金屬材料的腐蝕方法，防腐的研究進(jìn)展和發(fā)展方向
來(lái)源：m.kaoyuanti.com 發(fā)布時(shí)間：2019-10-31
國(guó)家工程建設(shè)發(fā)展顯著促進(jìn)了對(duì)大型橋梁、工程設(shè)施、裝備等需求，多數(shù)裝備設(shè)施處于腐蝕環(huán)境中，而有效的防護(hù)手段可避免或減緩腐蝕過(guò)程。綜述了金屬材料防腐蝕的主要有效手段，包括防護(hù)涂層、緩蝕劑、電化學(xué)保護(hù)等方法。今后可在防腐材料開(kāi)發(fā)和制備工藝上，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化工藝操作、減少環(huán)境危害，實(shí)現(xiàn)防腐材料的綠色、可持續(xù)性發(fā)展。
金屬與所接觸的介質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變金屬性質(zhì)，對(duì)金屬設(shè)備造成的極大破壞，稱(chēng)為金屬腐蝕。大多數(shù)情況下腐蝕作用從金屬表層開(kāi)始，逐步延伸至金屬整體與內(nèi)部。
1 腐蝕的電化學(xué)原理
當(dāng)兩種金屬或兩種不同的金屬在媒介（ 潮濕的氣體、水或電解質(zhì)溶液等） 中接觸，就可以形成局部電池，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
2 金屬的防腐方法的研究現(xiàn)狀
隨著金屬腐蝕對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失越來(lái)越嚴(yán)重，解決金屬腐蝕問(wèn)題成為重要課題，科研人員結(jié)合生產(chǎn)生活研究出了保護(hù)金屬的措施。如合金替代、金屬和非金屬覆蓋、電化保護(hù)、緩蝕劑保護(hù)等等。采用合金可直接提高金屬本身的耐腐蝕性能，例如含鉻不銹鋼、特種合金或特種陶瓷、高聚物材料。合金能提高電極電勢(shì)，減少陽(yáng)極活性，從而使金屬的穩(wěn)定性大大提高，但有時(shí)由于材料成本及工藝技術(shù)的約束，該工藝具有局限性。下面向大家進(jìn)行具體介紹金屬和非金屬覆蓋、電化保護(hù)和緩蝕劑保護(hù)法。
01 金屬和非金屬覆蓋
首先介紹非金屬覆蓋法。在金屬表層覆以非金屬材料涂層如噴漆、搪瓷、玻璃、聚酯等，達(dá)到隔離金屬與媒介，提高耐蝕性能的目的。金屬保護(hù)層方法是用耐腐蝕性強(qiáng)的金屬或合金覆蓋在被保護(hù)的金屬表面，主要是電鍍。按照所電鍍金屬電勢(shì)的高低，分為陰極保護(hù)層和陽(yáng)極保護(hù)層。
02 電化保護(hù)法
電化保護(hù)法的作用機(jī)理是利用電解池原理使轉(zhuǎn)化保護(hù)金屬的電位，“鈍化”金屬或者抑制腐蝕。有以下幾種方法：
保護(hù)器保護(hù)法常用于蒸汽鍋爐的內(nèi)壁及海上航行的船舶。將鋅板與船底部金屬直接相連，在海水的作用下鋅板作為保護(hù)器被逐漸溶解，而船底金屬作為陰極而免遭腐蝕。
外加電源法是把金屬與外加電源的負(fù)極連接，廢舊活潑金屬與外加電源正極連接，通過(guò)“鹽橋”在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中形成工業(yè)電解池。
陽(yáng)極電保護(hù)是把保護(hù)的金屬接到外加電源的正極上，使金屬“鈍化”氣相中陰極保護(hù)采用固體電解質(zhì)代替外加電源法中的液態(tài)電解質(zhì)，外加陰極電流從陽(yáng)極層流經(jīng)過(guò)固體電解質(zhì)流向陰極層流，至被保護(hù)的結(jié)構(gòu)材料，從而獲得保護(hù)。
03 緩蝕劑保護(hù)法
在金屬周?chē)a(chǎn)生有害介質(zhì)中加入少量能減緩腐蝕速率的物質(zhì)來(lái)防止腐蝕，所加的物質(zhì)稱(chēng)為緩蝕劑。由于緩蝕劑用量少，方便且經(jīng)濟(jì)，所以是被工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)措施。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)外科研工作者對(duì)于金屬防腐材料的研究已攻克很多難關(guān)。開(kāi)發(fā)出一系列防護(hù)涂層、緩蝕劑和電化學(xué)保護(hù)方法，有效的提高金屬的耐腐蝕性。這些方法性能良好，使得金屬材料具備了長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。在未來(lái)的工作中，防腐材料的研究重心在對(duì)于現(xiàn)有材料進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)一步考慮環(huán)境危害、工藝成本、操作條件等問(wèn)題，使得防腐材料的研究向著更加綠色、實(shí)用、節(jié)約成本的方向發(fā)展。
