法.,箭头表示电流方向,+,-,直流电源,辅助阳极,腐蚀介质,被保护设备,埋地管道,牺牲阳极,地面,接线盒,14,两种阴极保护法的比较：,牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。,外加电流阴极保护法不消耗有色金属，可以提供较大的保护电流，对保护效果易于进行监测和控制，但需要直流电源，对保护系统要经常进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，可能对周围其他金属设备产生杂散电流腐蚀。,15,阳极保护,原理,对具有活态钝态转变而不能自钝化的腐,蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电,位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度,就会大大降低，这种防护方法称为阳极保,护。,16,E,E,tp,E,pp,i,维,i,致,i,能够进行阳极保护的腐蚀体系的阳极极化曲线及保护参数,17,阳极保护的实现必须具备两个条件：,第一 腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝,化区，即在阳极极化时金属能够钝,化。,第二 阳极极化时金属的电位要正移到钝,化区内，否则金属的腐蚀速度不仅,不会减小反而会增大(称为电解腐蚀)。,18,(2)保护参数,致钝电流密度,i,致,：为使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度。,维钝电流密度,i,维,：钝化区所对应的阳极极化电流密度。,i,维,用于维持金属的钝态，在阳极保护中反映日常的电耗和钝化后金属的腐蚀速度。,i,维,越小，阳极保护的效果越好。,维钝区电位范围,E,pp,E,tp,：,反映金属钝态的稳定程度，钝化区电位范围越宽，说明金属钝化后不容易活化或过钝化。,19,防护技术,钢铁的（阴极保护）保护电流密度,环境,条件,Ipr(mA/m),环境,条件,Ipr(mA/m),稀硫酸,海水,淡水,高温淡水,高温淡水,室温,流动,流动,氧饱和,脱气,120,150,60,180,40,中性土壤,中性土壤,中性土壤,混凝土,混凝土,细菌繁殖,通气,不通气,含氯化物,无氯化物,400,40,4,5,1,金属防蚀技术便览,几个腐蚀体系的阳极保护参数,金属,溶液,温度,C,致(,A/m),维(,A/m),EppEtp(V,SCE),碳钢,碳钢,碳钢,不锈钢,50%,H,2,SO,4,碳铵生产碳化液,25%,NH,4,OH,67%H,2,SO,4,27,40,室温,24,2325,300左右,2.65,6,31,0.51,E,q=0,则金属表面带过剩正电荷；当,E,cor,E,q=0,则带过剩负电荷。为了促进物理吸附，可采取改变金属表面带电状态的办法。如添加,Cl,-,。,化学吸附是指缓蚀剂分子中极性基团中心原子的未共用电子对和金属形成配价键而引起吸附。