一、腐蝕的(de)機理
所有的材料尤其是(shì)金屬,都存在著(zhe)腐(fǔ)蝕與防護的問題。鋼(gāng)鐵的腐蝕原理(lǐ)與其它金屬有許多共性,所以在討論金屬腐蝕原理及其防護時,往往以鋼(gāng)鐵為主要研究對象。根據腐(fǔ)蝕因素、腐蝕(shí)環境和腐蝕表麵狀態、金(jīn)屬腐蝕的機理可以分為化學腐蝕、電化學腐蝕和多因素腐蝕。
1.化學腐蝕
金屬的(de)化(huà)學腐蝕是金屬在幹燥氣體(tǐ)(如氧、氯、硫化氫(qīng)等)和非電解(jiě)質溶液中進行化學反應(yīng)的結果。化學反應作用引起腐蝕,在腐蝕過程中(zhōng)不產(chǎn)生電流。金屬的化學腐蝕隻(zhī)在(zài)特定的情況下發生,不具(jù)普遍性。例如:金屬的氧化M+O→MO.
2.電化學腐蝕
金屬和介質發生電化學反應而引(yǐn)起的腐蝕,在腐(fǔ)蝕過程中有陽極和陰極區,電流可以通過金屬在一定的(de)距離中流動,如金屬在各種電介質溶液(如海水、酸、堿、鹽溶液(yè)、潮濕大氣等)中的腐蝕。在一般情況(kuàng)下,電化學腐(fǔ)蝕主要為微電池腐蝕和濃差電池腐(fǔ)蝕。
3.化學或(huò)電化學加機械(xiè)因素的腐蝕
這是多因素引起的腐蝕。由於各種因(yīn)素的相互作用,往往產生非常激(jī)烈的腐蝕,一(yī)般包括應力腐蝕(shí)、腐蝕疲勞、空蝕腐蝕等。
二、材(cái)料的保護(hù)
防止金屬腐蝕的(de)主要方法必須從(cóng)金屬和介質兩個方麵來考慮。
1.正確選用材料(liào)並且(qiě)注重加(jiā)工(gōng)工(gōng)藝
材料的保擴是一項綜合工程,是生產的一(yī)個重要(yào)組成部分,需要多方(fāng)麵的配合(hé)和各個環(huán)節(jiē)的銜(xián)接。
在設備(bèi)和工程材料選擇方麵(miàn),在滿足生產主要技術、工藝和經濟指標的前提下,應盡可(kě)能使(shǐ)用在給定(dìng)的腐(fǔ)蝕條什下穩定(dìng)性好的材料。如:在H2S04溶(róng)液貯槽中采用襯金屬鉛和陶瓷材料:在建戶外(wài)結構時,在強(qiáng)度允許的情況下,使用金屬鋁及其合金,因為(wéi)鋁在一般空氣中不易腐蝕,表麵(miàn)有一層氧化膜(mó)保護層;在設計方麵,設備和工程的結構和組合應該符合(hé)防腐蝕規律。要盡量避免不同金屬的搭接和鉚接。焊(hàn)縫不宜(yí)太多,各部分受力要均勻。在(zài)技術規範和(hé)生產工藝上,如果有選擇餘地的話,應把反應溫度低、壓(yā)力小、生(shēng)產腐蝕(shí)性副產物少、防腐蝕要求不苛刻和設備維修容(róng)易(yì)等條件作為首要考慮內容。
2.覆蓋層保護(hù)
以各種方法將耐腐蝕的材料覆蓋在被保護的底材上,使其不與腐蝕介質直接接觸免遭腐蝕的(de)方(fāng)法(fǎ),都屬於這(zhè)一類。較常用、較簡便的是(shì)在金屬表(biǎo)麵(miàn)覆蓋上防腐塗料、塑料、橡膠、搪瓷、陶瓷、玻璃、石材等非金屬材料。此(cǐ)外,在(zài)金屬表麵可以化(huà)學鍍、電鍍、熱噴鍍、熱溶浸鍍(dù)一層耐腐性良好的金屬、金(jīn)屬合金,如(rú):Ni、Cr、Zn、Al、Sn、Cu等金屬。金屬覆蓋保護可分(fèn)為陰極(jí)覆蓋保護(hù)和陽極覆蓋保護,作為陽板覆蓋層的金屬,應比(bǐ)主體金屬有更負(fù)的電(diàn)極(jí)電位,例如:在鐵上覆蓋Zn、Al等;陰極覆蓋層金屬的電極電位比被保護的主體金屬更(gèng)正,如在鐵上覆蓋Ni、Cu、Sn、Pb等,主體金屬是陽極,霞蓋層是陰極,所以覆(fù)蓋層必須(xū)是完整的才能達到保護底材的目的。
