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淺談金屬防腐蝕的特點及應用

發布時間:2019-04-16 11:14:00 點擊:
  一、金屬腐蝕的種類
  1.化學腐蝕(金屬與外部介質單純因化學作用而引起的表面破壞。如金屬表面與空氣接觸,生產氧化物就是化學腐蝕的一種);2.電化學腐蝕(指當金屬表面有電解質溶液存在時,由于電化學作用而引起的破壞)。
  二、防腐蝕的種類
  目前在工程中采用金屬鋅作為腐蝕涂層是應用最廣泛的防腐技術,普遍應用的方法有電鍍鋅、熱浸鍍鋅、粉末滲鋅和達克羅涂層(就是鋅鉻涂層)等。
  (一)從技術原理比較
  電鍍鋅涂層為電化學沉積;熱浸鍍鋅為鋅加熱到液體下熱擴散涂層;電鍍鋅、熱浸鍍鋅和粉末滲鋅工藝原理發現的比較早。目前電鍍鋅、熱鍍鋅在工程中應用最廣泛。
  (二)從防腐涂層綜合性能比較:
  電鍍以氰化物鍍鋅和氯化銨為例,其優點:鍍層結晶細致,光澤性好,鍍層經除氫后不變黑,鍍液具有較好均鍍能力和深鍍能力,允許使用陰極電流密度和溶液的溫度范圍較寬,對設備腐蝕性小,適合電鍍形狀復雜和鍍層厚度20μm以上的零件。
  缺點:電流效率較低(70%~75%左右)且隨電流密度的升高其電流效率迅速降低,鍍鋅毒性大,易分解,對操作者健康不利,鍍液不能鍍鑄鐵件。
  電鍍反應原理:在氰化物的鍍液中,鋅離子與氯化鈉及氫氧化物均形成絡合物鋅氰化鈉(Na2[Zn(CN)4])和鋅酸鈉(Na2[Zn(OH)4])形成這兩種絡合物如下:
  3ZnO+4NaCI+2NaOH+3H2O=Na2[Zn(CN)4]+2Na2[Zn(OH)4]
  鍍液在電解時反應如下:
  陽極過程:鋅氰化鈉和鋅酸鈉均離解出鋅離子,通電時,鋅離子在陽極上吸收電子而沉積出鋅,氫離子也吸收電子而析出氫。
  Na2[Zn(CN)4]→2Na++4CN-+Zn2+
  Na2[Zn(OH)4]→2Na++4OH-+Zn2+
  Zn2++2e→Zn
  2H++2e→H2
  陰極過程:電解時陰極發生鋅的溶解,陰極上也有少量氫析出。
  Zn2++4CN- -2e=Zn(CN)4-
  4OH—-4e=2H2O+O2
  此外,氯化銨鍍鋅是目前應用較廣的鍍種,氯化物鍍鋅的鍍液電流效率高達95%以上,鍍液對操作者人員影響較小,不需要排風裝置。氯化物鍍鋅的缺點:是對鋼鐵設備有較大的腐蝕性,鈍化膜有時發生“變色”現象。氯化銨鍍液廢水較難處理,采用無銨氯化物鍍鋅可以改善。
  熱鍍鋅的優點:在不規則構件表面、凹槽、盲孔內都能獲得均勻滲層,與基體結合強度高,具有一定韌性,硬度,可耐較大摩擦及沖擊能力,耐腐蝕性好。操作簡單,生產方便。
  缺點:熱浸鍍鋅污染嚴重,有鋅廢料和鋅蒸汽等,嚴重損害操作者健康,在一定的程度上嚴重威脅者城市或者鄉村的空氣質量,屬于高污染,高能耗的工業生產。
  聚乙烯的優點:
  (1)良好的阻燃性、防霉性能:聚合體中?氯#含量高,因此具有抑制)菌生長的性能。
  (2)優異的防腐性能:高氯化聚乙烯樹脂形成的漆膜,對水氣、氧氣、離子(Cl-,SO42-)的滲透率極低,約為醇酸樹脂的1/200~1/300,過氯乙烯、氯磺化聚乙烯的1/2。
  (3)耐候性較好:由于不含雙鍵,對光化學反應及氧化降解不敏感,漆膜能經受戶外大紫外光線、氧及冷熱變化作用,漆膜穩定性好。
  (4)與其他樹脂的相容性較好:可以添加各種改性樹脂如丙烯酸樹脂、醛酮樹脂、醇酸樹脂等,改善涂膜的綜合性能。
  (5)施工性能好:為單組分涂料,可以微銹施工,干燥迅速;可以在低溫下成膜,施工不受季節、溫度限制;重涂性好;適用于任何鋼鐵和水泥表面。
