材料的防護(hù)課件

6材料的防護(hù)材料防護(hù)是控制材料腐蝕的一門技術(shù)；材料腐蝕是材料與環(huán)境發(fā)生界面反應(yīng)而引起的破壞。防止材料腐蝕可以從材料本身、環(huán)境和界面三方面考慮。材料防護(hù)技術(shù)主要方式:正確選用耐蝕材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；腐蝕環(huán)境的改善；表面防蝕處理；電化學(xué)保護(hù)等。本章主要介紹金屬材料的防護(hù)。

6.1金屬的緩蝕腐蝕是公害，人們各種防護(hù)方法以避免或減輕金屬腐蝕．其中之一是在腐蝕介質(zhì)中添加某些少量的化學(xué)藥品,這些少量的化學(xué)藥品可以顯著地阻止或減緩金屬的腐蝕速度。即所謂緩蝕劑(corrosioninhibitor)。此方法與其他防護(hù)方法相比有如下特點(diǎn)：1)不改變金屬構(gòu)件的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝；2)用量少，一般添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1％--1％之間可起到防蝕作用。3)方法簡(jiǎn)單，無(wú)需特殊的附加設(shè)備。緩蝕劑是工藝簡(jiǎn)便、成本低廉、適用性強(qiáng)的一種方法。廣泛用于石油和天然氣的開采煉制、機(jī)械、化工、能源等行業(yè)。1、緩蝕劑美國(guó)試驗(yàn)與材料協(xié)會(huì)的ASTM-G15-76《關(guān)于腐蝕和腐蝕試驗(yàn)術(shù)語(yǔ)的標(biāo)準(zhǔn)定義》中緩蝕劑定義為：緩蝕劑是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))時(shí)可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)。緩蝕劑的緩蝕效率(簡(jiǎn)稱緩蝕率)定義如下：Z=(V0–V)/V0×100%（6-1）V0—未加緩蝕刑時(shí)金屬的腐蝕速度；V—加緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度。V0、V單位：g/(m2h)，mg/(dm2d)，mm/a等

