金屬防護(hù)與腐蝕第七章-防腐蝕技術(shù)

1材料環(huán)境材料本性環(huán)境條件腐蝕原因腐蝕形式本質(zhì)機(jī)理規(guī)律性影響因素控制方法效果工藝施工經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益2最常用防護(hù)技術(shù)和措施合理選材；合理防腐設(shè)計；電化學(xué)保護(hù)（陰極保護(hù)、陽極保護(hù)、犧牲陽極保護(hù)）；介質(zhì)環(huán)境處理；緩蝕劑；表面處理；(7)表面涂覆和襯里。3一、合理選材（1）實際環(huán)境、工況條件及可能的變化；（2）材料結(jié)構(gòu)、性能及可能的變化。合理選材正確設(shè)計精心施工選材依據(jù)：維護(hù)管理耐久安全選材－重要一環(huán)41．實際介質(zhì)/環(huán)境條件介質(zhì)、濃度、雜質(zhì)、電導(dǎo)、pH、腐蝕產(chǎn)物、溫度、壓力、流速等。環(huán)境特殊腐蝕設(shè)備工件熱加工,焊接可引起晶間腐蝕。設(shè)備受力作用可能誘發(fā)應(yīng)力腐蝕開裂。介質(zhì)Cl－是引起點(diǎn)腐蝕的主要因素。設(shè)備機(jī)械連接,結(jié)垢可能產(chǎn)生電偶腐蝕和縫隙腐蝕。設(shè)備反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)則可能存在腐蝕疲勞危險性。52.材料性能材料本性—強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性、耐蝕性、加工性能、成本、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等，應(yīng)綜合考慮各項指標(biāo),最佳選擇。選材一般步驟：（1）查閱有關(guān)資料,手冊,書籍,數(shù)據(jù)庫,專家系統(tǒng)，參考前人工作,數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累；（2）實地調(diào)查,科學(xué)分析,為選材提供第一手資料；（3）必要的實驗,當(dāng)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料不足,要設(shè)計實驗,如現(xiàn)場掛片試驗、模擬生產(chǎn)實驗、實驗室掛片、各種方法的腐蝕速率測量及各類局部腐蝕的評價。6二、合理設(shè)計從腐蝕與防蝕原理出發(fā),合理設(shè)計至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械加工工藝流程防腐蝕設(shè)計7防腐蝕設(shè)計原則

(1)防電偶腐蝕－選用同種金屬或電偶序相近材料，當(dāng)電位差大于50mV,連接處隔離絕緣,注意避免大陰極和小陽極；

(2)避免SCC－設(shè)備部件在改變形狀尺寸時，要有足夠的圓弧過渡。減小外壓力集中,減小工件殘余應(yīng)力,如焊接熱處理(如退火,固溶處理)；

(3)避免縫隙－消除鉚接,改善法蘭墊片,盡量完全封閉或完全敞開。防止產(chǎn)物結(jié)垢沉淀；

(4)避免局部高溫－高溫氣體的入口管端；

(5)避免濃差電池－防止殘留液或沉淀物腐蝕；

(6)避免強(qiáng)烈沖刷－加料入口管端等；

(7)結(jié)構(gòu)盡量簡單,便于施工、維修、處理8三、電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)—施加一定的外電勢使金屬的電位移向免蝕區(qū)或鈍化區(qū),大幅度降低腐蝕速度。電化學(xué)保護(hù)特點(diǎn)—效果顯著：可使金屬設(shè)備幾十年不腐蝕；施工方便:工藝成熟、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)；效益顯著：如海船表面涂裝占造船費(fèi)5%,犧牲陽極只占<1%費(fèi)用。采油平臺成本1億,只能使用五年；投資100萬元陰極保護(hù),采油平臺可延長20年壽命。9電化學(xué)保護(hù)陽極保護(hù)—表面形成穩(wěn)定鈍化膜，使金屬免遭腐蝕。陰極保護(hù)—提供陰極極化,改變金屬表面電子能級結(jié)構(gòu)。犧牲陽極外加電流101.陰極保護(hù)（1）陰極保護(hù)原理

金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時，電位負(fù)移，反應(yīng)速度減小，因而金屬腐蝕速度減小，稱為陰極保護(hù)效應(yīng)。利用陰極保護(hù)效應(yīng)減輕金屬設(shè)備腐蝕的防護(hù)方法叫做陰極保護(hù)。電源+-I11pH-電位圖提高環(huán)境介質(zhì)pH金屬電位正移使之進(jìn)入鈍化區(qū)。金屬電位負(fù)移使之進(jìn)入免蝕區(qū)。

——陰極保護(hù)原理。12極化曲線—

當(dāng)電位Ecorr

1時,陽極電流為Ia,Ia<Icorr。當(dāng)外加電流為Ik，完全保護(hù)電流Ip(腐蝕電流Ia=0)

電位極化到

a,腐蝕電池陽極平衡電位，金屬完全受保護(hù)。外加電流1外加電流213陽極區(qū)陰極區(qū)腐蝕金屬陰極陽極IcorIaIcIcor=Ia=/Ic/腐蝕電池14外加電流陰極保護(hù)示意圖電流關(guān)系:/Ic/＝/I-/+Ia外加電流陰極保護(hù)－＋I(xiàn)直流電源輔助陽極陰極陽極輔助陽極I－－＋I(xiàn)cIaIaI-15陰極保護(hù)的原理：由外電路向金屬通入電子，以供去極化劑還原反應(yīng)所需，從而使金屬氧化反應(yīng)(失電子反應(yīng))受到抑制。當(dāng)金屬氧化反應(yīng)速度降低到零時，金屬表面只發(fā)生去極化劑陰極反應(yīng)。陰極保護(hù)的效果用保護(hù)度η表示16(2)保護(hù)參數(shù)保護(hù)電位Epr：陰極保護(hù)中所取的極化電位。顯然，要使金屬的腐蝕速度降低到零，達(dá)到“完全保護(hù)”(即保護(hù)度η=100%)，必須取陽極反應(yīng)平衡電位作為保護(hù)電位，即取Epr=Eea(最小保護(hù)電位Epr)

。(最小)保護(hù)電流密度ipr：與所取保護(hù)電位對應(yīng)的外加極化電流密度叫做保護(hù)電流密度。在兩個保護(hù)參數(shù)中，保護(hù)電位是基本的控制指標(biāo)。17保護(hù)電位選定原則

達(dá)到一定的保護(hù)效果保護(hù)度=(保護(hù)前腐蝕速度－保護(hù)后腐蝕速度)/保護(hù)后腐蝕速度x100%

耗電不能太大；避免析H2，防止涂層陰極極化脫落；

防止過保護(hù),破壞鈍化膜。

不能太復(fù)雜,避免引起屏蔽,保護(hù)不完全。18（3）應(yīng)用范圍陰極保護(hù)應(yīng)用范圍非常廣泛，如地下管線、電纜、艦船、平臺、水閘、碼頭、橋梁、城市地下區(qū)域、石油化工中冷卻設(shè)備、貯油罐、結(jié)晶槽、反應(yīng)器、蒸發(fā)器等。1920（4）外加電流陰極保護(hù)工程設(shè)計

陽極材料－耐蝕,良電導(dǎo),機(jī)械性能好,易加工,成本低(如碳鋼,石墨,高硅鑄鐵,Pb/Ag合金,鍍鉑鈦,鈀等)。

電流分布及陽極布置－增加陽極數(shù)目,合理布置陽極,增大陰陽極之間的距離,采用涂料－陰極保護(hù)聯(lián)合防腐,在陽極附近涂襯耐蝕絕緣層，使電流分布均勻，改善電流分散能力。

