【正文】 材料的腐蝕與涂裝防護技術(shù) 1 前言 ? 材料腐蝕，特別是鋼鐵的腐蝕是全世界面臨的一個嚴重問題。腐蝕不僅消耗了人們創(chuàng)造的寶貴財富，而且破壞了生產(chǎn)、生活等許多活動的正常運行。腐蝕和環(huán)境污染的關(guān)系也越來越引起人們的關(guān)注。據(jù)報道，全世界每年因腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失大約在 7000億美元，是地震、水災(zāi)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害總和的 6倍，占各國國民生產(chǎn)總值（ GNP）的 2%～ 4%。我國腐蝕損失占國民生產(chǎn)總值（ GNP） 4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占當年產(chǎn)量的 25%～ 30%。生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕經(jīng)常導(dǎo)致工廠停產(chǎn)停車，勞動生產(chǎn)率低、成本上升，甚至發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故。美國挑戰(zhàn)者航天飛機在升空幾分鐘后爆炸，原因就在于燃燒管腐蝕，這是一個很慘痛的教訓(xùn)。為了防止腐蝕，人們創(chuàng)造了各種各樣的防腐蝕辦法、其中涂層防腐更為活躍。防腐蝕是有代價的抗爭過程，且重在防護。 ? 電化學(xué)防護技術(shù)中的 外加電流 和 犧牲陽極 就非常貼切地表明了防腐就是附加條件或犧牲某種替代材料。防腐涂料和涂層技術(shù)，實際就是尋找可以身先士卒地與介質(zhì)環(huán)境抗爭的涂層材料，來替代金屬表面，使金屬退居二線 ，進而保全金屬構(gòu)件或設(shè)備的整體及其正常運作。總之，人們致力于防腐技術(shù)研究的目的絕不是而且也不可能消除腐蝕，而在于選擇付出較小的代價保護高出金屬本身價值許多倍的設(shè)備、構(gòu)筑屋或工程設(shè)施。金屬腐蝕的定義 :簡單地說就是金屬材料受周圍介質(zhì)的作用而損壞，稱為金屬腐蝕。 金屬在腐蝕 過程中所發(fā)生的化學(xué)變化，從根本上來說就是金屬單質(zhì)被氧化形成化合物。 這種腐蝕過程一般通過兩種途徑進行：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。 2 腐蝕的機理 ? 金屬都存在著腐蝕與防護的問題，鋼鐵的腐蝕原理與其它金屬有許多共性，而且鋼鐵是最常用的金屬材料，所以在討論金屬腐蝕原理及其防護時，往往以鋼鐵為主要研究對象。根據(jù)腐蝕因素、腐蝕環(huán)境和腐蝕表面狀態(tài)、金屬腐蝕的機理可以分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和多因素腐蝕。 化學(xué)腐蝕 ? 金屬的化學(xué)腐蝕是金屬在干燥氣體（如氧、氯、硫化氫等）和非電解質(zhì)溶液中進行化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果?；瘜W(xué)反應(yīng)作用引起腐蝕，在腐蝕過程中不產(chǎn)生電流。金屬的化學(xué)腐蝕只在特定的情況下發(fā)生，不具普遍性。 ? 例如：金屬的氧化 3Fe+2O2=Fe3O4。 電化學(xué)腐蝕 ? 金屬材料與電解質(zhì)溶液接觸 ， 通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中，金屬失去電子而被氧化，其反應(yīng)過程稱為陽極反應(yīng)過程，反應(yīng)產(chǎn)物是進入介質(zhì)中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）；介質(zhì)中的物質(zhì)從金屬表面獲得電子而被還原，其反應(yīng)過程稱為陰極反應(yīng)過程。 