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浅谈金属防腐蚀的特点及应用

发布时间:2019-04-16 11:14:00 点击:
  一、金属腐蚀的种类
  1.化学腐蚀(金属与外部介质单纯因化学作用而引起的表面破坏。如金属表面与空气接触,生产氧化物就是化学腐蚀的一种);2.电化学腐蚀(指当金属表面有电解质溶液存在?#20445;?#30001;于电化学作用而引起的破坏)。
  二、防腐蚀的种类
  目前在工程中采用金属锌作为腐蚀涂层是应用最广泛的防腐技术,普遍应用的方法有电镀锌、热浸镀锌、粉末渗锌和达克罗涂层(就是锌铬涂层)等。
  (一)从技术原理比较
  电镀锌涂层为电化学沉积;热浸镀锌为锌加热到液体下热扩散涂层?#22351;?#38208;锌、热浸镀锌和粉末渗锌工艺原理发现的比较早。目前电镀锌、热镀锌在工程中应用最广泛。
  (二)从防腐涂层综合性能比较:
  电镀以氰化物镀锌和氯化铵为例,其优点:镀层结晶?#38050;攏?#20809;泽性好,镀层经除氢后不变黑,镀液具有较好均镀能力和深镀能力,允许使用阴极电流密度和溶液的温度范围较宽,对设备腐蚀性小,适?#31995;?#38208;形状复杂和镀层厚度20μm以上的零件。
  缺点:电流效率?#31995;停?0%~75%左右)且随电流密度的升高其电流效率迅速降低,镀锌毒性大,易分解,对操作者健康不利,镀液不能镀铸铁件。
  电?#21697;?#24212;原理:在氰化物的镀液中,锌离子与氯化钠及氢氧化物均形成络合物锌氰化钠(Na2[Zn(CN)4])和锌酸钠(Na2[Zn(OH)4])形成这两种络合物如下:
  3ZnO+4NaCI+2NaOH+3H2O=Na2[Zn(CN)4]+2Na2[Zn(OH)4]
  镀液在电解时反应如下:
  阳极过程:锌氰化?#22378;?#38156;酸钠均离解出锌离子,通电?#20445;?#38156;离子在阳极上吸收电子而沉积出锌,氢离?#21491;?#21560;收电子而析出氢。
  Na2[Zn(CN)4]→2Na++4CN-+Zn2+
  Na2[Zn(OH)4]→2Na++4OH-+Zn2+
  Zn2++2e→Zn
  2H++2e→H2
  阴极过程:电解时阴极发生锌的溶解,阴极上也有少量氢析出。
  Zn2++4CN- -2e=Zn(CN)4-
  4OH—-4e=2H2O+O2
  此外,氯化铵镀锌是目前应用较广的镀种,氯化物镀锌的镀液电流效率高达95%以上,镀液对操作者人员影响较小,不需要排风装置。氯化物镀锌的缺点:是对钢铁设备有较大的腐蚀性,钝化膜有时发生“变色”现象。氯化铵镀液废水较难处理,采用无铵氯化物镀锌可以改善。
  热镀锌的优点:在不规则构件表面、凹槽、盲孔内都能获得均匀渗层,与基体结合强度高,具有一定韧性,硬度,可耐较大摩擦及冲击能力,耐腐蚀性好。操作简单,生产方便。
  缺点:热浸镀锌污染?#29616;兀行?#24223;料和?#31354;?#27773;等,?#29616;?#25439;害操作者健康,在一定的程度上?#29616;?#23041;胁者城市或者乡村的空气质量,属于高污染,高能耗的工业生产。
  聚乙烯的优点:
  (1)良好的阻燃性、防霉性能:聚合体中?氯#含量高,因?#21496;?#26377;抑制)菌生长的性能。
  (2)优异的防腐性能:高氯化聚乙烯树脂形成的漆膜,对水气、氧气、离子(Cl-,SO42-)的渗透率极低,约为醇酸树脂的1/200~1/300,过氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。
  (3)耐候性较好:由于不含双键,对光化学反应及氧化降解不敏感,漆膜能经受户外大紫外光线、氧及冷热变化作用,漆膜稳定性好。
  (4)与其他树脂的相容性较好:可以添加各种改性树脂如丙烯酸树脂、醛酮树脂、醇酸树脂等,改善涂膜的综合性能。
  (5)施工性能好:为单组分涂料,可以微锈施工,干燥迅速;可以在低温下成膜,施工不受季节、温度限制;重涂性好;适用于任何钢铁和水泥表面。
  (6)环保:生产树脂过程不产生CCl4,减少污染,保护臭氧层。
  (7)耐热性不好:漆膜不耐高温,受热时易析出氯化氢气体,性能变坏,故使用温度受?#36739;?#21046;(耐热温度一般不超过60?)。
  缺点:纯高聚乙烯强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好,通常要在聚乙烯聚合物中添加一些无机颗粒,如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤、碳纤维等来提高其力学性能;?#37096;?#21033;用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟(乙烯/丙烯)共聚物(PFEP)等?#19981;?#30340;方法来扩展其阻尼温度范围,提高其耐蠕变性。