陽極實際計算：

I=i×AG=K×ga×

×I

G－陽極重量，ga－陽極消耗率(查表)，A－陽極表面積，

－工作年限，I－保護(hù)電流，K－校正系數(shù)（一般取K=1.5）21陽極安裝－注意密封,絕緣,接觸良好,防止短路。直流電源－恒電位儀（負(fù)反饋工作原理）或整流器。參比電極－用于控制/測量,要求電位穩(wěn)定,耐蝕,長壽命,便宜,易制,使用方便等。甘汞(中性)、CuSO4(土壤)、AgCl(含Cl－)、氧化汞(堿性)、不銹鋼、鑄鐵、鉛/銻合金…

維護(hù)與管理計算機(jī)監(jiān)控管理注意要點(diǎn)222.犧牲陽極保護(hù)法(1)犧牲陽極原理本質(zhì)—陰極保護(hù),通過犧牲陽極的溶解,使金屬設(shè)備獲得陰極電流,發(fā)生陰極極化受到保護(hù)。特點(diǎn)—不需電源,干擾少,免維護(hù)，設(shè)備簡單,分散能力好,但成本較高，化工介質(zhì)腐蝕性強(qiáng),犧牲陽極消耗量大,少用。23外加電流保護(hù)法.箭頭表示電流方向.犧牲陽極保護(hù)法.+-直流電源輔助陽極腐蝕介質(zhì)被保護(hù)設(shè)備埋地管道犧牲陽極地面接線盒24(2)陽極材料犧牲陽極材料要求—電位足夠負(fù)、電位穩(wěn)定、極化小、不鈍化、溶解均勻、單位重量排出電量大、電流效率高、成本低、無污染、加工方便等。鋅與鋅合金－電位/-1.12V,電量/0.74A.h/g,電流效率/75%，電位不夠負(fù)(海水和少量土壤)

鋁合金－電位/-1.2V,電量/2.47A.h/g,電流效率/65%，重量輕、電量大、電位負(fù)、資源豐富、價格便宜(海水)。鎂合金－電位/-1.6V,電量/1.19A.h/g,電流效率/45%，電位太負(fù)、電流效率低、損耗大(土壤和淡水)。（3）陽極安裝犧牲陽極安裝—陽極與設(shè)備良好絕緣；涂絕緣屏蔽層，改善分散能力，陽極接觸介質(zhì)需良導(dǎo)電體。

2526兩種陰極保護(hù)法的比較：犧牲陽極保護(hù)法安裝簡單，不需要直流電源，對周圍設(shè)備的干擾小。但犧牲陽極消耗大，難以調(diào)節(jié)在最佳保護(hù)電位，且提供的電流較小。外加電流陰極保護(hù)法不消耗有色金屬，可以提供較大的保護(hù)電流，對保護(hù)效果易于進(jìn)行監(jiān)測和控制，但需要直流電源，對保護(hù)系統(tǒng)要經(jīng)常進(jìn)行檢查和管理，由于電流流過的范圍寬，可能對周圍其他金屬設(shè)備產(chǎn)生雜散電流腐蝕。27陽極保護(hù)

原理對具有活態(tài)—鈍態(tài)轉(zhuǎn)變而不能自鈍化的腐蝕體系，通過陽極極化電流，使金屬的電位正移到穩(wěn)定鈍化區(qū)內(nèi)，金屬的腐蝕速度就會大大降低，這種防護(hù)方法稱為陽極保護(hù)。28pH-電位圖—當(dāng)電位正移，金屬表面形成Fe2O3(鈍化膜),溶解速率下降,金屬獲得保護(hù)。29陽極保護(hù)的實現(xiàn)必須具備兩個條件：一、腐蝕體系的陽極極化曲線上存在鈍化區(qū)，即在陽極極化時金屬能夠鈍化。二、陽極極化時金屬的電位要正移到鈍化區(qū)內(nèi)，否則金屬的腐蝕速度不僅不會減小反而會增大(稱為電解腐蝕)。

30極化曲線—電位達(dá)到一定區(qū)域,陽極電流下降,保持穩(wěn)定鈍態(tài),金屬受到保護(hù)。31(2)保護(hù)參數(shù)

致鈍電流密度i致：使金屬鈍化所需的外加陽極極化電流密度。維鈍電流密度i維：鈍化區(qū)所對應(yīng)的陽極極化電流密度。i維用于維持金屬的鈍態(tài)，在陽極保護(hù)中反映日常的電耗和鈍化后金屬的腐蝕速度。i維越小，陽極保護(hù)的效果越好。維鈍區(qū)電位范圍Epp～Etp：反映金屬鈍態(tài)的穩(wěn)定程度，鈍化區(qū)電位范圍越寬，說明金屬鈍化后不容易活化或過鈍化。

32電化學(xué)保護(hù)中的輔助電極系統(tǒng)(1)輔助電極材料外加電流陰極保護(hù)和陽極保護(hù)需要有輔助電極構(gòu)成電流回路。輔助電極的作用是通電，故輔助電極材料必須導(dǎo)電良好，能通過較大的極化電流密度,有足夠的耐蝕性、機(jī)械性能，加工性能和經(jīng)濟(jì)性能?！瘛裢饧与娏麝帢O保護(hù)中的輔助陽極材料●●陽極保護(hù)中的輔助陰極材料

33輔助陽極材料的性能陽極材料

使用環(huán)境容許電流密度(A/dm2)消耗率Kg/Ay碳鋼鑄鐵鋁硅鑄鐵硅鑄鐵石墨石墨磁性氧化鐵磁性氧化鐵鉛銀合金鍍鉑鈦鍍鉑鈦水中、土中水中、土中淡水海水淡水、土中海水淡水海水土中海水海水、淡水土中——0.10.50.10.10.0254.00.10.3~310492~92.4~40.3~10.05~0.20.160.04約0.1約0.10.030.0000060.00000634（2）電流分散能力和輔助電極系統(tǒng)設(shè)計電流分散能力極化電流均勻地分散到被保護(hù)設(shè)備表面上的能力叫電流分散能力。分散能力越好，被保護(hù)設(shè)備表面上的極化電位越均勻，保護(hù)效果越好。實際生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部件之間還存在著對極化電流的屏蔽作用。改善極化電流分布的均勻性。35陰極保護(hù)中電流遮蔽作用的例(b)管束間實施保護(hù)-+(a)對管內(nèi)壁保護(hù)－＋?有突出部分結(jié)構(gòu)-+36輔助電極系統(tǒng)的設(shè)計首先是要確定輔助電極的數(shù)量和位置。為了減小輔助電極到設(shè)備表面各部位的距離差異，輔助電極的布置是十分重要的。在設(shè)備形狀較復(fù)雜，或不利于電流分布時，應(yīng)適當(dāng)增加輔助電極的數(shù)目。輔助電極安裝的基本要求是：牢固：不能因機(jī)械振動，流體沖擊等原因而損壞或脫落。絕緣：輔助電極與被保護(hù)設(shè)備之間要嚴(yán)格絕緣，不能造成短路。導(dǎo)電：輔助電極與連接導(dǎo)線之間要導(dǎo)電良好，不能形成大的電阻。密封：對于密封設(shè)備，輔助電極或?qū)Ь€穿出設(shè)備的部位要按密封和絕緣的要求設(shè)計。37（3）直流電源和控制方式直流電源可選用蓄電池，整流器，直流發(fā)電機(jī)，而以整流器應(yīng)用最多。參比電極在用恒電位儀作直流電源時，參比電極更是必不可少的。對參比電極的基本要求是：電位穩(wěn)定；不容易極化；安裝方便，使用可靠。38控制方式