,62,缓蚀剂,电极系统的零电荷电位,（伏，,SHE,室温）,电极,材料,电解质溶液,零电荷 电位,电极,材料,电解质溶液,零电荷电位,Ag,C(,石墨),C(,活性),Cd,Co,Cr,Cu,Fe,Ga,0.1,NKO,0.01N NaSO,0.05N NaCl,INHSO+INNaSO,0.001 N KCL,0.1NHO+0.02NNaSO,0.1N NaOH,0.02 N NaSO,0.1N HSC+0.002NNaSO,0.1NHcl+INKCl,-0.05,-0.70,-0.07,-0.0-0.2,-0.90,-0.33,-0.45,-0.02,-0.29,-0.60,Hg,Ni,Pb,Pbo,Pt(,光亮),Pt(,铂墨),Te,Tl,Tl(Hg),zn,0.01,N NaF,0.001N HCl,0.001N KCl,0.01N HClO,0.1NHSO+INNaSO 0.01NHSO+INNaSO,INHSO,0.001N KCl,INNaSO,INNaSO,-0.192,-0.06,-0.69,1.80,0.27,0.4-1.0,0.61,-0.80,-0.65,-0.63,63,缓蚀机理主要有两种类型：,几何复盖效应：指吸附膜将金属表面与酸溶液隔离开，在覆盖了缓蚀剂吸附膜的金属表面部分，电极反应不能进行；而未覆盖表面部分电极反应按原来的历程进行。,负催化效应：指缓蚀剂覆盖了金属表面的活性位置，使电极反应的活化能位垒升高，电极反应速度降低。,64,缓蚀剂,99.9%,Fe,丝在6,N HCl(30c),中的极化曲线,根据,Hackermall,等,转引自,Corrosion luhibitorsP15,10,10,10,10,10,10,电,200,位,300,400,500,600,700,800,电流密度(,A/cm,),未加缓蚀剂,加1壬撑亚胺,65,（5）气相缓蚀剂(,VPI),气相缓蚀剂主要用于减轻金属设备和部件的大气腐蚀。其作用机理是汽化以后，和空气中的湿气一起凝结在金属表面，形成液膜。,为了使气相缓蚀剂能有效发挥作用，使用空间应当是,封闭的,，如包装箱、仓库。气相缓蚀剂应当有,比较大的蒸汽压,，容易挥发充满金属设备所在空间。,66,缓蚀剂的协同效应,几种物质分别单独加入介质中时效果不大，甚至没有缓蚀作用，而将它们按某种配方复合加入，则可能产生很高的缓蚀效率。这种现象称为缓蚀剂的协同效应(或协同作用)。相反，复合加入时缓蚀效果反而降低，称为负协同效应。协同效应不是简单的加和，而是相互促进。,利用缓蚀剂的协同效应已经开发出许多高效的复合缓蚀剂，今后仍然是缓蚀剂发展的方向之一。,67,缓蚀剂,100 50 0,重铬酸钠和锌墁的比例对复合缓蚀剂缓蚀效果的影响,试验条件,：,钢，氧饱和循环冷却水(,ph=6.5,35c),5,天，未加缓蚀剂时腐蚀速度189,mdd,根据,Hatch,引自,Corrosion Inhibitors,P138,锌盐%,0 50 100,失,重150,腐,蚀,速100,度,mdd,50,0,重铬酸钠,68,缓蚀剂应用的几个问题,要根据腐蚀体系的具体情况选择有效的缓蚀剂，因为缓蚀剂的保护效果具有选择性。,要通过试验确定缓蚀剂的最佳投效剂量和最佳使用条件。,缓蚀剂对生产过程可能不利影响：,如：起泡，形成乳状液；使锈皮疏松脱落,而导致管线阻塞；造成新的腐蚀问题；,结垢而影响传热，这主要指沉淀型缓蚀剂,。,69,缓蚀剂,NaNO,浓度克/100亳升,亚硝酸钠浓度对碳钢在氯化,钠溶液中腐蚀速度的影响,重 200,量,损,失 150,Mg,100,50,0,0.05 0.15 0.25 0.35,溶液7.5,g/l Nacl,试样面积50,cm,时间21昼夜,根据,Patterson,等，引用金属的缓蚀剂,P113,15,c,30,C,70,缓蚀剂,腐 4,蚀,速 3,度,G/m,.h,2,1,缓蚀剂浓度对碳钢腐蚀速度的影响,碳钢5,MHCe,硫化二乙二醇浓度,（,mM/L）,0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2,若丁浓度（,g/L),1101001000,腐 20,蚀,速 15,度,g/m.h110,5,碳钢20%,HSC,室温,71,(4)缓蚀剂对设备材质是否会造成损害。