2、緩蝕劑緩蝕機(jī)理A按緩蝕劑的作用機(jī)理分類1)陽(yáng)極型緩蝕劑。陽(yáng)極型緩蝕劑大部分是氧化劑，如過(guò)氧化氧、重鉻酸鹽、鉻酸鹽、亞硝酸鈉、硅酸鹽等，常用于中性介質(zhì)，供水設(shè)備、水冷系統(tǒng)等。2)陰極型緩蝕劑。又稱陰極抑制型緩蝕劑。這類緩蝕劑能抑制陰極過(guò)程，增加陰極極化，從而使腐蝕電位負(fù)移，酸性溶液中加入As、Sb、Hg鹽類，在陰極上析出As、Sb、Hg．可以提高陰極過(guò)電位、或者使活性陰極面積減少，從而控制腐蝕速度。3)混合型緩蝕劑。又稱混合抑制型緩蝕劑?；旌闲途徫g劑即阻滯陽(yáng)極過(guò)程，又阻滯陰極過(guò)程。這種緩蝕劑對(duì)Ecorr得影響較小。圖6-1緩蝕劑緩蝕作用機(jī)理圖6-2As對(duì)鋼腐蝕速度的影響B(tài)、按緩蝕劑的性質(zhì)分類1)氧化型緩蝕劑中性介質(zhì)中添加適當(dāng)?shù)难趸晕镔|(zhì)，它們?cè)诮饘俦砻嫔倭窟€原便能修補(bǔ)原來(lái)的覆蓋膜，起到保護(hù)或緩蝕作用，這種氧化性物質(zhì)可稱為氧化型緩蝕劑。電化學(xué)測(cè)量表明它易促進(jìn)腐蝕金屬的陽(yáng)極極化，也可稱為鈍化型緩蝕劑或鈍化劑。中性介質(zhì)鋼鐵常用Na2CrO4、NaNO2、Na2MoO4等都屬于這種類型。危險(xiǎn)性的緩蝕劑。2)沉淀型緩蝕劑本身無(wú)氧化性，能與金屬的腐蝕產(chǎn)物(Fe2+、Fe3+)或和共軛陰極反應(yīng)的產(chǎn)物(一般是OH-)生成沉淀，因此也能有效地修補(bǔ)氧化物覆蓋膜的缺陷。常稱為沉淀型緩蝕劑。鋅鹽(與OH-產(chǎn)生沉淀)、磷酸鹽類(形成FePO4)。必須有O2、NO2-或CrO42-等存在時(shí)才起作用。C、按化學(xué)成分分類1)無(wú)機(jī)緩蝕劑無(wú)機(jī)緩蝕劑可以使金屬表面發(fā)生化學(xué)變化，形成鈍化膜以阻滯陽(yáng)極溶解過(guò)程。如聚磷酸鹽、鉻酸鹽、硅酸鹽等。2)有機(jī)緩蝕劑有機(jī)緩蝕劑在金屬表面上發(fā)生物理或化學(xué)的吸附,從而阻滯腐蝕性介質(zhì)接近表面。如含N有機(jī)化合物,含S有機(jī)化合物以及胺基，醛基、咪唑化合物等。D、按使用時(shí)相態(tài)分類可分為氣相緩蝕劑、液相緩蝕劑和固相緩蝕劑。E、按用途分類可分為冷卻水緩蝕劑、鍋爐緩蝕劑、石油化工緩蝕劑、酸洗緩蝕劑、油氣井緩蝕劑。3、緩蝕劑的應(yīng)用A、石油工業(yè)中的應(yīng)用1)油井緩蝕劑采油過(guò)程中，酸化處理工藝是油、氣井一項(xiàng)常用的增產(chǎn)措施。用鹽酸加氫氟酸、鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)28%，采油設(shè)施的腐蝕也是相當(dāng)嚴(yán)重的。常用有機(jī)化合物有：甲醛、咪唑及其衍生物、季胺鹽類等．2)油罐用緩蝕劑。按用途不同分為三類。防油罐底部沉積水腐蝕用的水溶性緩蝕劑，無(wú)機(jī)緩蝕有亞硝酸鹽，當(dāng)水中含有硫化合物時(shí)可以用有機(jī)緩蝕苯甲酸銨；防與油層接觸的金屬腐蝕的油緩蝕劑，酰化肌氨酸及其衍生物；防油罐上部與空氣接觸金屬腐蝕氣相防銹劑，有亞硝酸二環(huán)己銨。3)輸油管緩蝕劑。目前廣泛使用的輸油管緩蝕劑有機(jī)化合物奎林、環(huán)己胺、嗎琳及二乙胺等。圖6-3重鉻酸鹽和聚磷酸鹽復(fù)合緩蝕劑緩蝕效果工業(yè)循環(huán)冷卻水中使用的緩蝕劑2)密閉循環(huán)式冷卻水系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)等的冷卻系統(tǒng)。這類系統(tǒng)比敞開式系統(tǒng)的腐蝕環(huán)境更為苛刻。采用緩蝕劑有聚磷酸鹽、鋅鹽、硅酸鹽等。3大氣緩蝕劑金屬腐蝕最廣泛一種腐蝕。