控制電流法：以極化電流作為控制對象。這種方法粗略，很難保證設(shè)備處于最佳保護(hù)電位。優(yōu)點(diǎn)是簡單，投資少?？刂齐娢环ǎ阂员槐Ｗo(hù)設(shè)備的電位作為控制對象。這種方法是基本的，應(yīng)用最多?？刂撇蹓悍ǎ阂圆蹓簽榭刂茖ο?，不需要參比電極。間歇極化法：按一定的時間間隔間歇的通入極化電流，主要用于陽極保護(hù)。因為切斷極化電流后，雖然金屬電位會衰減，但在一段時間內(nèi)仍處于鈍化區(qū)，不會立即活化。39防護(hù)技術(shù)陽極保護(hù)陰極保護(hù)相同只能用于電解質(zhì)溶液的連續(xù)液相部分；所需極化電流必須符合經(jīng)濟(jì)要求；設(shè)備結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。不同1、本質(zhì)上的差別：陽極極化時金屬腐蝕傾向增大，才只適用于能陽極鈍化的體系。1、陰極極化時：金屬腐蝕傾向減小，到達(dá)穩(wěn)定區(qū)則金屬不會腐蝕，故原理上適用于一切腐蝕體系。2、鈍化前要經(jīng)過電解腐蝕階段維鈍電流密度對應(yīng)于保護(hù)下的腐蝕速度2、不會產(chǎn)生電解腐蝕，保護(hù)電流和設(shè)備腐蝕速度沒有直接關(guān)系。3、控制電位要求高3、控制電位要求低4、致鈍電流大，而維鈍電流小，投資費(fèi)用高，日常操作費(fèi)用低。4、極化電流變化不大，投資費(fèi)用較低，而日常操作費(fèi)用較陽極保護(hù)高。5、強(qiáng)氧化性介質(zhì)中保護(hù)效果好5、多用于弱和中等程度腐蝕環(huán)境，（特別是氧擴(kuò)散控制體系）6、設(shè)備不會造成氫損害6、析氫可能造成設(shè)備材料的鼓泡或脆性，對加壓和高強(qiáng)材料危險。77、可能造成兩性金屬腐蝕增加，加速涂料破壞，有利Ca2+.Mg2+沉積40四、介質(zhì)處理去除介質(zhì)中有害成分,如O2,Cl—;H+,SO2,H2O等調(diào)節(jié)pH;

去水份;干燥環(huán)境等；——工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜,工藝流程各種各樣，需具體分析,考慮防護(hù)可能性及有效措施。41氧——重要氧化劑(去極化劑),普遍存在；使大多數(shù)金屬發(fā)生腐蝕。去除介質(zhì)中O2，常用方法有：加熱除氧－水溫達(dá)沸點(diǎn)，水中所有氧和其它氣體均被趕出,有效除氧方法。化學(xué)除氧－聯(lián)氨(H2N4)可迅速與溶解氧發(fā)生反應(yīng)：

H2N4+O2

N2+2H2O

達(dá)到除氧目的。Na2SO3也可與溶解氧發(fā)生反應(yīng)：

2Na2SO3+O2

2Na2SO4

但體系中可能使Na2SO4增加，有不利的影響。42Cl——腐蝕活性物質(zhì)，Cl—去除對于腐蝕防護(hù)十分重要。常用除Cl—方法有：控制原料中Cl—含量；化學(xué)法－沉淀法、離子交換法等。pH—提高介質(zhì)pH值(工藝允許),可降低腐蝕速度。如無機(jī)氨的處理：

NH3+H2O

NH4OHNH4OH+H2CO3

NH4HCO3+H2OpH可調(diào)至8.5－9.2，但對銅不能用（SCC）也可用有機(jī)胺處理，但藥品價格較貴。43合成氨半水煤氣腐蝕性大為減輕化工氣體水分降低腐蝕性濕Cl2腐蝕性強(qiáng)(HCl,HClO,O)干燥Cl2腐蝕輕微干燥除濕濃H2SO4吸收H2O——降低環(huán)境中H2O成份,可有效減緩腐蝕。常用方法有：化學(xué)干燥法－干燥劑吸收水分(如硅膠,活性氧化鋁,生石灰,CaCl2等)；冷凝法－冷卻使H2O冷凝,吸收去除；提高溫度－防止冷凝附在金屬表面或加熱去除水汽。44綜合處理—如原油中含HCl－H2S－H2O對煉油設(shè)備腐蝕破壞嚴(yán)重。煉油廠采用“一脫四注”處理，可有效解決常壓系統(tǒng)的腐蝕問題。脫鹽－去除原油中腐蝕性鹽類注堿－減少HCl腐蝕注氨－使HCl進(jìn)一步下降：NH3+HCl

NH4Cl注緩蝕劑－防止NH4Cl沉淀引起局部腐蝕注水(堿性水)－沖稀HCl,中和,減輕對空冷器腐蝕破壞。45緩蝕劑定義—具有抑制金屬腐蝕功能的無機(jī)或有機(jī)物質(zhì)(復(fù)合物質(zhì))總稱,少量緩蝕劑可有效阻止或減緩金屬腐蝕。五、緩蝕劑緩蝕劑特點(diǎn)—使用方便,投量少,見效快,成本低，選擇性強(qiáng),有臨界濃度值，一般只用于循環(huán)系統(tǒng),以免緩蝕劑流失;應(yīng)考慮緩蝕劑對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程有無不良影響。46緩蝕效果與金屬材料性質(zhì),介質(zhì),溫度,流動狀態(tài)等多種因素有關(guān)，緩蝕效率定義：

I=(VO－V)/VO×100%=(1－V/VO)×100%VO—未加緩蝕劑時腐蝕速度，V—加緩蝕劑后腐蝕速度471．緩蝕劑分類（1）按作用機(jī)理：(a)Ecorr正移，Icorr下降(b)Ecorr負(fù)移，Icorr