,(5)缓蚀剂的毒性和环境污染是一个重要问题。,(6)在实际生产系统中缓蚀剂的流失是造成失效的常见原因。,(7)进行缓蚀剂保护效果的经济评价。开发高效而价廉的缓蚀剂品种。,(8)为了保证缓蚀剂使用有效而经济，应对保护效果进行监测，避免缓蚀剂浓度不足达不到保护效果，或者缓蚀剂加入过多造成浪费。,72,缓蚀剂应用实例,酸洗,酸洗除锈和除垢是一种常用的金属表面清净处理，其原理是利用酸溶液对金属表面锈层和垢层的溶解能力，以及析氢所产生的机械剥离作用。良好的酸洗液应满足以下要求：,除锈(或除垢)速度快；对基体金属腐蚀小。酸洗液需加入高效缓蚀剂；抑制酸雾能力强；不会对金属材料机械性能造成不利影响。,73,部分国产酸洗缓蚀剂,三种所相缓蚀剂的蒸汽压,名称,主要成分,缓蚀剂,温度,蒸汽压(,Pa),天津若丁(新）,沈,D,二邻甲苯硫脲，食盐，淀粉，平平加苯胺，甲醛缩合物,工读3,兰4,A,苯胺，乌格托品缩合物没酸，苯胺，乌格托品缩合物,亚硝酸二环已胺,10,32,0.00399,0.0532,兰5,7701,苯胺，乌格托品，硫氰化钾，苄基吡啶釜残，季铵盐,亚硝酸二民丙胺,15.6,25,0.482,0.826,7801,BH2,苯胺，乌格托品，苯已酮咪唑啉类,碳酸环已胺,25,28,53.2,266,IMC4,川天12,8601,CT,季铵盐类,苯胺环已酮，甲醛，炔醇烷基吡啶苄基委铵盐，平平加,缓蚀剂,74,(2)石油工业,为了提高油、气产量，需要采用酸化工艺。在高温井中用15,20%盐酸进行酸化压裂施工，缓蚀剂的保护性能是关键。,(3)循环冷却水,(4)汽车冷却系统,(5)机器、设备、部件防锈,(6)化学工业中的应用,合成氨装置脱碳系统。,尿素合成塔。,75,3.覆盖层保护,覆盖层保护的特点,(1)基底材料和覆层材料组成复合材料，可以充分发挥基底材料和覆层材料的优点，满足耐蚀性，物理、机械和加工性能，以及经济指标多方面的需要。,(2)覆盖层的保护效果和使用寿命取决于三个方面的因素：,覆层材料在使用环境中的耐蚀性、强度、塑性和耐磨 性。,76,覆层的均匀性、孔隙和缺陷。,覆层与基体金属的结合力。,*,复层材料的耐蚀性不难通过合理选材来解决。使复盖层保护达不到要求保护效果的主要原因是覆盖层不连续，缺陷多，以及与基体结合差。这是覆盖层保护应用中必须注意解决的问题，特别是要注意施工技术的选择和施工质量的保证。,77,复盖层保护技术的主要种类,电镀,喷涂,渗镀,金属镀层 热浸,金 属 化学镀,覆 盖 层,金属衬里,双金属复合板,78,阳极氧化,化 学 化学氧化,转化膜 磷酸盐处理,草酸盐处理,铬酸盐处理,油漆涂料,塑料涂覆,非金属 搪瓷,覆盖层 钢衬玻璃,非金属材料衬里,暂时性防锈层,79,选择覆盖层保护技术时应当考虑的方面,复层材料选择,覆层材料在使用环境中是否有良好耐蚀性；,覆层材料和基底材料是否相容；,覆盖层能否使设备的功能不受影响，如传热,、导电等方面的需要能否保持。,(2)覆盖层种类的选择,(3)经济上是否合理,80,金属覆盖层,阳极性覆层,在使用环境中，覆层材料的电位比基体金,属的电位负，比如铁表面上用锌作覆层。