材料腐蝕與涂裝防護(hù)技術(shù)（一）

1引言

材料腐蝕是全世界面臨的一個嚴(yán)重問題。腐蝕不僅消消耗了人們創(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(jì)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(dāng)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(jī)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?fàn)庍^程，且重在防護(hù)。電化學(xué)防護(hù)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?fàn)幍耐繉硬牧希瑏硖娲饘俦砻妫怪司佣€"，進(jìn)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，所追求的目標(biāo)絕不是消除腐蝕，而在于選擇付出較小的代價保護(hù)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。本文從腐蝕原理和防腐工序出發(fā)，對材料的腐蝕與防護(hù)進(jìn)行討論。

2腐蝕的機(jī)理

所有的材料尤其是金屬，都存在著腐蝕與防護(hù)的問題。鋼鐵的腐蝕原理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(hù)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(jī)理可以分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和多因素腐蝕。

2.l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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。化學(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M+O→MO。

2.2電化學(xué)腐蝕

金屬和介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕，在腐蝕過程中有陽極和陰極區(qū)，電流可以通過金屬在一定的距離中流動，如金屬在各種電介質(zhì)溶液（如海水、酸、堿、鹽溶液、潮濕大氣等）中的腐蝕。在一般情況下，電化學(xué)腐蝕主要為微電池腐蝕和濃差電池腐蝕。

2.3化學(xué)或電化學(xué)加機(jī)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材料的保護(hù)

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。

3.1正確選用材料并且注重加工工藝

材料的保擴(kuò)護(hù)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(jì)指標(biāo)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(hù)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覆蓋層保護(hù)

以各種方法將耐腐蝕的材料覆蓋在被保護(hù)的底材上，使其不與腐蝕介質(zhì)直接接觸免遭腐蝕的方法，都屬于這一類。最常用、最簡便的是在金屬表面覆蓋上防腐涂料、塑料、橡膠、搪瓷、陶瓷、玻璃、石材等非金屬材料。此外，在金屬表面可以化學(xué)鍍、電鍍、熱噴鍍、熱溶浸鍍一層耐腐性良好的金屬、金屬合金，如：Ni、Cr、Zn、Al、Sn、Cu等金屬。金屬覆蓋保護(hù)可分為陰極覆蓋保護(hù)和陽極覆蓋保護(hù)，作為陽板覆蓋層的金屬，應(yīng)比主體金屬有更負(fù)的電極電位，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(hù)的主體金屬更正，如在鐵上覆蓋Ni、Cu、Sn、Pb等，主體金屬是陽極，霞蓋層是陰極，所以覆蓋層必須是完整的才能達(dá)到保護(hù)底材的目的。