腐蝕因素多方面，如：濕度、氧氣、大氣成分及大氣腐蝕產(chǎn)物等。在使用緩蝕劑時(shí)既要考慮環(huán)境因素也要考慮使用范圍。按使用性質(zhì)大體上可分為油溶性緩蝕劑、水溶性緩蝕劑及揮發(fā)性的氣相緩蝕劑三類。1)油溶性緩蝕劑。能溶于油中，防銹油．在制品表面形成油膜，緩蝕劑分子吸附于金屬表面上，阻滯因環(huán)境介質(zhì)滲入在金屬表面上發(fā)生的腐蝕過(guò)程。油溶性緩蝕劑中,分子量大的較好，也有一定限度，過(guò)大，在油中的溶解度減少。各類可溶性緩蝕劑對(duì)金屬的適應(yīng)性能如表6-2所示。2)水溶性緩蝕劑以水為溶劑的緩蝕劑。作為機(jī)械加工過(guò)程的工序間防銹。無(wú)機(jī)鹽優(yōu)良的緩蝕劑，如亞硝酸鈉、硼酸鈉、硅酸鈉等。優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源,防銹膜除去簡(jiǎn)單、安全，價(jià)格便宜。3)氣相緩蝕劑有足夠高的蒸氣壓，在常溫能很快充滿周圍的大氣中，吸附金屬表面上而阻滯環(huán)境大氣對(duì)金屬的腐蝕過(guò)程。蒸氣壓是VIP主要持征之一。氣相緩蝕劑常用有6類：有機(jī)酸類、胺類、硝基及其化合物、雜環(huán)化合物及胺有機(jī)酸的復(fù)合物和無(wú)機(jī)酸的胺鹽。對(duì)鋼：尿素加亞硝酸鈉、苯甲酸胺加亞硝酸鈉等。對(duì)銅、鋁、鎳、鋅有肉桂酸胍、鉻酸胍、碳酸胍等。氣相緩蝕劑主要使用方法1)把氣相緩蝕劑粉末撒在被防護(hù)金屬設(shè)備上，或裝入紙袋、紗布袋中，或壓成丸子放置于被防護(hù)金屬設(shè)備、儀器的四周；2)將氣相防銹劑浸涂在紙上，經(jīng)干燥后用來(lái)包裝金屬構(gòu)件、儀器等；3)將工件浸于含氣相緩蝕劑的液體中，然后放入塑科袋中包裝；4)將氣相緩蝕劑溶于油中配制成氣相防銹油；5)氣相防銹塑料是將氣相緩蝕劑與“覆蓋膜”一起涂在基膜上(基膜是聚乙烯，雙層)用熱壓法，壓成包裝代薄膜，可以包裝各種金屬件或成品。6.2電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)是指通過(guò)施加外電動(dòng)勢(shì)將被保護(hù)金屬的電位移向免蝕區(qū)或鈍化區(qū)，以減小或防止金屬腐蝕的方法。經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施。廣泛應(yīng)用艦船、海洋、石化等。6.2.1陰極保護(hù)被保護(hù)金屬作為陰極，進(jìn)行外加陰極極化以降低或防止金屬腐蝕的方法叫作陰極保護(hù)。可通過(guò)外加電流法和犧牲陽(yáng)極法兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。1)外加電流法被保護(hù)金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相聯(lián)，為陰極，陽(yáng)極為一個(gè)不溶性的輔助電極,用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，組成宏觀電池實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)。2)犧牲陽(yáng)極法在被保護(hù)金屬設(shè)備上聯(lián)接一個(gè)電位更負(fù)的金屬或合金作陽(yáng)極，依靠它不斷溶解所產(chǎn)生的陰極電流對(duì)金屬進(jìn)行陰極極化。1)陰極保護(hù)原理兩種方法的陰極保護(hù)，其基本原理是相同的。以Fe為例說(shuō)明外加電流陰極保護(hù)的實(shí)質(zhì)。無(wú)保護(hù)，Ecorricorr陰極保護(hù)時(shí)，通入icex,金屬極化至E1時(shí)，