3.電化學保護
電化學腐(fǔ)蝕的必要條件是:陽極、陰極、電介質、電流回路(lù)。除去或改變其(qí)中任何(hé)一個(gè)條件(jiàn)即可阻止或減緩腐蝕的進行。塗層能將金屬周圍的(de)電介(jiè)質隔離(lí)開,實際上也有(yǒu)電化學防腐的作用。電(diàn)化學防腐主要通過陰極保護和(hé)陽極保護來(lái)實(shí)現。
4.腐(fǔ)蝕介質處理
根據腐(fǔ)蝕介(jiè)質的成分和作用特點,對腐蝕介質予以處理,一般是從腐蝕介質中除去具有腐蝕性或促進腐蝕的物質(zhì),此外,在腐蝕介質中加入(rù)緩蝕劑。4材料的塗裝防(fáng)護
塗裝保護是(shì)金屬防護直接、方便、有效的一種手段(duàn),塗裝防護已有很久的曆史,它(tā)將(jiāng)防護與美(měi)觀有效的結合起來(lái),顏色(sè)多樣。因此,塗裝防護在防腐方麵是(shì)其(qí)它手段不可取代的。
三、塗料的防護
1.塗裝防護(hù)的作用
在塗料中加入大量(liàng)的作為陽極的金屬粉,以塗(tú)料的施工方法覆蓋在金屬的表麵(miàn)上形成保護層。在腐蝕過程中,它作為陽極被腐蝕,機(jī)體金屬被保護。富鋅底漆就是此類代表。
2.材料表麵處理
被塗材料表麵在塗裝前是否經過必要(yào)的表麵(miàn)處理,使其達(dá)到表麵平(píng)整光潔,無焊渣、鏽蝕、酸堿、水(shuǐ)分、油汙等汙(wū)物,是保證塗裝的關鍵。例如,如果被塗物表麵有油或有水,塗裝後有可能難以(yǐ)形成連續塗膜,即使(shǐ)形成了連續塗膜(mó),也會嚴重的影響塗膜的附著力,使塗膜過早的(de)剝(bāo)落,失去其保護和裝飾作用。被塗物表麵的繡蝕、酸堿等汙物不除,也會(huì)帶來同樣的後果。因(yīn)此,在塗裝前進行(háng)完善的表麵處(chù)理,對增強塗膜的附著(zhe)力,更大地(dì)發揮塗料的保護和裝飾作用,延長產品的(de)使用壽命,起著(zhe)極為重要的作用。防腐效果的好壞(huài),60%~70%在於表(biǎo)麵處理和施工(gōng),即四分塗料,六(liù)分施工,由此可見表麵(miàn)處理和施工的重要性。
(1)除油
除油一般有幾種辦法:有機溶劑除油(yóu)、化學除油(yóu)、電化學(xué)除油和乳化清洗除油。常用的是化(huà)學除(chú)油和有機溶劑(jì)除(chú)油。化學除油(yóu)利用(yòng)油脂(zhī)在堿性介質中發生皂化作用,分別將(jiāng)皂化油汙除去(qù),因此,也叫熱堿除油(yóu)法,這種除油效果好。有機溶劑除油是(shì)利用(yòng)溶劑對油脂的溶解(jiě)作用而(ér)清除油(yóu)汙的辦法,隻適用於輕(qīng)度油汙的工件。常用(yòng)汽(qì)油、丙酮、苯類等溶(róng)劑(jì)。溶劑毒性大,易於著火,除(chú)油不太幹淨。
(2)除鏽(主(zhǔ)要指黑色金屬)
除鏽有幾種方法:手工除鏽、機械除鏽、噴射除鏽、化學除鏽等。前三種除鏽效果一般不(bú)佳,如果物件麵積較大,很難清除(chú)幹淨。化學除鏽利用鏽的(de)氧化物與酸溶液發生化學反應,將表麵(miàn)鏽層(céng)溶解、剝離以達到除鏽的(de)目(mù)的,所(suǒ)以(yǐ)又(yòu)稱"酸(suān)洗"除鏽。表麵除鏽的好壞,對塗層的耐久性影響(xiǎng)很大。瑞典科學(xué)家曾做過大規模曝曬實際試驗,試驗(yàn)結果(guǒ)表明,除鏽好壞可使塗膜(mó)耐用年數相差4倍以上。