,在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，覆层是,阳极，能够对基体金属起到,阴极保护作用。,阳极性覆层常用作防护性覆层。,81,电解质溶液,锌,钢,锌腐蚀,阳极性覆盖层,82,(2)阴极性覆层,在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正，如铁表面上覆盖铬、镍。,如果覆盖层存在缺陷，将加速基体金属的腐蚀。因此阴极性覆层必须足够完整、无孔隙，才能取得好的保护效果。机械隔离作用。,*,覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变时，,覆层和基体金属的电偶关系可能发生反转。,83,电解质溶液,钢腐蚀,铬,钢,阴极性覆盖层,84,各种金属复盖层简介,电镀,电镀的优点是：镀层金属纯度高，分布均,匀，与基体金属结合牢固。镀层具有较高,硬度和耐磨性能。为获得同样保护效果所,需要的覆层金属最少。镀层厚度容易控制,，一般在常温下进行，电镀适应范围很宽,，从正电性金属到负电性金属，从低熔点,金属到高熔点金属，从高纯金属到合金，,都可以进行电镀。,85,阳极(,Zn),阳极反应：,Zn=Zn,2+,+2e,阴极(工件),阴极反应：,Zn,2+,+2e=Zn,直流电源,-,+,含,Zn,2+,电镀液,电镀锌原理,86,(2)喷涂(亦称喷镀),优点,：镀层厚度不受限制，对修复较长工件特别有利。喷涂工艺和设备比较简单，移动方便，不管设备和部件的形状和尺寸，都可按需要得到良好的喷涂层。,缺点,：涂层结构不强，不能形成合金或焊住。质点的重迭堆砌使喷涂层存在很大孔隙率，这对防护效果不利，需要采取封闭措施。,87,88,89,a,b,c,cb,火焰,.金属丝,.燃料气和氧进口,.压缩空气进口,火焰喷涂,电弧,.金属丝,.压缩空气进口,电弧喷涂,阳极,b a,阴极,.粉末材料进口,.工作气体进口,等离子弧喷涂,三种热喷涂原理及喷枪结构示意,90,(3)渗镀（表面合金化或化学热处理）,渗镀层和基体金属之间是通过形成合金结合起来(冶金结合)，因此不会因热膨胀剧烈机械变形等原因而脱落。经过渗镀处理的部件，其尺寸几乎没有改变。常用的渗镀金属有铝、铬，以及非金属元素硅、硼。钢铁经过渗铝，渗硅，渗铬，以及二元或三元共渗，抗高温氧化和高温气体腐蚀的能力大大提高。,将电镀层，喷涂层，热浸层进行加热扩散，得到渗镀层，是渗镀工艺发展方向之一。,91,喷铝层,基体,金属,Al,2,O,3,保护膜,铝铁化合物,基体,金属,喷铝层(左)和扩散渗铝层(右),剖面示意,92,(4)热浸,将工件浸入熔融的液态镀层金属中，经短时间取出，便形成金属覆层。这种施工方法最古老，简单，但难以控制覆层厚度，操作时金属损耗也大。,使用热浸法的条件是：基体金属与覆层金属之间能生成化合物或固溶体，才能具有足够的结合力且不起皮脱落。一般用于钢铁管、板、带、丝的镀锌、锡、铝、铅锡合金等，。,93,(5)化学镀(也有称为“无电解镀”),化学镀镍层与电镀硬铬层相比，硬度和耐磨性能相近，但化学镀不需要电源，无电镀硬铬层中出现的脆性和网状裂纹，而且比电镀镍层孔隙率低，化学稳定性高。,近年来又开发了脉冲化学镀，进行化学镀时迭加脉冲电流，可使镀层更致密，更光亮，组织均匀，结合牢固，因而较薄镀层就能达到较厚的普通化学镀层相同的技术指标。,94,(6)真空镀（又叫物理气相沉积(,PVD)）,真空蒸镀，用电加热使镀层金属挥发，蒸汽以原子或分子形式沉积于被镀工件上，形成很薄的(50 100,nm),覆膜。