ic=ia+icex

(6-2)

ia<icorr

腐蝕速度↓,部分保護(hù)。(icorr-ia)陰極極化后金屬腐蝕微電池作用減小，保護(hù)效應(yīng)。當(dāng)icex繼續(xù)增大時(shí)，金屬體系的電位將變負(fù)。E=Ea時(shí)，ia=0，即icex=ic，

ia

＝ic-icex

＝0，金屬得到了完全保護(hù)，金屬的腐蝕停止。

3)犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)犧牲陽(yáng)極法陰極保護(hù)是較古老的電化學(xué)保護(hù)法。把被保護(hù)金屬(陰極)和比它更活潑的金屬(陽(yáng)極)相聯(lián)接，在電解質(zhì)溶液中構(gòu)成宏觀電池，依靠活潑陽(yáng)極金屬不斷溶解產(chǎn)生的陰極電流對(duì)金屬進(jìn)行陰極極化。這種方法稱為犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。1824年英國(guó)戴維就提出用鋅塊來(lái)保護(hù)船舶，以后逐步推廣到保護(hù)港灣設(shè)施、地下管道和化工機(jī)械設(shè)備等方面。近年海上油田的開發(fā)，犧牲陽(yáng)極法已用于保護(hù)采油平臺(tái)和海底管線。據(jù)日本中川防蝕公司統(tǒng)計(jì),90%以上海上平臺(tái)及所有的海底輸油管線都采用犧牲陽(yáng)極法(陰極保護(hù))。4)陰極保護(hù)法采用的陽(yáng)極材料兩種陰極保護(hù)方法都要選擇陽(yáng)極材料。陽(yáng)極材料及其作用是完全不同。1外加電流陰極保護(hù)的輔助陽(yáng)極應(yīng)滿足以下要求：1)具有良好的導(dǎo)電性和較小的表面輸出電阻；2)在高電流密度下陽(yáng)極極化小，即在一定的電壓下,單位面積上能通過(guò)較大的電流;3)具有較低的溶解速度，耐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)；4)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、耐沖擊等；5)價(jià)格便宜，容易制作。一股采用的材料有：石墨、高硅鑄鐵、鉛銀(W(Ag)＝1%~3%)合金，鉑及鍍鉑的鈦電極等。陽(yáng)極保護(hù)原理6.2.2.2陽(yáng)極保護(hù)的主要參數(shù)陽(yáng)極保護(hù)關(guān)鍵是被保護(hù)設(shè)備與環(huán)境能建立可鈍化體系。首先測(cè)定出被保護(hù)金屬在給定的環(huán)境中陽(yáng)極極化曲線。1)臨界電流密度ib(致鈍電流密度)。金屬在介質(zhì)中能進(jìn)入鈍態(tài)的臨界電流密度,一般說(shuō)愈小愈好。2)鈍化區(qū)電位范圍(EP-Eop)。陽(yáng)極保護(hù)時(shí)應(yīng)維持安全電位范圍。鈍化區(qū)電位范圍愈寬愈好，一般不能<50mv。3)維鈍電流密度iP,表示金屬在鈍態(tài)下的腐蝕速度。維鈍電流密度愈低，腐蝕速度愈小，防蝕效果愈顯著，耗電愈小。iP大小決定陽(yáng)極保護(hù)有無(wú)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。3陽(yáng)極保護(hù)對(duì)輔助陰極材料的要求1)陰極不極化；2)有一定的機(jī)械強(qiáng)度；3)來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，容易加工。對(duì)濃硫酸介質(zhì)可用鉑或鍍鉑電極、高硅鑄鐵等；對(duì)稀硫酸介質(zhì)，可用鋁青銅、石墨等。在堿性溶液中可用普通碳鋼；在鹽溶液中，可用高鎳鋁合金或普通碳鋼。

6.3表面保護(hù)涂層6.3.1金屬涂層電鍍電鍍是電解液中的金屬離子在直流電的作用下，于陰極表面沉積出金屬而成為鍍層的工藝過(guò)程。電鍍時(shí)，把待鍍的零部件作為陰極與直流電源的負(fù)極相連接，把作為鍍層金層的陽(yáng)極與直流電源的正極相連接。電鍍槽中注入含有鍍層金屬離子的鹽溶液(包括各種必要的添加劑)。陽(yáng)極發(fā)生金屬溶解的氧化反應(yīng)Cu→Cu2++2e,