下降(c)Ecorr

不變，Icorr下降作用機(jī)理：(a)陽極型－陽極極化率增加;(b)陰極型－陰極極化率增加;(c)混合型－抑制陰陽極過程

I’corIcorI[陰極型緩蝕劑]EcorE’cor陰極極率Pc增大E

I’corIcorI[陽極型緩蝕劑]陽極極化率Pa增大EcorE’corE

I’corIcorI[混合極型緩蝕劑]陰極極化率Pc陽極極化率Pa都增大EcorE’corE48陽極型緩蝕劑（中性介質(zhì)用）—鉻酸鹽、亞硝酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽等?！ㄟ^覆蓋陽極面積而抑制腐蝕，屬“危險性”緩蝕劑。混合型緩蝕劑—含氮－胺類、亞硝酸鹽，含硫－硫醇、硫醚、環(huán)狀硫化物，含硫、氮－硫脲及衍生物等。——可同時抑制腐蝕的陰極過程和陽極過程。陰極型緩蝕劑—酸式碳酸鈣、聚磷酸鹽、硫酸鹽、砷、銻等?！纬沙恋砟?，抑制陰極過程，屬“安全緩蝕劑”。49（2）按保護(hù)膜特征分類按緩蝕劑在保護(hù)過程保護(hù)膜性質(zhì)，有三類成膜型緩蝕劑：氧化膜型緩蝕劑(鈍化劑),如鉻酸鹽－使表面形成致密、附著力強(qiáng)的氧化膜,用量不足會加速腐蝕；吸附膜型緩蝕劑，有物理吸附型如胺類,硫醇,硫脲－通過物理吸附而緩蝕，化學(xué)吸附型如吡啶衍生物,苯胺衍生物,環(huán)狀亞胺等。沉淀膜型緩蝕劑,如聚鄰酸鈉與有關(guān)離子形成防蝕性的沉淀膜,膜可能較厚。50緩蝕劑類型保護(hù)膜示意圖膜的保護(hù)性能氧化膜型薄而至密，與金屬結(jié)合牢固，保護(hù)效果好沉淀膜型厚而多釓，與金屬結(jié)合較差，保護(hù)效果不好，可能造成結(jié)據(jù)問題吸附膜型在酸性介質(zhì)中保護(hù)效果好，要求金屬表面潔凈51（3）其它分類用途分類—冷卻水緩蝕劑、油溶性緩蝕劑、油氣井緩蝕劑、酸洗緩蝕劑、石油化工工藝緩蝕劑、氣相緩蝕劑、鍋爐緩蝕劑等；化學(xué)組成分類—無機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑；相態(tài)分類—?dú)庀嗑徫g劑、液相緩蝕劑、固相緩蝕劑；金屬分類—鋼鐵緩蝕劑、銅合金、鋁合金等；溶解性分類—水溶性緩蝕劑、油溶性緩蝕劑；酸堿性分類—酸性緩蝕劑、中性緩蝕劑及堿性緩蝕劑等。522．緩蝕作用機(jī)理緩蝕作用機(jī)理至今還沒有公認(rèn)的一致見解，——緩蝕作用過程十分復(fù)雜，緩蝕劑及體系繁多，不同體系的緩蝕作用機(jī)理不盡相同。綜觀各種觀點(diǎn)：吸附理論，即表面吸附(活性點(diǎn))

成膜理論，即表面成相膜(鈍化膜)

電化學(xué)理論，即電化學(xué)過程受到阻滯等相互聯(lián)系、補(bǔ)充,具體分析。53（1）氧化膜型緩蝕劑作用機(jī)理以緩蝕劑本身或以介質(zhì)中的溶解氧作氧化劑，在金屬表面形成鈍態(tài)氧化膜，減緩腐蝕?？煞株枠O抑制型緩蝕機(jī)理和陰極去極化型緩蝕機(jī)理兩種：陽極抑制型緩蝕機(jī)理—通過阻止陽極區(qū)金屬離子進(jìn)入溶液，減緩金屬腐蝕，陽極型緩蝕劑又稱為鈍化劑。如CrO42-、K2Cr2O7等在表面形成保護(hù)膜,使陽極區(qū)覆蓋。其臨界濃度一般為10－3～10—5mol/1。陰極去極化型緩蝕劑—促進(jìn)陰極過程,使金屬鈍化,陽極行為不變。54（a)陽極抑制型緩蝕機(jī)理–表面生成鈍化膜，阻止陽極區(qū)金屬溶解，減緩腐蝕，緩蝕劑又稱為鈍化劑。抑制陽極過程/金屬鈍化,陰極行為不變。無緩蝕劑加緩蝕劑55（b）陰極去極化型緩蝕機(jī)理–

促進(jìn)陰極過程，使金屬進(jìn)入鈍化狀態(tài)。陽極行為不變。在中性含氧水溶液中，亞硝酸鹽，鉻酸鹽、鉬酸鹽等抑制鐵的腐蝕，屬陰極去極化型緩蝕劑。足量緩蝕劑無緩蝕劑不足緩蝕劑56（2）沉淀膜型緩蝕機(jī)理在金屬表面形成防護(hù)型沉淀膜，沉淀膜可由緩蝕劑相互作用而形成，或由緩蝕劑與介質(zhì)中金屬離子反應(yīng)生成。沉淀膜比氧化膜厚，沉淀膜一般厚100－1000埃,致密,附著力較差,投入量較多10－1-10－3mol/l。通過形成沉淀膜使金屬和介質(zhì)隔離，從而抑制腐蝕過程，可分為兩種：陰極抑制型混合抑制型57（a）陰極抑制型緩蝕——沉淀膜型緩蝕劑，覆蓋陰極表面,阻礙O2擴(kuò)散或H＋放電，屬安全型緩蝕劑。硫酸鋅、碳酸氫鈣、聚磷酸鹽等為陰極抑制沉淀膜型緩蝕劑。如緩蝕劑與腐蝕時陰極產(chǎn)物生成的堿反應(yīng)：

O2+2H2O+4e

4OH—（陰極反應(yīng)）

Zn2++2OH—

Zn(OH)2

（沉淀反應(yīng)）58特點(diǎn)：陽離子向陰極表面遷移,發(fā)生相應(yīng)沉淀反應(yīng)，發(fā)揮緩蝕作用。緩蝕劑與水溶液中某些陽離子作用,如聚磷酸鹽與水溶液中Ca2+離子反應(yīng)生成絡(luò)離子(Na2CaP8O18)nn+

大膠體陽離子在陰極區(qū)放電而形成較厚實的覆蓋層。砷、銻離子放電,形成金屬元素，可使氫過電位增加,而使陰極過程受到抑制。59（b）混合抑制型緩蝕劑—主要是有機(jī)化合物與金屬離子作用形成保護(hù)性沉淀膜。沉淀膜對陰、陽極均有抑制作用。NOH+Al3+()3Al+3H+OHN8-羥基喹啉60（3）吸附膜型緩蝕劑作用機(jī)理有機(jī)緩蝕劑—吸附膜型緩蝕劑，緩蝕劑極性基團(tuán)發(fā)生的物理吸附或化學(xué)吸附。

改變金屬表面電荷狀態(tài),界面性質(zhì),表面能量狀態(tài),腐蝕反應(yīng)活化能增,使腐蝕減緩。

吸附型緩蝕劑使金屬表面腐蝕活性點(diǎn)受吸附阻化，腐蝕活性點(diǎn)腐蝕非活性點(diǎn)。

緩蝕劑的非極性基團(tuán)在金屬表面形成疏水保護(hù)膜，極性基團(tuán)的定向吸附排列，阻擋與腐蝕有關(guān)的電荷或物質(zhì)轉(zhuǎn)移，使腐蝕速度降低。61物理吸附——帶電荷緩蝕劑與金屬表面電荷靜電作用或范德華作用,吸附快速、可逆、吸附不強(qiáng)。物理吸附的關(guān)鍵——金屬表面電荷與緩蝕劑電荷合理搭配,使緩蝕率提高。金屬表面電荷（偏離零電荷電位值）－受陰離子、陽離子吸附,受外加電位影響；緩蝕劑電荷－陰、陽緩蝕劑離子，緩蝕劑在介質(zhì)中受極化,反應(yīng)而帶不同電荷。+++---M+R+R+N62化學(xué)吸附——中性緩蝕劑分子與金屬形成化學(xué)鍵,吸附強(qiáng),不可逆,吸附速度較慢。緩蝕劑分子極性基團(tuán)中心元素的未共用電子對和金屬形成配價鍵特點(diǎn)—