金屬與所接觸的介質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變金屬性質(zhì)，對(duì)金屬設(shè)備造成的極大破壞，稱(chēng)為金屬腐蝕。大多數(shù)情況下腐蝕作用從金屬表層開(kāi)始，逐步延伸至金屬整體與內(nèi)部。
1 腐蝕的電化學(xué)原理
當(dāng)兩種金屬或兩種不同的金屬在媒介（ 潮濕的氣體、水或電解質(zhì)溶液等） 中接觸，就可以形成局部電池，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
2 金屬的防腐方法的研究現(xiàn)狀
隨著金屬腐蝕對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失越來(lái)越嚴(yán)重，解決金屬腐蝕問(wèn)題成為重要課題，科研人員結(jié)合生產(chǎn)生活研究出了保護(hù)金屬的措施。如合金替代、金屬和非金屬覆蓋、電化保護(hù)、緩蝕劑保護(hù)等等。采用合金可直接提高金屬本身的耐腐蝕性能，例如含鉻不銹鋼、特種合金或特種陶瓷、高聚物材料。合金能提高電極電勢(shì)，減少陽(yáng)極活性，從而使金屬的穩(wěn)定性大大提高，但有時(shí)由于材料成本及工藝技術(shù)的約束，該工藝具有局限性。下面向大家進(jìn)行具體介紹金屬和非金屬覆蓋、電化保護(hù)和緩蝕劑保護(hù)法。
01 金屬和非金屬覆蓋
首先介紹非金屬覆蓋法。在金屬表層覆以非金屬材料涂層如噴漆、搪瓷、玻璃、聚酯等，達(dá)到隔離金屬與媒介，提高耐蝕性能的目的。金屬保護(hù)層方法是用耐腐蝕性強(qiáng)的金屬或合金覆蓋在被保護(hù)的金屬表面，主要是電鍍。按照所電鍍金屬電勢(shì)的高低，分為陰極保護(hù)層和陽(yáng)極保護(hù)層。
02 電化保護(hù)法
電化保護(hù)法的作用機(jī)理是利用電解池原理使轉(zhuǎn)化保護(hù)金屬的電位，“鈍化”金屬或者抑制腐蝕。有以下幾種方法：
保護(hù)器保護(hù)法常用于蒸汽鍋爐的內(nèi)壁及海上航行的船舶。將鋅板與船底部金屬直接相連，在海水的作用下鋅板作為保護(hù)器被逐漸溶解，而船底金屬作為陰極而免遭腐蝕。
外加電源法是把金屬與外加電源的負(fù)極連接，廢舊活潑金屬與外加電源正極連接，通過(guò)“鹽橋”在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中形成工業(yè)電解池。
陽(yáng)極電保護(hù)是把保護(hù)的金屬接到外加電源的正極上，使金屬“鈍化”氣相中陰極保護(hù)采用固體電解質(zhì)代替外加電源法中的液態(tài)電解質(zhì)，外加陰極電流從陽(yáng)極層流經(jīng)過(guò)固體電解質(zhì)流向陰極層流，至被保護(hù)的結(jié)構(gòu)材料，從而獲得保護(hù)。
03 緩蝕劑保護(hù)法
在金屬周?chē)a(chǎn)生有害介質(zhì)中加入少量能減緩腐蝕速率的物質(zhì)來(lái)防止腐蝕，所加的物質(zhì)稱(chēng)為緩蝕劑。由于緩蝕劑用量少，方便且經(jīng)濟(jì)，所以是被工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)措施。
3 結(jié)束語(yǔ)
目前國(guó)內(nèi)外科研工作者對(duì)于金屬防腐材料的研究已攻克很多難關(guān)。開(kāi)發(fā)出一系列防護(hù)涂層、緩蝕劑和電化學(xué)保護(hù)方法，有效的提高金屬的耐腐蝕性。這些方法性能良好，使得金屬材料具備了長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。在未來(lái)的工作中，防腐材料的研究重心在對(duì)于現(xiàn)有材料進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)一步考慮環(huán)境危害、工藝成本、操作條件等問(wèn)題，使得防腐材料的研究向著更加綠色、實(shí)用、節(jié)約成本的方向發(fā)展。