(3)磷化處理(黑色金屬)、陽極氧化處理(鋁及其合金)
工件表麵在(zài)除油、除鏽後,一般不能立即塗漆,為防止重新(xīn)生鏽和提高塗膜的附著力,常(cháng)通過一定的化學處理,使基材表麵形成一層保護性的薄膜,常用的有(yǒu)氧化、磷化等方法。對於黑色金屬,這一工序很重要,一般不能輕(qīng)易省略,因為氧化膜和磷(lín)化膜也有防腐的作用。一般磷化有高溫磷化、中溫磷化和低溫磷化,前(qián)兩種(zhǒng)磷化效果較好,磷化後所形成的磷酸鋅鹽磷化膜(mó)是針(zhēn)狀結晶,可增強塗膜和金屬的附著力,而切(qiē)還有很好的耐腐和耐熱性,磷化以後(hòu)若防腐要求很嚴格,還需進行鈍(dùn)化處理,一般用鉻酸鹽溶液處理,也稱鉻化,主要是封閉磷化層的孔隙,使磷化層中(zhōng)裸露的部分鈍化,以抑製殘餘的磷化加速劑的腐蝕(shí)作用,進一步增強(qiáng)防(fáng)護能(néng)力。磷化完成以後,應按照(zhào)國標GB6807-86對磷化膜質量進行檢測。一般防腐的失效大多是由於磷化膜不合格(gé)所(suǒ)造(zào)成。對於鋁及其合金材料,除油、除鏽後,應立即進行陽極氧化處理。
3.塗料的選用
如前所(suǒ)述,防護塗料的品種很多,性能各異,被保(bǎo)護的對象多種多樣,使用條件各(gè)不相同。總之沒有"塗料"可以適應各種用途。因此,選擇塗料是十分重要的。但是,一種優異的防腐蝕塗料必須具備以下特征:
(1)耐腐(fǔ)蝕性能好
所謂塗料(liào)的耐腐蝕(shí)性是指其固化塗層對它所接觸的腐蝕介質(如水、酸堿、鹽、各種化學藥(yào)品、廢液、化工氣體等),在物理性質和化學(xué)性(xìng)質方麵都是穩定的,即不被腐(fǔ)蝕介質溶脹、溶解,也不被腐蝕(shí)介(jiè)質所破壞、分解,不和(hé)腐蝕介質發生有害的化學反應。
(2)透氣性和滲水性要小
塗層一般都有一定的透氣(qì)性和滲水性,為(wéi)此必須選用透氣性(xìng)小的成膜物(wù)質和屏蔽作用大的塗料。
(3)要有良好的附著力和一定的機械強度
塗膜能否牢固地附著在金屬基體上,是其(qí)能否發(fā)揮防腐作用的關鍵因素之一;除此之外,固化塗(tú)膜還應具有一定的(de)物理機械強度,以承受在工作條件下的應力。
(4)塗料成本和(hé)塗裝費用低
在一般情況下,塗裝(zhuāng)的保護(hù)費用要低於其它的保(bǎo)護方法。
施工費用高於塗料本(běn)身的(de)費用。
總之,實(shí)際中(zhōng)往往會出現這樣的情況,某一塗料品種耐腐蝕性能很好,但對基材附著力和機械(xiè)性能不佳而(ér)無法(fǎ)使用。為了(le)解決耐腐蝕性能和機械性能之間(jiān)的(de)矛盾,常常采用幾種塗料複配的(de)方法。
4.塗膜的結構(gòu)與性能