,阴极溅射利用高能离子或中性原子来轰击金属，使金属原子飞出，沉积在基体材料表面形成保护膜；,离子镀是在高真空中使蒸发出来的镀层原子离子化，在电场作用下沉积于工件表面形成保护膜。,95,基板,1,5,kV,基板,1,5,kV,基板加热器,基板,真空蒸镀,真空度5,10,-4,托,离子镀,真空度1,5,10,-4,托,阴极溅射,真空度10,-3,10,-2,托,三种真空镀原理图,96,(7)金属衬里,在碳钢或低合金钢设备内部衬上耐蚀金属薄板，,既可满足设备耐蚀性能方面的要求，又可节省,耐蚀金属材料，克服衬层金属强度不足的缺点，,常用的衬里金属有不锈钢、铝、铅、钛。,局部固定法包括焊接(塞孔焊，条焊，熔透焊等)和局部爆炸。整体松衬法是将衬里壳体焊接好，经检验合格后放入外壳内。这种方法的缺陷是外壳和衬里层之间存在间隙，影响承压和传热。在整体衬里后进行热膨胀或爆炸，可以清除壳体与衬里层的间隙。,97,覆层,基材,对接焊加盖板,搭接焊,衬里层焊接的两种形式,98,铝板,外壳,橡皮板,炸药,封头爆炸衬铝示意,99,(8)双金属复合板(包复),将两种不同金属板材迭合，制成复合板。,碳钢(或低合金钢)不锈钢复合板(简称不,锈复合钢板)主要用热轧法制造，覆层不锈,钢板厚度通常为1.5 3.5 毫米，是复合板,厚度的1520%，能大大节省不锈钢。,碳钢钛复合板主要用爆炸复合。覆层厚,度通常为2 3毫米。,100,覆层金属和覆盖方法的选择,对覆层金属的选择，主要考虑能否在预定使用的环境中有良好的,耐蚀性,。其次应考虑覆层金属与基体金属的,电偶关系,，以及设备对覆层金属提出的,物理，机械性能,方面的要求。还应进行,经济比较,。,对于覆盖方法的选择主要考虑需要的,覆层厚度,，对,覆层孔隙率,的要求，以及覆层施工能否适应设备的,结构和尺寸,。,101,化学转化膜,将金属部件置于选定的介质条件下，使表层金属和介质中的阴离子反应，生成附着牢固的稳定化合物。这样得到的保护性覆盖层叫做化学转化膜。其反应一般式可写成,m M +n A,Z-,=M,m,A,n,+nze,形成化学转化膜的方法有两类：一类是电化学方法，称为阳极氧化或阳极化。另一类是化学方法，包括化学氧化，磷酸盐处理，铬酸盐处理，草酸盐处理。,102,铝的阳极(氧)化,铝是易钝化金属，表面有天然氧化物膜，但只有0.020.14微米厚，经阳极化处理可使氧化膜增厚至2030微米，这层氧化膜与基体金属结合十分牢固，具有很好的保护性能。,铝阳极化生成的氧化膜包括密膜层和孔膜层。密膜层(阻挡层)厚度很小，孔膜层存在大量孔隙(每平方厘米上亿个)，因此可以着色处理，获得装饰性外观。着色方法主要有：染料着色和电解着色。,103,孔膜层,密膜层,铝,水合氧化铝,膜孔,未封闭 已封闭,铝的阳极化膜结构示意,104,封闭处理,不管是着色或不着色的阳极化膜都需要进,行封闭，使孔闭合以提高膜的保护性能和,保持着色效果。,封闭的方法有：蒸汽封闭、热水封闭,(90100,C)，,镍盐和钴盐溶液封闭、重铬,酸盐溶液封闭等。,105,钢铁的化学氧化,将钢铁部件放入选定的溶液中，发生化学,反应，生成一层致密的氧化物膜这种方法,在工厂中叫做“发兰”或“煮黑”。,钢铁的化学氧化有碱性法和酸性法，碱性,氧化法的优点：不会造成钢件氢脆问题。,缺点：高温浓碱溶液产生刺激性气味使工,作环境恶劣，高温加热消耗能源。,106,铬酸盐处理,将金属浸入以铬酸盐溶液中，使金属表,面生成铬酸盐转化膜，叫做铬酸盐处理。,主要可以应用于锌、镉、铝、镁、银、,铜等金属或镀层。