選擇性顯著、

單分子層、

緩蝕效果好、

用量少、

吸附后自由度小。。N–RFeHH63

3.緩蝕作用影響因素濃度影響：大多緩蝕劑的緩蝕效率隨濃度增而增;有的緩蝕劑緩蝕效率與濃度關(guān)系有極值；有的緩蝕劑用量不足,反而促進(jìn)腐蝕,如亞銷酸鈉、鉻酸鹽等。腐蝕率濃度濃度濃度腐蝕率腐蝕率Fe/H2SO4Fe/HClFe/HCl若丁硫化二乙二醇Cr/Zn復(fù)合鹽協(xié)同效應(yīng)644．緩蝕劑選用原則保護(hù)對象—不同金屬材料選用不同緩蝕劑。中性溶液,O2陰極還原為腐蝕的控制過程，選用氧化型或沉淀型緩蝕劑;

酸性溶液,H+陰極還原為腐蝕的控制過程，選用吸附性緩蝕劑;堿性溶液,易發(fā)生沉淀，選用螯合劑,如硅酸鹽等沉淀型緩蝕劑;石油介質(zhì)環(huán)境,油水共存，選用水溶性/油溶性吸附型緩蝕劑;大氣環(huán)境，選用揮發(fā)性緩蝕劑,如苯并三唑（BAT）等。腐蝕環(huán)境65經(jīng)濟(jì)效益設(shè)備的保護(hù)價值緩蝕劑消耗費(fèi)用適宜用于循環(huán)體系，緩蝕劑合理用量和投資環(huán)境保護(hù)—緩蝕劑應(yīng)毒性小、無污染、不影響產(chǎn)品質(zhì)量，還要防止細(xì)菌繁殖。66覆蓋層保護(hù)

覆蓋層保護(hù)的特點(diǎn)(1)基底材料和覆層材料組成復(fù)合材料，可以充分發(fā)揮基底材料和覆層材料的優(yōu)點(diǎn)，滿足耐蝕性，物理、機(jī)械和加工性能，以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)多方面的需要。(2)覆蓋層的保護(hù)效果和使用壽命取決于幾個方面的因素：覆層材料在使用環(huán)境中的耐蝕性、強(qiáng)度、塑性和耐磨性。

67保護(hù)性覆蓋層基本要求：

(1)覆蓋層本身耐蝕、化學(xué)穩(wěn)定,結(jié)合牢固,附著力好;(2)覆蓋層致密,孔隙率小;(3)覆蓋層良好物理機(jī)械性能(硬度、耐磨性…);(4)一定厚度和均勻性。68復(fù)蓋層保護(hù)技術(shù)的主要種類電鍍噴涂滲鍍金屬鍍層熱浸金屬化學(xué)鍍覆蓋層金屬襯里雙金屬復(fù)合板69陽極氧化化學(xué)化學(xué)氧化轉(zhuǎn)化膜磷酸鹽處理,草酸鹽處理,鉻酸鹽處理

油漆涂料塑料涂覆非金屬搪瓷覆蓋層鋼襯玻璃非金屬材料襯里暫時性防銹層70表面處理——

表面氧化、磷化、發(fā)黑、發(fā)蘭等化學(xué)處理，使表面形成穩(wěn)定氧化膜層。經(jīng)電化學(xué)鈍化處理，使表面生成轉(zhuǎn)化膜層。物理氣相沉積(PVD),化學(xué)氣相沉積(CVD),金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD),等離子體輔助(PCVD),激光化學(xué)氣相沉積(LCVD)….激光束、電子束、離子束等物理處理，使表面合金化層/離子注入,防護(hù)表面處理，對材料改性優(yōu)化，只改變表面性質(zhì)(耐蝕,耐磨,美觀…)，不改變材料體相同部性質(zhì)，是提高材料耐腐蝕性很有效和經(jīng)濟(jì)的方法。71選擇覆蓋層保護(hù)技術(shù)時應(yīng)當(dāng)考慮的方面

覆蓋層材料選擇覆層材料在使用環(huán)境中是否有良好耐蝕性；覆層材料和基底材料是否相容；覆蓋層能否使設(shè)備的功能不受影響，如傳熱、導(dǎo)電等方面的需要能否保持。(2)覆蓋層種類的選擇(3)經(jīng)濟(jì)上是否合理72金屬覆蓋層

陽極性覆層在使用環(huán)境中，覆層材料的電位比基體金屬的電位負(fù)，比如鐵表面上用鋅作覆層。在覆層缺陷處形成的腐蝕電池中，覆層是陽極，能夠?qū)w金屬起到陰極保護(hù)作用。陽極性覆層常用作防護(hù)性覆層。

電解質(zhì)溶液鋅

鋼

鋅腐蝕73(2)陰極性覆層

在使用環(huán)境中，覆層材料的電位比基體金屬的電位正，如鐵表面上覆蓋鉻、鎳。如果覆蓋層存在缺陷，將加速基體金屬的腐蝕。因此陰極性覆層必須足夠完整、無孔隙，才能取得好的保護(hù)效果。機(jī)械隔離作用。覆層的極性不是絕對的，當(dāng)環(huán)境條件改變時，覆層和基體金屬的電偶關(guān)系可能發(fā)生反轉(zhuǎn)。

電解質(zhì)溶液鋼腐蝕鉻鋼74電鍍電鍍的優(yōu)點(diǎn)是：鍍層金屬純度高，分布均勻，與基體金屬結(jié)合牢固。鍍層具有較高硬度和耐磨性能。為獲得同樣保護(hù)效果所需要的覆層金屬最少。鍍層厚度容易控制，一般在常溫下進(jìn)行，電鍍適應(yīng)范圍很寬，從正電性金屬到負(fù)電性金屬，從低熔點(diǎn)金屬到高熔點(diǎn)金屬，從高純金屬到合金，都可以進(jìn)行電鍍。75電鍍設(shè)備的發(fā)展①電源：蓄電池→直流發(fā)電機(jī)→可控硅整流電源→多波形脈沖電源→不對稱可調(diào)換向硅整流電源→開關(guān)式電鍍電源②陽極：陽極板吊掛→球形小塊陽極（使用鈦筐）③攪拌：不攪拌→機(jī)械陰極移動→氣體攪拌加循環(huán)過濾→高速電解液對流④控制：人工控制（溫度、電流、添加劑含量、pH值等）→半自動→全自動操作工藝經(jīng)歷了手工操作吊鍍→半手工操作（機(jī)械攪拌，工件吊裝機(jī)械化）→液壓程序控制全自動電鍍生產(chǎn)線（分直線型和環(huán)型）76電鍍工藝技術(shù)的發(fā)展簡單的電鍍單金屬→合金電鍍

進(jìn)一步提高鍍層抗腐蝕鍍層組成

單層鍍層→多層組合鍍層發(fā)展了電化學(xué)抗腐蝕方式復(fù)合電鍍

電鍍的應(yīng)用領(lǐng)域不僅是抗腐蝕，更重要的是增加了鍍層的功能性電鍍納米金屬鍍層為納米晶體，具有極好的抗腐蝕特性，同時還有特殊功能如電催化等常規(guī)的電鍍品種77按電鍍層的用途分類：1.防護(hù)性鍍層

防護(hù)性鍍層用途最廣，其主要目的是對基體的防護(hù)，耐磨、防腐是其主要目的。例如：罐頭合內(nèi)表面鍍錫；電器零件鍍鋅彩色鈍化；電桿上的橫鐵桿鍍鋅白鈍化；水管電鍍鋅、熱鍍鋅等2防護(hù)-裝飾性鍍層