眾所周知,塗料的基本特征是由成(chéng)膜樹脂所決定的,成膜樹脂主要是有機高分(fèn)了化合物,有機高分了化合物的(de)固有特性則是由它的分子結構(gòu)鏈節所決(jué)定的。因(yīn)此,影響(xiǎng)防腐塗料性能的主要因素可歸結到成膜樹脂的結構。例如:含亞(yà)甲基鍵節的烴係(xì)樹脂如酚醛樹脂、聚(jù)乙烯樹脂等具有較好的耐化學藥品性、耐水性、耐腐蝕性。含酯(zhǐ)鍵鏈(liàn)節的樹脂如醉酸(suān)樹脂、聚酯樹脂等,易被堿水解,故其耐化學腐蝕性較差;含醚鍵的環氧樹脂、酚醛樹脂等則具有很好的耐腐蝕性;含氨基(jī)甲酸酶鏈節的聚氨酯(zhǐ)樹脂也具有好(hǎo)的耐腐蝕性能。但值得注意的是,每種(zhǒng)樹脂(zhī)都含有多種化學結構和基團(tuán),而且多種化學結構和基團之間相互影(yǐng)響,再加之遇到(dào)的腐蝕介質和所處的(de)腐蝕環(huán)境不同,因此(cǐ)在分(fèn)析成膜樹脂結(jié)構對防腐塗料的影響時,一定要具體分析,這樣才能取得預期的效果。總之,從結構上看,碳鏈聚合物形成的塗膜其耐腐(fǔ)蝕性能比雜鏈聚(jù)合物的要好,若以氟、氯等元素取代碳鏈上的氫原子,因氟、氯(lǜ)等原(yuán)子的半徑較小,對碳-碳(tàn)鍵的間隙有充填屏(píng)蔽作用,加之氟-碳鍵和氯-碳鍵的鍵(jiàn)能高於碳-碳鍵的鍵(jiàn)能,因此,可提高其(qí)耐腐(fǔ)蝕(shí)性(xìng)能。另外,固化塗(tú)膜中應盡可能不含低分子化合物,同時避免羥基、羧基、醛基、氨基等活性基團的存(cún)在。固化塗膜中雙鏈數(shù)也應減少到低數(shù),以避免(miǎn)產生過多的腐蝕(shí)介質作用中心而加速腐蝕的進行。在(zài)成膜樹脂確定的情況下,成膜樹脂聚合度的增加,漆膜的強度、耐磨性、軟化點、化(huà)學穩定性和耐候性均(jun1)有(yǒu)所提高。
5.塗裝(zhuāng)設計
在防護塗裝的(de)設計中,往往(wǎng)是根據成膜物質的性能特長派以不同的用場(chǎng)。例如:采用(yòng)具有(yǒu)化學活性的成膜物質作為底漆,如環氧樹脂類。
在室內施工(gōng)時,應注意通風、排汙、防火。對於加(jiā)熱幹燥,無論從塗層性能質量上還是從經濟(jì)方(fāng)麵衡量,都是一種有效益(yì)的幹燥(zào)方法。同一種塗(tú)料,烘幹漆膜的耐腐性,大多數優於自幹漆。烘幹溫(wēn)度在100℃以下為低溫烘幹(gàn);100~150℃為中溫烘幹;150℃以上(shàng)為高溫烘幹。高能輻射幹燥技術,當(dāng)前主要指用紫外線照射和電子束輻射固(gù)化有(yǒu)機除層的技術,是比較新的塗裝(zhuāng)幹燥技術。它們的特點是固化(huà)速度極快,幹燥過程在幾秒至幾(jǐ)分鍾之內即可完成,能(néng)量利用率和幹燥效率非(fēi)常高,塗裝成本低,基本不汙染環境。
雖然塗裝有許多新技(jì)術。但目前為止防腐塗裝仍(réng)以自然幹燥和加(jiā)熱幹燥為主。
材料(liào)的(de)腐蝕與防護,一直是一對矛盾。腐蝕是自然的,特別在惡劣的(de)環(huán)境下,例如:沿海地帶(嚴重的鹽霧、空氣溫熱)、酸霧地區(如H2S、S02、CO2、CO、NO2等)、大型化工和石油化工加工廠周圍、大型火力發電廠(chǎng)附近等地區,腐蝕的程度更為嚴重。人們不能從根(gēn)本上抑製腐蝕的發生(shēng),但可以設法對腐蝕材料進行保擴,使其腐蝕的速度(dù)減慢(màn)。在這一過程中(zhōng),人們創(chuàng)造了各種防腐的方法,塗料防腐是其(qí)中為廣泛(fàn)使用的一種。
為能夠形成完善的防腐塗層,應當做好:
①選用(yòng)合(hé)適的塗料體係;
②製訂佳的塗裝工藝;
③進行正確的表麵(miàn)處理;
④嚴(yán)格執行塗裝程序管理。
上一條:暖氣片安裝流程(chéng) |
下一條:祝(zhù)賀我(wǒ)司榮獲“山東省放心消費者示範單位” |