,锌镀层经铬酸盐处理后耐蚀性大大提高，,对基底钢材的保护性能大大增强。锌镀,层铬酸盐处理在电镀文献中称为“钝化”。,107,钢铁的磷酸盐处理(磷化),将金属浸入磷酸盐的稀溶液中进行处理，使金属,表面上生成一层不溶性的，附着良好的磷酸盐膜,，叫做磷酸盐处理。,磷化处理的目的有：,磷酸盐膜对涂料有良好的吸附能力，可以增强涂料与金属的结合力。磷化打底。,钢材经磷化处理后进行冷变形加工更容易进行，摩擦件进行磷化处理可以降低表面磨耗。,磷化后经过封孔可作为金属部件的防护性覆层。,108,钢铁磷化处理可分为两类：,一类使用碱金属的磷酸二氢盐，并加入适量的加速剂和添加剂。钢铁表面上形成由基底金属自身转化生成的磷酸盐和氧化物组成的膜。这属于真正的化学转化膜，称为转化型磷酸盐膜。,另一类使用含游离磷酸和加速剂的重金属(锌、锰、铁)磷酸二氢盐溶液，钢铁表面上得到的是由重金属的磷酸一氢盐或正磷酸盐组成的膜。可称之为假转化膜(或准转化型磷化)。,109,转化型磷化溶液组成及工作条件,序 号,1,2,3,4,组成(,g/L),草酸,5,5,20,20,磷酸,10或15,10,草酸钠,4,4,4,4,磷酸二氢钠,10,10,10,10,氯酸钠,5,12,硝酸钠,5,12,亚硝酸钠,0.6,0.6,工作条件,温度(,C),20,20或50,20,20或50,时间(分),5,5,5,5,110,普通法假转化型磷化的两种溶液配方和工作条件,溶液组成,操 作 条 件,(,g/L),浓 度,温度(,C),时间(分),P,2,O,5,600,620,Zn 162,168,40点,95,98,45,Cu 0.04,P,2,O,5,394,Mn 90,30点,95,98,40,90,Cu 0.04,111,金属表面清净处理,金属设备在进行覆盖层保护的施工之前，表面必,须进行预处理，以保证覆盖层的完整、均匀、与,基体结合牢固。,表面清净处理的目的和要求：,金属表面应除尽氧化皮、锈层、油污及其他附着物。,金属表面应显示出均匀一致的金属本色，具有需要的粗糙程度。,112,表面清净处理方法,：,（1）除油,方法有：有机溶剂除油，碱溶液除油，电,化学除油，水基清洗剂除油。,有机溶剂除油：利用有机溶剂(汽油、甲苯、三氯乙烯等)溶解油脂的能力除去设备或部件表面油污。有机溶剂除油速度快，但不彻底，有机溶剂中汽油、苯等易燃，三氯乙烯、四氯乙烯等剧毒，使用中应注意安全。,113,化学除油：在碱溶液中利用乳化作用,和皂化作用除去金属表面油污。,电化学除油：溶液组成和化学除油大体相同，但碱含量较低，工件作为阴极或阳极，通以极化电流。,水基清洗剂除油：水基清洗剂以水为溶剂，主要成分是表面活性剂，再配以助洗剂、缓蚀剂，稳定剂等辅助成分。,水基清洗剂种类多，清除油污效果好，节约能源，具有很大的优越性，现已得到很快的发展。,114,钢铁工件化学除油的一种配方及工艺条件,配方及工艺条件,指 标,NaOH (g/L),30,40,Na,2,CO,3,(g/L),30,40,Na,3,PO,4,12H,2,O (g/L),30,40,Na,2,SiO,3,(g/L),5,OP,乳化剂 (,g/L),1,2,温度 (,C,),80,90,时间,洗净为止,115,(2)除锈,方法包括：手工和动力工具除锈，喷射,或抛射除锈，化学除锈(酸洗)，火焰除锈,手工除锈：采用钢丝刷、铲刀、废砂轮、砂布用手工方式除去金属表面锈层和氧化皮，一般用在工件和设备表面积小，或不能使用其他除锈方法的场合 。,喷射和抛射除锈：除锈效果好，可使基体露出金属本色。,116,