大多數(shù)情況下不僅需要對基體進(jìn)行防護(hù)，同時還要求有一定的裝飾功能，這種鍍層兼有防護(hù)和裝飾雙重功能，且裝飾為主要目的，如：自行車輪鍍銅鎳鉻；吊燈等燈具電鍍仿金鍍層或仿銀鍍層；儀器儀表盤裝飾性電鍍緞面鎳；78按電鍍層的用途分類：1.防護(hù)性鍍層

防護(hù)性鍍層用途最廣，其主要目的是對基體的防護(hù)，耐磨、防腐是其主要目的。例如：罐頭合內(nèi)表面鍍錫；電器零件鍍鋅彩色鈍化；電桿上的橫鐵桿鍍鋅白鈍化；水管電鍍鋅、熱鍍鋅等2防護(hù)-裝飾性鍍層

大多數(shù)情況下不僅需要對基體進(jìn)行防護(hù)，同時還要求有一定的裝飾功能，這種鍍層兼有防護(hù)和裝飾雙重功能，且裝飾為主要目的，如：自行車輪鍍銅鎳鉻；吊燈等燈具電鍍仿金鍍層或仿銀鍍層；儀器儀表盤裝飾性電鍍緞面鎳；793功能性鍍層

（1）耐磨鍍層：提高零件的表面硬度，增加抗磨損性能（如直、軸、曲軸、氣缸，紡織機(jī)械中的各種輥桶鍍硬鉻或噴涂陶磁微粒）；（2）減磨鍍層：多用于滑動接觸面，需要電鍍韌性好的金屬，如軸瓦，軸套等；（3）熱處理鍍層：防滲碳鍍銅、防滲氮鍍錫；（4）導(dǎo)電性鍍層：線路板、電子元件腿、插接件鍍金，鐵絲鍍、銅做電話線；（5）磁性鍍層：鍍鐵、鈷、鎳或合金，（6）抗高溫氧化：如轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)內(nèi)腔、噴氣式發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，槍、炮內(nèi)膛等，在這種情況下，通常電鍍鎳、鉻或復(fù)合電鍍Ni-ZrO2、Ni-Al2O3、Cr-TiO2；（7）抗強(qiáng)陽極腐蝕：鈦基鍍鉑（8）修復(fù)性鍍層：鉻、鐵、銅等，電鍍或電刷鍍（9）特殊功能：發(fā)泡Ni；Ni纖維；銅纖維；Ti纖維鍍鉛等80電鍍是一種電化學(xué)和氧化還原過程。以鍍鎳為例；將金屬制件浸在金屬鹽(NiSO4)的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后在制件上就會沉積出金屬鍍鎳層。電鍍原理81②在陽極上的反應(yīng)為：

Ni－2e→Ni2+(陰極溶解)4OH－－4e→2H2O+O2↑2Cl-’－2e→Cl2↑①在陰極上的反應(yīng)為：

Ni

2++2e→Ni(形成鍍層)2H++2e→H2↑82鍍液的組成

83電結(jié)晶歷程

1）放電只能在生長點(diǎn)上發(fā)生，放電與結(jié)晶兩個步驟合二為一。2）放電可在任何地方發(fā)生，形成晶面上的吸附原子，然后這些吸附原子在晶面上擴(kuò)散轉(zhuǎn)移到生長點(diǎn)或生長線上84鋼鐵零件上鍍鋅主要作用是防腐蝕，用量占全部電鍍零件的1/3至1/2，是所有電鍍品種中產(chǎn)量最大的一個鍍種。鍍鋅具有成本低、抗蝕性好、美觀和耐貯存等優(yōu)點(diǎn)，在輕工、機(jī)電、農(nóng)機(jī)和國防等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。鋼鐵零件上鍍鎘，在海洋和濕熱大氣環(huán)境中，其保護(hù)性能

比鋅好，航空、航海及電子工業(yè)中的零件大多采用鍍鎘。但鎘

鹽有毒，且對環(huán)境污染嚴(yán)重，使鍍鎘的應(yīng)用受到限制。錫的腐蝕產(chǎn)物對人類無害，且易于釬焊，鍍錫廣泛用于食品罐頭包裝制品、飲具、餐具及電子工業(yè)中很多需要釬焊的零件。1)鍍鋅2)鍍鎘3)鍍錫854)鍍銅鉻在大氣中能長久保持光澤，在堿液、硝酸、硫酸及許

多有機(jī)酸中不發(fā)生反應(yīng)，鍍鉻層有很高的硬度和優(yōu)良的耐磨

性及較低的摩擦系數(shù)，故鍍鉻常用于防護(hù)裝飾性鍍層，防止

基體金屬生銹和美化外觀，也常用于提高制品的耐磨性或修

復(fù)磨損。鍍銅常作為其他鍍層的中間層，以提高表面鍍層和基體

金屬的結(jié)合力。在電力工業(yè)中，也可用鐵絲鍍厚銅來代替純

銅導(dǎo)線，以減少銅的耗用量。鍍鎳的應(yīng)用面很廣，可用于防護(hù)裝飾性和功能性兩方面。

前者主要用于自行車、鐘表、家用電器、五金產(chǎn)品、汽車、照

相機(jī)等零件的防護(hù)裝飾性鍍層；后者主要用于易磨損產(chǎn)品的

修復(fù)電鍍。5)鍍鎳6)鍍鉻86特種電鍍刷鍍不用鍍槽，旋轉(zhuǎn)的工件接直流電源的負(fù)極，鍍筆接正極，鍍筆前端用脫脂棉包住，澆注的鍍液浸貯在脫脂棉套內(nèi)，鍍液中的金屬正離子在電場力作用下在工件表面(陰極)獲得電子而沉積于表面上，形成電鍍層。1)刷鍍87④刷鍍主要用于大型零件的局部電鍍或中型零件的局部修復(fù)。說明：①鍍層厚度可達(dá)0.01～0.5mm，鍍層質(zhì)量好，結(jié)合強(qiáng)度高，速度比槽鍍快。②刷鍍設(shè)備簡單，操作靈活，可進(jìn)行局部電鍍和野外作業(yè)。③對于大批量中小型零件或大面積鍍覆的工件進(jìn)行裝飾性或尺寸電鍍時，刷鍍不如槽鍍。882)非金屬電鍍④非金屬電鍍制品主要用于汽車、飛機(jī)某些裝飾性零部件以

及印刷線路板、電子儀器屏蔽和碳纖維等。說明：①非金屬電鍍是指對塑料、玻璃、陶瓷、纖維等非金屬制品

電鍍。②非金屬電鍍的關(guān)鍵工藝是表面金屬化，使非金屬基體上生

成導(dǎo)電層以便進(jìn)行導(dǎo)電。表面金屬化的方法有化學(xué)鍍法、

噴涂法、燒滲銀法和涂刷法等。③塑料電鍍是非金屬電鍍中應(yīng)用最廣泛的一種。通過電鍍可

提高塑料制品的強(qiáng)度，防止老化，使其具有導(dǎo)電性、電磁

性、焊接性和裝飾性的外觀。89熱噴涂

熱噴涂是將金屬或非金屬材料加熱熔化，靠壓縮氣體連續(xù)吹噴到制件表面上，形成與基體牢固結(jié)合的涂層，從制件表層獲得所需要的物理化學(xué)性能。1．熱噴涂原理9091說明：④噴涂的涂層厚度為幾十微米至數(shù)毫米。①噴涂熱源可用燃?xì)饣鹧?、電弧、等離子弧或激光束等。②噴涂材料可為金屬、合金、金屬氧化物和碳化物、陶