陰極上發(fā)生金屬析出的還原反應(yīng)：Cu2++2e→Cu。

若陽(yáng)極不溶性，需隨時(shí)向電解液中補(bǔ)充適量的鹽，以維持其濃度。鍍層厚度可由電鍍時(shí)間控制。電鍍能提高金屬部件的防腐、耐熱、耐磨性能，并同時(shí)賦予零部件以裝飾性外觀，得到廣泛應(yīng)用?？呻婂兗兘饘偃鏝i，Cr，Cu，Sn，Zn，Cd，F(xiàn)e，Pb，Co，Au，Ag，Pt等及合金如Zn-Ni，Cd-Ti，Cu-Zn，Cu-Sn等；此外，近年還出現(xiàn)了復(fù)合鍍，如Ni-SiC．Ni-石墨等。電鍍優(yōu)點(diǎn)：鍍層厚度可控；鍍層可以很??；鍍層均勻、致密、表面光潔；無(wú)需加熱或加熱溫度不高。只適于較小型部件，對(duì)鍍大型工件，電鍍受限制。2)熱浸鍍工件浸入熔融金屬中．以獲得金屬涂層的工藝叫熱浸鍍。鋼鐵制件上獲取金屬涂層的最古老方法之一，工藝簡(jiǎn)單，工業(yè)上應(yīng)用普遍。熱浸鍍方法需滿足如下條件：（1)鍍層金屬熔點(diǎn)較低，節(jié)能及保持機(jī)械性能。常用鍍層的金屬有Zn，Sn，A1，Pb及其合金。（2)熔融的鍍層金屬與被鍍金屬潤(rùn)濕。（3)工件能和鍍層金屬形成化合物或固溶體，以便鍍層和基體之間有良好結(jié)合力。3）擴(kuò)散鍍一種或幾種元素從基體表面向其內(nèi)部擴(kuò)散形成與基體成分和性能不同的表層，表面擴(kuò)散滲透法，也常稱為滲鍍或表面合金化。實(shí)際上滲透過(guò)程是一個(gè)熱化學(xué)過(guò)程。在滲透區(qū)城內(nèi)，滲透元素與基體元素起化學(xué)反應(yīng)，并可能分別形成固溶體、析出物和化合物類型的表面層。擴(kuò)散處理提供一個(gè)厚度均勻的涂層,即使物體形狀復(fù)雜，尺寸也不會(huì)有明顯變化。鋅與鋼的擴(kuò)散處理有著實(shí)際意義。此法也叫粉末滲鋅，用于小汽車零件如螺釘、釘子、鉸鏈及其他小的鋼件。粉末滲鋅將工件和滲透劑即鋅粉、砂子(氧化鋁)、有時(shí)還有作為激活刑的鹵族化合物(氯化銨)一起置于容器中，容器被密封，并且放在350-400?C的爐中數(shù)小時(shí)。

4）化學(xué)鍍

通過(guò)置換或氧化—還原反應(yīng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鹽溶液中的金屬離子在被保護(hù)金屬上沉積。置換化學(xué)鍍金屬的例子如在鋼上鍍銅，其反應(yīng)為

Fe+Cu2+→Cu+Fe2+(6-3)該方法較經(jīng)濟(jì)，但鍍層通常較薄(1μm)，并且多孔洞，不能很好地附著在鋼上。氧化—還原，借助于加入槽中的還原劑產(chǎn)生沉積。例如用酸性次磷酸鹽槽鍍鎳，總反應(yīng)為：Ni2++H2PO2-+H2O→Ni+H2PO3-+2H+(6-4)化學(xué)鍍鎳甚至能在有縫隙和復(fù)雜形狀的物體上獲得均勻的鍍層厚度。沉積速度實(shí)際上是恒定的，與鍍層厚度無(wú)關(guān)。5)金屬噴涂金屬噴涂用噴槍進(jìn)行，涂層金屬在噴槍里被溶化或軟化，以粒狀形式高速射向工件。(1)以絲或粉末為涂層金屬的火焰噴涂金屬絲或粉末被氧—乙炔焰熔化，用火焰或壓縮空氣流把金屬破碎很細(xì)，并輸送到工件上。(2)用金屬絲或粉末作為涂層金屬的電弧噴涂金屬絲或粉末被絲間的電弧熔化，由強(qiáng)的壓縮空氣流將金屬破碎，并輸送到工件。(3)以粉末為涂層金屬的等離子噴涂粉末被離子化的氮?dú)獾入x子束熔化，等離子束在槍中電弧中形成，它有很高的溫度(約15000℃)，并且將高速熔化的金屬顆粒射向工件。