還原劑通過閉合外電路將失去的電子轉(zhuǎn)移給氧化劑，氧化劑從而得到電子。所以說氧化劑不是直接得到電子的。 電化學(xué)腐蝕就是氧化劑和還原劑構(gòu)成了一個原電池，鐵的銹蝕大部分都是電化學(xué)腐蝕，由于鐵的表面潮濕，構(gòu)成電解液，鐵作為原電池的負極提供電子，鐵中的雜質(zhì)（如碳）作為正極，氧化劑為氧氣或是 H+。這樣形成了無數(shù)個小的原電池。 一般由于構(gòu)成了原電池，電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕速度更快。 ? 鐵為副族元素，其金屬活動在“鉀鈣鈉鎂鋁鋅 *鐵錫鉛（氫）銅汞銀鉑金”中在氫的前面，屬于較活潑金屬。在空氣中能在有氧，水，二氧化碳的條件下較快腐蝕，因為這是發(fā)生化學(xué)腐蝕，碳酸條件下更容易。若鐵與排在它后面的金屬或能導(dǎo)電非金屬接觸并有電解質(zhì)條件下形成原電池，腐蝕將更快。 ? 生成比較復(fù)雜的化合物如： ? 而鐵銹能使電解質(zhì)更容易深入內(nèi)部與鐵接觸另一方面電化學(xué)腐蝕更快，所以一般開始生銹的鐵制品腐蝕的更快。 ? 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕 ? 共同點： M – xe = Mx+ ? 不同點： (1)金屬與氧化劑直接得失電子，不利用原電池原理得失電子 。 ? (2)反應(yīng)中不伴隨電流的產(chǎn)生 反應(yīng)中伴隨電流的產(chǎn)生。 ? (3)金屬被氧化，活潑金屬被氧化 。 2． 2． 1 電化學(xué)腐蝕典型類型 (以鋼鐵為例 ) ? A析氫腐蝕 (酸性較強的溶液 ) 負極 : Fe – 2e = Fe2+ 正極 : 2H+ + 2e = H2 ↑ ? 總式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ ? B 吸氧腐蝕 (中性或弱酸性溶液 ) ? 負極 : 2Fe – 4e = 2Fe2+ 正極 : O2+4e +2H2O = 4OH ? 總式： 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 ? 離子方程式： Fe2+ + 2OH = Fe(OH)2 ? 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 化學(xué)或電化學(xué)加機械因素的腐蝕 ? 這是多因素引起的腐蝕。由于各種因素的相互作用，往往產(chǎn)生非常激烈的腐蝕，一般包括應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、空蝕腐蝕等。 3 腐蝕的保護 ? 防止金屬腐蝕的主要方法必須從金屬和介質(zhì)兩個方面來考慮。 ? 正確選用材料并且注重加工工藝 ? 材料的保擴是一項綜合工程，是生產(chǎn)的一個重要組成部分，需要多方面的配合和各個環(huán)節(jié)的銜接。在設(shè)備和工程材料選擇方面，在滿足生產(chǎn)主要技術(shù)、工藝和經(jīng)濟指標的前提下，應(yīng)盡可能使用在給定的腐蝕條什下穩(wěn)定性好的材料。如：在 H2S04溶液貯槽中采用襯金屬鉛和陶瓷材料：在建戶外結(jié)構(gòu)時，在強度允許的情況下，使用金屬鋁及其合金，因為鋁在一般空氣中不易腐蝕，表面有一層氧化膜保護層；在設(shè)計方面，設(shè)備和工程的結(jié)構(gòu)和組合應(yīng)該符合防腐蝕規(guī)律。要盡量避免不同金屬的搭接和鉚接。焊縫不宜太多，各部分受力要均勻。在技術(shù)規(guī)范和生產(chǎn)工藝上，如果有選擇余地的話，應(yīng)把反應(yīng)溫度低、壓力小、生產(chǎn)腐蝕性副產(chǎn)物少、防腐蝕要求不苛刻和設(shè)備維修容易等條件作為首要考慮內(nèi)容。 3． 2 陰極保護 ? 根據(jù)提供陰極極化電流的方式不同，陰極保護又分為犧牲陽極陰極保護法和外加電流陰極保護法兩種。 ? 陰極保護是一種用于防止金屬在電介質(zhì)中腐蝕的電化學(xué)保護技術(shù)，該技術(shù)的基本原