瓷和塑料等，材料形態(tài)可為線材、棒料或粉末。③噴涂的基體可為金屬、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木

材、布、紙等固體材料。922．熱噴涂的特點(diǎn)④生產(chǎn)效率高。每小時噴涂材料重量從幾千克到幾十千克，沉

積效率很高。①工藝靈活，適用范圍廣。熱噴涂施工對象可大可小，小的可

到

10mm內(nèi)孔(線爆噴涂)，大的可到橋梁、鐵塔(火焰線材噴

涂或電孤噴涂)，可在室內(nèi)噴涂，也可在野外現(xiàn)場作業(yè)；可

整體噴涂，也可以局部噴涂。②基體及噴涂材料廣泛。可通過噴涂不同材料，使工件表面獲

得所需的各種物理化學(xué)性能。③工件應(yīng)力變形小?；w可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應(yīng)力

變形很小。933．熱噴涂的應(yīng)用③特殊功能層:通過噴涂獲得表層某些特殊性能，如耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、防幅射等，在航空航天和原子能等部門應(yīng)用較多。①防腐蝕:主要用于大型水閘鋼閘門、造紙機(jī)烘缸、煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)、高壓輸電鐵塔、電視臺天線、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。②防磨損:通過噴涂修復(fù)已磨損的零件，或在零件易磨損部位預(yù)先噴涂上耐磨材料，如風(fēng)機(jī)主軸、高爐風(fēng)口、汽車曲軸、機(jī)床主軸、機(jī)床導(dǎo)軌、柴油機(jī)缸套、油田鉆桿、農(nóng)用機(jī)械刀片等。94噴丸①噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸，對工件表面進(jìn)行撞擊，以提高零件的部分力學(xué)性能和改變表面狀態(tài)的工藝方法。說明：9596④噴丸用于提高零件機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨性、抗疲勞和耐

蝕性等，還可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、

焊件的殘余應(yīng)力等。②噴丸的方法通常有手工操作和機(jī)械操作兩種。③噴丸通常是直徑為0.5～2mm的沙?；蜩F丸。沙粒的材

料多為Al2O3或SiO2。表面處理的效果與丸粒的大小、

噴射速度和持續(xù)時間有關(guān)。97滲鍍（表面合金化或化學(xué)熱處理）

滲鍍層和基體金屬之間是通過形成合金結(jié)合起來(冶金結(jié)合)，因此不會因熱膨脹劇烈機(jī)械變形等原因而脫落。經(jīng)過滲鍍處理的部件，其尺寸幾乎沒有改變。常用的滲鍍金屬有鋁、鉻，以及非金屬元素硅、硼。鋼鐵經(jīng)過滲鋁，滲硅，滲鉻，以及二元或三元共滲，抗高溫氧化和高溫氣體腐蝕的能力大大提高。將電鍍層，噴涂層，熱浸層進(jìn)行加熱擴(kuò)散，得到滲鍍層，是滲鍍工藝發(fā)展方向之一。

98噴鋁層基體金屬Al2O3保護(hù)膜

鋁鐵化合物基體金屬噴鋁層(左)和擴(kuò)散滲鋁層(右)剖面示意

99熱浸

將工件浸入熔融的液態(tài)鍍層金屬中，經(jīng)短時間取出，便形成金屬覆層。這種施工方法最古老，簡單，但難以控制覆層厚度，操作時金屬損耗也大。使用熱浸法的條件是：基體金屬與覆層金屬之間能生成化合物或固溶體，才能具有足夠的結(jié)合力且不起皮脫落。一般用于鋼鐵管、板、帶、絲的鍍鋅、錫、鋁、鉛錫合金等。100化學(xué)鍍(也有稱為“無電解鍍”)

化學(xué)鍍鎳層與電鍍硬鉻層相比，硬度和耐磨性能相近，但化學(xué)鍍不需要電源，無電鍍硬鉻層中出現(xiàn)的脆性和網(wǎng)狀裂紋，而且比電鍍鎳層孔隙率低，化學(xué)穩(wěn)定性高。近年來又開發(fā)了脈沖化學(xué)鍍，進(jìn)行化學(xué)鍍時迭加脈沖電流，可使鍍層更致密，更光亮，組織均勻，結(jié)合牢固，因而較薄鍍層就能達(dá)到較厚的普通化學(xué)鍍層相同的技術(shù)指標(biāo)。

101真空鍍（又叫物理氣相沉積(PVD)）

真空蒸鍍，用電加熱使鍍層金屬揮發(fā)，蒸汽以原子或分子形式沉積于被鍍工件上，形成很薄的(50~100nm)覆膜。陰極濺射利用高能離子或中性原子來轟擊金屬，使金屬原子飛出，沉積在基體材料表面形成保護(hù)膜；離子鍍是在高真空中使蒸發(fā)出來的鍍層原子離子化，在電場作用下沉積于工件表面形成保護(hù)膜。

102離子鍍說明：①離子鍍是將鍍層材料氣化并電離成離子，通過擴(kuò)散和電場作用，沉積于制件表面，形成與基體牢固結(jié)合的滿足所需性能的鍍覆層。103③離子鍍已廣泛用于機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、光學(xué)和建筑等部門，用以制備耐磨、耐蝕、耐熱、超硬、導(dǎo)電、磁性和光電轉(zhuǎn)換等鍍層。②離子鍍的種類很多。其繞射性均很好，能鍍覆制件上各個方向的表面，可在金屬或非金屬表面上鍍覆金屬或合金，鍍層厚度一般為2～3mm。104激光表面強(qiáng)化②激光表面強(qiáng)化可分為激光相變強(qiáng)化處理、激光表面合金化

處理和激光熔覆處理等。說明：①激光表面強(qiáng)化是用聚焦的激光束射向鋼件表面，在極短時

間內(nèi)將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點(diǎn)以上的

溫度，又在極短時間內(nèi)冷卻，使工件表面淬硬強(qiáng)化。105③激光表面強(qiáng)化的熱影響區(qū)小，變形小，工件表面清潔，操作方便。⑤激光表面強(qiáng)化主要用于局部強(qiáng)化的零件，如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼刀具、齒輪及內(nèi)燃機(jī)缸套等。④激光表面強(qiáng)化的設(shè)備昂貴，硬化層深度較淺，一般為0.3～0.5mm。106覆層金屬和覆蓋方法的選擇對覆層金屬的選擇:主要考慮能否在預(yù)定使用的環(huán)境中有良好的耐蝕性。其次應(yīng)考慮覆層金屬與基體金屬的電偶關(guān)系，以及設(shè)備對覆層金屬提出的物理，機(jī)械性能方面的要求。還應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。對于覆蓋方法的選擇:主要考慮需要的覆層厚度，對覆層孔隙率的要求，以及覆層施工能否適應(yīng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和尺寸。

107化學(xué)轉(zhuǎn)化膜將金屬部件置于選定的介質(zhì)條件下，使表層金屬和介質(zhì)中的陰離子反應(yīng)，生成附著牢固的穩(wěn)定化合物。這樣得到的保護(hù)性覆蓋層叫做化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。其反應(yīng)一般式可寫成mM+nAZ-=MmAn+nze形成化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的方法有兩類：一類是電化學(xué)方法，稱為陽極氧化或陽極化。另一類是化學(xué)方法，包括化學(xué)氧化，磷酸鹽處理，鉻酸鹽處理，草酸鹽處理。