金屬噴涂通過(guò)金屬噴涂人們可得到40-500μm厚的防腐蝕涂層。等離子噴涂能保護(hù)熔化金屬不氧化．并使微粒強(qiáng)有力地撞擊工件，從而得到的涂層氧化物少和孔隙度小(大約0.5%-2%)。用火焰或電弧噴涂時(shí)，就不能防止氧化，微粒的撞擊也小，這造成較高的氧化物比例和較大的孔隙(大約3%-7%)。涂層有孔隙，常需用油漆封閉。常用的噴涂金屬有鋁、鋅、不銹鋼和鉛等，此方法對(duì)大工件的涂層和涂層損傷的修復(fù)是合適的。6）機(jī)械方法

(1)貼鍍特大宗被處理物品和玻璃球及懸浮于水中的涂層金屬故在一個(gè)滾筒中，由于玻璃球的撞擊作用，金屬粉末固定在物品表面。這種方法若用于錫和鋅，能獲得厚度達(dá)75μm的涂層。(2)金屬包鍍涂層金屬以冷態(tài)或熱態(tài)被軋合在基體材料上(3)爆炸鍍涂層金屬板和基體通過(guò)爆炸焊在一起。(4)擠壓基體材料和涂層金屬被擠壓在一起。(5)堆焊涂層金屬的堆焊，如高合金鋼。6.3.2非金屬涂層1）無(wú)機(jī)涂層A搪瓷涂層搪瓷又稱琺瑯，是類似玻璃的物質(zhì)。搪瓷涂層是將瓷釉涂涂在金屬底材上，經(jīng)高溫?zé)贫山饘倥c瓷釉的復(fù)合物。搪瓷層的性能主要取決于瓷釉的組成和搪制質(zhì)量。瓷釉的主要成分是耐蝕玻璃料，由耐火氧化物、助熔劑和少量添加劑混合熔融燒制而成的。耐火氧化物一般是含SiO2的石英、長(zhǎng)石等天然巖石；助熔劑多為硼砂、硼酸、碳酸鉀、碳酸鈉和一些氟化物；添加劑的加入是為了使搪瓷層與基體密著結(jié)合，或者為了獲得其他性能如光澤和色調(diào)等。質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%的SiO2搪瓷耐蝕性能特好，稱耐酸搪瓷。耐酸搪瓷常用于制作化學(xué)工業(yè)的各種容器襯里。