  应用:高压聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其?#38382;?#31649;材、注射成型制品、电线包裹层等
  中低、压聚乙烯:以注射成型制品及中空制品为主。
  超高压聚乙烯:由于超高分子聚乙烯优异的综合性能,可作为工程塑料使用。
  衬聚四氟乙烯的优点:1.长期使用温度-200℃-260℃,有卓越的耐化学腐蚀性,摩擦系数在塑料中最低,有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响,有“塑料王”之称。2.呈透明或半透明状态,结晶度越高,透明性越差。原料多为粉?#35789;?#33026;或浓缩分散液,具有极高的分子量,为高结晶度的热塑性聚合物。3.适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医?#30772;?#26800;零件1 K)。4.除熔融的碱金属外,几乎不受任何化学?#32422;?#33104;蚀。例如在浓硫酸、硝酸、盐酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均无变化,?#24067;?#20046;不溶于所有的溶?#31890;?#21482;在300℃以上稍溶于全烷烃(约0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸?#20445;?#19981;燃,对氧、紫外线均极稳定,具有优异耐候性。5.在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低,而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。
  缺点:1.结晶料,吸湿小。2.流动性差,极易分解,分解时产生腐蚀气体。宜?#32454;?#25511;制成型温度,模具应加热,浇注系统对料流阻力应小。3.粉?#35789;?#33026;常采用粉末粉末冶金法成型,使用烧结方法。烧结温度360℃-375℃,不可超过410℃。乳液树脂通常用冷挤出再烧结的工艺加工,可在物品表面形成防腐层。4.PTFE熔体粘度很高,容体粘度随剪切应力的增大而减小。
  应用:1.聚四氟乙烯空气过滤膜:厚度在0.01mm左右,透气量60L/m2-80L/m2.s,具有表面光滑、耐化学物质、透气不透水、透气量大、阻燃、耐高温、抗强酸碱、无毒等特性,广泛用于化工、钢铁、冶金、炭黑、发电、水泥、垃圾焚烧等各种工业熔炉的烟气除尘过滤; 2.聚四氟乙烯净化过滤膜:厚度在0.02-0.03mm,泡点≥1kg/cm2 ( 5.3m/s 127Pa),广泛应用于制药、生化、微电子和实验?#28082;?#26448;等领域;无尘车间、实验室、通风设备、净化设备、医疗电子等行业的空气净化;3.聚四氟乙烯服装膜:厚度0.03-0.05mm左右,透湿量≥10000g/m2.24h,静水压≧150kPa,广泛应用于运动服装,防寒服装,消防、公安、医护、防生化等特种服装;鞋?#34180;?#25163;套以及睡袋、帐篷等。4.聚四氟乙烯复合膜:将溶?#21015;蚉U以我司独有工艺淋膜到PTFE微孔膜表面,形成一种具有亲水拒油功能的微孔薄膜。具有耐腐蚀、耐高温、耐老化、高精度、超微滤等特性。广泛应用于服装面料、消烟除尘、净化除菌等领域。
  玻璃钢的优点:
  (1)绝缘、防酸、碱、盐等腐蚀,抗静电,不生锈,不易老化,使用寿命中长达50年以上。
  (2)非磁性、无电腐蚀,防水性能好,可在潮湿环境或水中长期使用而不变质。
  (3)强度高、是同等原度PE管6倍以上,重量轻,内壁光滑,电缆穿?#36164;?#25705;擦系数小,不操作电缆。
  (4)耐热、防?#22330;?#38450;火、属阻燃型。能在-35℃~139℃的温度下长期使用,遇火不燃烧。
  (5)弯曲弹性模量好,抗冲击力强,解决了金属管易腐烂、无扭曲弹性的缺点。
  (6)电缆过桥、过河?#20445;?#20351;用玻璃钢导管更为经济、适宜。
  (7)施工、安装极为简便,不必扎钢筋、浇注混凝土。
  缺点:1.长期耐温性差:一般FRP不能在高温下长期使用,通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降,一般只在100℃以下使用;通用型环氧FRP在60℃以上,强度有明显下降。但可以选择耐高温树脂,使长期工作温度在200℃-300℃。2.老化现象是塑料的共同缺陷,FR也不例外,在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
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