108鋁的陽極(氧)化鋁是易鈍化金屬，表面有天然氧化物膜，但只有0.02~0.14微米厚，經(jīng)陽極化處理可使氧化膜增厚至20~30微米，這層氧化膜與基體金屬結(jié)合十分牢固，具有很好的保護(hù)性能。鋁陽極化生成的氧化膜包括密膜層和孔膜層。密膜層(阻擋層)厚度很小，孔膜層存在大量孔隙(每平方厘米上億個)，因此可以著色處理，獲得裝飾性外觀。著色方法主要有：染料著色和電解著色。

109說明：①陽極氧化是將鋁或鋁合金制件浸沉于酸性電解液中，在外

電流作用下作為陽極，在制件表面上形成與基體牢固結(jié)合

的防蝕氧化膜層。110④陽極氧化和著色處理常用于汽車、飛機(jī)的某些裝飾性零件

及工藝品和日用五金制品作裝飾性處理。②陽極氧化前要經(jīng)拋光、除油、清洗等預(yù)處理，其后要進(jìn)行

沖洗、著色和封閉等處理。③陽極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍(lán)色、綠色、金黃

色和茶色等。111封閉處理不管是著色或不著色的陽極化膜都需要進(jìn)行封閉，使孔閉合以提高膜的保護(hù)性能和保持著色效果。封閉的方法有：蒸汽封閉熱水封閉(90~100

C)鎳鹽和鈷鹽溶液封閉重鉻酸鹽溶液封閉等112

孔膜層

密膜層

鋁水合氧化鋁膜孔

[未封閉][已封閉]鋁的陽極化膜結(jié)構(gòu)示意113

鋼鐵的化學(xué)氧化

將鋼鐵部件放入選定的溶液中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層致密的氧化物膜這種方法在工廠中叫做“發(fā)藍(lán)”或“煮黑”。鋼鐵的化學(xué)氧化有堿性法和酸性法，堿性氧化法的優(yōu)點(diǎn)：不會造成鋼件氫脆問題。堿性氧化法的缺點(diǎn)：高溫濃堿溶液產(chǎn)生刺激性氣味使工作環(huán)境惡劣，高溫加熱消耗能源。114鉻酸鹽處理

將金屬浸入以鉻酸鹽溶液中，使金屬表面生成鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，叫做鉻酸鹽處理。主要可以應(yīng)用于鋅、鎘、鋁、鎂、銀、銅等金屬或鍍層。鋅鍍層經(jīng)鉻酸鹽處理后耐蝕性大大提高，對基底鋼材的保護(hù)性能大大增強(qiáng)。鋅鍍層鉻酸鹽處理在電鍍文獻(xiàn)中稱為“鈍化”。

115鋼鐵的磷酸鹽處理(磷化)將金屬浸入磷酸鹽的稀溶液中進(jìn)行處理，使金屬表面上生成一層不溶性的，附著良好的磷酸鹽膜，叫做磷酸鹽處理。磷化處理的目的有：磷酸鹽膜對涂料有良好的吸附能力，可以增強(qiáng)涂料與金屬的結(jié)合力。磷化打底。鋼材經(jīng)磷化處理后進(jìn)行冷變形加工更容易進(jìn)行，摩擦件進(jìn)行磷化處理可以降低表面磨耗。磷化后經(jīng)過封孔可作為金屬部件的防護(hù)性覆層。116鋼鐵磷化處理可分為兩類：一類使用堿金屬的磷酸二氫鹽，并加入適量的加速劑和添加劑。鋼鐵表面上形成由基底金屬自身轉(zhuǎn)化生成的磷酸鹽和氧化物組成的膜。這屬于真正的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，稱為轉(zhuǎn)化型磷酸鹽膜。另一類使用含游離磷酸和加速劑的重金屬(鋅、錳、鐵)磷酸二氫鹽溶液，鋼鐵表面上得到的是由重金屬的磷酸一氫鹽或正磷酸鹽組成的膜?？煞Q之為假轉(zhuǎn)化膜(或準(zhǔn)轉(zhuǎn)化型磷化)。

117轉(zhuǎn)化型磷化溶液組成及工作條件序號1234組成(g/L)

草酸552020磷酸10或1510

草酸鈉4444磷酸二氫鈉10101010氯酸鈉5

12

硝酸鈉

5

12亞硝酸鈉

0.6

0.6工作條件

溫度(

C)2020或502020或50時間(分)5555118金屬表面清凈處理金屬設(shè)備在進(jìn)行覆蓋層保護(hù)的施工之前，表面必須進(jìn)行預(yù)處理，以保證覆蓋層的完整、均勻、與基體結(jié)合牢固。表面清凈處理的目的和要求：金屬表面應(yīng)除盡氧化皮、銹層、油污及其他附著物。金屬表面應(yīng)顯示出均勻一致的金屬本色，具有需要的粗糙程度。119表面清凈處理方法（1）除油方法有：有機(jī)溶劑除油，堿溶液除油，電化學(xué)除油，水基清洗劑除油。

有機(jī)溶劑除油：利用有機(jī)溶劑(汽油、甲苯、三氯乙烯等)溶解油脂的能力除去設(shè)備或部件表面油污。有機(jī)溶劑除油速度快，但不徹底，有機(jī)溶劑中汽油、苯等易燃，三氯乙烯、四氯乙烯等劇毒，使用中應(yīng)注意安全。

120

化學(xué)除油：在堿溶液中利用乳化作用電化學(xué)除油：溶液組成和化學(xué)除油大體相同，但堿含量較低，工件作為陰極或陽極，通以極化電流。水基清洗劑除油：水基清洗劑以水為溶劑，主要成分是表面活性劑，再配以助洗劑、緩蝕劑，穩(wěn)定劑等輔助成分。水基清洗劑種類多，清除油污效果好，節(jié)約能源，具有很大的優(yōu)越性，現(xiàn)已得到很快的發(fā)展。

121鋼鐵工件化學(xué)除油的一種配方及工藝條件配方及工藝條件指標(biāo)NaOH(g/L)30

40Na2CO3(g/L)30

40Na3PO4

12H2O(g/L)30

40Na2SiO3(g/L)5OP乳化劑(g/L)1

2溫度(C

)80

90時間洗凈為止122(2)除銹方法包括：手工和動力工具除銹，噴射或拋射除銹，化學(xué)除銹(酸洗)，火焰除銹手工除銹：采用鋼絲刷、鏟刀、廢砂輪、砂布用手工方式除去金屬表面銹層和氧化皮，一般用在工件和設(shè)備表面積小，或不能使用其他除銹方法的場合。化學(xué)除銹：利用酸溶液具有溶解金屬氧化物的能力來除去金屬表面銹層和氧化皮。反應(yīng)時放出的氫氣對氧化皮還產(chǎn)生機(jī)械剝離作用。常用酸洗用酸有鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及某些有機(jī)酸。酸洗液中需加入高效緩蝕劑?；鹧娉P：用噴燈火焰清除金屬表面污物。

123拋光拋光是對零件表面進(jìn)行修飾的一種光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高甚至不能保持原有的加工精度，隨預(yù)加工狀況不同，拋光后的R