B硅酸鹽水泥涂層將硅酸鹽水泥漿料涂覆在大型鋼管內(nèi)壁，固化后形成涂層。價(jià)格低廉，使用方便，且膨賬系數(shù)與鋼接近，不易因溫度變化發(fā)生開裂，廣泛用于水溶液和土壤中的鋼及鑄鐵管線的防腐，效果較好。涂層厚度約為0.5-2.5cm，使用壽命最高可達(dá)60年。硅酸鹽水泥涂層帶有堿性．因此易受酸性氣體及酸溶液的侵蝕，近年在成分上作了相應(yīng)調(diào)整。這類涂層的另一缺點(diǎn)是不耐機(jī)械沖擊及熱沖擊。C陶瓷涂層又稱高溫涂層。用熱噴涂等方法將陶瓷材料涂覆于金屬表面形成涂層。涂層主要成分為氧化鋁、氧化鋯等耐高溫氧化物；厚度一般在0.3-0.5mm，工作溫度在1000-1300℃。優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、耐磨、耐氣體沖蝕以及良好熱震性和絕熱、絕緣性能，具有一定機(jī)械性能。陶瓷涂層主要用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)等。D化學(xué)轉(zhuǎn)化涂層又稱化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，是金屬表層原子與介質(zhì)中的陰離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成附著性好、耐蝕性優(yōu)良薄膜?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化涂層有以下幾種：a.磷酸鹽膜磷酸鹽膜指在含磷酸和可溶性磷酸鹽溶液中用化學(xué)方法在金屬表面上生成不可溶的、附著性良好的保護(hù)膜。這種成膜過(guò)程稱為金屬的磷化或磷酸鹽處理。磷酸鹽處理多用在鋼鐵上，工業(yè)上應(yīng)用的有磷酸鋅、磷酸鐵、磷酸錳、磷酸鈣、磷酸鈉及磷酸銨處理等。磷化工藝分高溫(90-98℃)、中溫(50-70℃)和常溫(15-35℃)；施工方法主要有浸漬、噴淋或浸噴組合法，依磷化工藝及工件狀況來(lái)選擇。磷化膜1-50μm，采用的單位是單位面積涂層質(zhì)量。因涂層孔隙較大，耐蝕性較差，磷化后必須用重鉻酸鉀溶液、肥皂液或浸油等進(jìn)行封閉處理。處理的金屬表面在大氣、礦物油、動(dòng)植物油、苯、甲苯等介質(zhì)中，均具有很好的抗腐蝕能力；但在酸、堿、海水及水蒸氣中耐蝕性較差。防護(hù)用磷化膜涂層質(zhì)量一般為10-40g/m2，磷化后涂防銹油、防銹蠟、防銹脂等。經(jīng)磷化處理后，膜層中性鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)第一個(gè)銹點(diǎn)的時(shí)間為：鋼鐵件涂防銹油15h鋼鐵件+磷酸鋅膜(16g/m2)+防銹油550h鋼鐵件+磷酸鋅膜(40g/m2)+防銹油800h

b.鉻酸鹽處理在鋅、鎘、鋁、鎂、黃銅上應(yīng)用這種處理，在鉻酸或鉻酸鹽的水溶液中進(jìn)行。水溶液中常含有其他添加劑，如磷酸和氫氟酸。在表面上形成一層薄的鉻酸鹽層，厚度范圍一般為0.01-0.15μm呈綠色、黃色、黑色或淺藍(lán)色，并有一定的防蝕能力。鉻酸鹽處理大量地用于鍍鋅鋼材，以得到儲(chǔ)運(yùn)中的耐白銹性能；不過(guò)人與六價(jià)鉻接觸易產(chǎn)生過(guò)敏性濕疹；此外白銹保護(hù)層不易除去，給以后的上漆帶來(lái)困難。無(wú)鉻鈍化是不采用鉻酸鹽有效的抗白銹防護(hù)措施。鉻酸鹽處理作為一種裝飾性防護(hù)還廣泛地用于鋁的漆前熱處理。c鋼鐵的化學(xué)氧化膜用化學(xué)方法在鋼鐵制品表面生成一層保護(hù)性氧化物膜(Fe3O4)，一般呈藍(lán)黑色或深黑色，故又稱為鋼鐵的發(fā)藍(lán)。有酸性和堿性發(fā)藍(lán)，后者用得較多。堿性發(fā)藍(lán)是將鋼鐵制品浸入含有氧化劑(亞硝酸鈉或硝酸鈉)的氫氧化鈉镕液中，在135-145℃下進(jìn)行氧化處理。膜層為0.5-1.5μm。氧化處理時(shí)不析氫，故不會(huì)產(chǎn)生氫脆。因膜層很薄，對(duì)零件尺寸和精度無(wú)影響。經(jīng)氧化處理后，抗蝕性能仍較差，需用肥皂液、浸油或經(jīng)重鉻酸溶液進(jìn)行補(bǔ)充處理。經(jīng)補(bǔ)充處理后的膜層其抗蝕性和潤(rùn)滑性都大大提高，可用于200℃以下潤(rùn)滑油中工作的、高精度配合零件的保護(hù)層。鋼鐵的氧化處理廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件、電子設(shè)備、彈簧和兵器等的防護(hù)裝飾方面，使用過(guò)程中應(yīng)定期擦油。d鋁的陽(yáng)極氧化膜鋁經(jīng)鉻酸、草酸、硫酸溶液陽(yáng)極氧化處理后，氧化膜厚度可達(dá)幾十至幾百微米。氧化膜與鋁金屬結(jié)合得非常牢固，但由于多孔性，耐蝕性能并沒(méi)有顯著提高。為提高陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性、絕緣性和耐磨性，氧化后要進(jìn)行封孔處理。用重鉻酸鉀溶液、沸水或水蒸氣處理使氧化膜孔隙下整體鈍化，氧化鋁發(fā)生水合作用，體積膨脹使微孔封閉。封孔處理后，再在氧化膜上涂上油脂，其抗蝕性可大大提高。封孔前的氧化膜，有很強(qiáng)的吸附染料能力，利用這個(gè)特點(diǎn)可給陽(yáng)極氧化鋁表面染上各種顏色，形成彩色保護(hù)層，作表面裝飾用。鋁的陽(yáng)極氧化膜在航空、汽車制造工業(yè)、民用工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用。2)有機(jī)涂層

A涂料涂層a.涂層的基本組成及作用涂料又稱漆，一種有機(jī)高分子混合物，用以保護(hù)和裝飾物體的表面，使其免受外界環(huán)境(如大氣、化學(xué)品、紫外線等)侵蝕，掩蓋表面的缺陷,賦予表面豐富的色彩，改善外觀。涂料在各種防腐措施中占有十分重要的地位。涂料一般由四個(gè)主要部分組成，即成膜物質(zhì)、顏料、溶劑和助劑，其成分及作用見表6-9。表6-9涂層的基本組成及作用b.涂層的保護(hù)機(jī)理1)屏蔽作用。涂料對(duì)酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)顯示化學(xué)惰性，且介電常數(shù)高，阻止腐蝕電路的形成，金屬表面涂漆后，把金屬表面與環(huán)境隔開，起到了屏蔽作用。涂料用高聚物,有一定的透氣性，結(jié)構(gòu)上氣孔平均直徑比水和氧的分子直徑大1-3個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣的涂層不能阻止或減緩金屬的腐蝕。抗?jié)B性是涂層起屏蔽作用的關(guān)鍵，防腐涂料應(yīng)選用聚集態(tài)結(jié)構(gòu)緊密、透氣性小的成膜物質(zhì)、屏蔽作用大的固體填料及揮發(fā)后不易留有孔隙的溶劑；并應(yīng)適當(dāng)增加涂覆次數(shù)，以使涂層達(dá)一定的厚度而致密無(wú)孔。涂層的保護(hù)機(jī)理2)鈍化緩蝕作用。涂料中的防銹顏料與金屬反應(yīng)，使金屬表面鈍化或生成保護(hù)性的物質(zhì)，以提高涂層的防護(hù)能力。另外，許多油料在金屬皂的催化作用下生成的降解產(chǎn)物，也能起到有機(jī)緩蝕刑的作用。3)電化學(xué)保護(hù)作用。涂料中使用電位比鐵低的金屬(如鋅等)作填料，會(huì)起到犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)作用。而且鋅腐蝕產(chǎn)物是碳酸鋅、氯化鋅，它們會(huì)填塞、封閉膜的孔隙，從而使腐蝕大大降低。c.涂層的結(jié)構(gòu)一種涂層不能同時(shí)滿足防腐裝飾等使用要求。一般的涂層結(jié)構(gòu)包括底漆、中間層和面漆。底漆直接與金屬接觸，是整個(gè)涂層體系的基礎(chǔ)。與金屬表面有良好的附著性，還能防止腐蝕。大多數(shù)情況下，底漆除含有粘接劑外，還有活性劑。中間層是為了與底、面漆結(jié)合良好，有時(shí)也為了增加涂層厚度以提高屏蔽作用。面漆直接與環(huán)境接觸，因此要具有耐化學(xué)環(huán)境腐蝕性、抗紫外線、耐候性等，使表面美觀。面漆的主要組分是顏料和有機(jī)粘接劑。顏料阻止陽(yáng)光和水抵達(dá)基體，并給