  (6)環保:生產樹脂過程不產生CCl4,減少污染,保護臭氧層。
  (7)耐熱性不好:漆膜不耐高溫,受熱時易析出氯化氫氣體,性能變壞,故使用溫度受到限制(耐熱溫度一般不超過60?)。
  缺點:純高聚乙烯強度低、耐磨性差以及耐蠕變性不好,通常要在聚乙烯聚合物中添加一些無機顆粒,如石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維等來提高其力學性能;也可利用與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)等共混的方法來擴展其阻尼溫度范圍,提高其耐蠕變性。
  應用:高壓聚乙烯:一半以上用于薄膜制品,其次是管材、注射成型制品、電線包裹層等
  中低、壓聚乙烯:以注射成型制品及中空制品為主。
  超高壓聚乙烯:由于超高分子聚乙烯優異的綜合性能,可作為工程塑料使用。
  襯聚四氟乙烯的優點:1.長期使用溫度-200℃-260℃,有卓越的耐化學腐蝕性,摩擦系數在塑料中最低,有很好的電性能,其電絕緣性不受溫度影響,有“塑料王”之稱。2.呈透明或半透明狀態,結晶度越高,透明性越差。原料多為粉狀樹脂或濃縮分散液,具有極高的分子量,為高結晶度的熱塑性聚合物。3.適于制作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫療器械零件1 K)。4.除熔融的堿金屬外,幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸,甚至在王水中煮沸,其重量及性能均無變化,也幾乎不溶于所有的溶劑,只在300℃以上稍溶于全烷烴(約0.1g/100g)。聚四氟乙烯不吸潮,不燃,對氧、紫外線均極穩定,具有優異耐候性。5.在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低,而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。
  缺點:1.結晶料,吸濕小。2.流動性差,極易分解,分解時產生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度,模具應加熱,澆注系統對料流阻力應小。3.粉狀樹脂常采用粉末粉末冶金法成型,使用燒結方法。燒結溫度360℃-375℃,不可超過410℃。乳液樹脂通常用冷擠出再燒結的工藝加工,可在物品表面形成防腐層。4.PTFE熔體粘度很高,容體粘度隨剪切應力的增大而減小。
  應用:1.聚四氟乙烯空氣過濾膜:厚度在0.01mm左右,透氣量60L/m2-80L/m2.s,具有表面光滑、耐化學物質、透氣不透水、透氣量大、阻燃、耐高溫、抗強酸堿、無毒等特性,廣泛用于化工、鋼鐵、冶金、炭黑、發電、水泥、垃圾焚燒等各種工業熔爐的煙氣除塵過濾; 2.聚四氟乙烯凈化過濾膜:厚度在0.02-0.03mm,泡點≥1kg/cm2 ( 5.3m/s 127Pa),廣泛應用于制藥、生化、微電子和實驗室耗材等領域;無塵車間、實驗室、通風設備、凈化設備、醫療電子等行業的空氣凈化;3.聚四氟乙烯服裝膜:厚度0.03-0.05mm左右,透濕量≥10000g/m2.24h,靜水壓≧150kPa,廣泛應用于運動服裝,防寒服裝,消防、公安、醫護、防生化等特種服裝;鞋帽、手套以及睡袋、帳篷等。4.聚四氟乙烯復合膜:將溶劑型PU以我司獨有工藝淋膜到PTFE微孔膜表面,形成一種具有親水拒油功能的微孔薄膜。具有耐腐蝕、耐高溫、耐老化、高精度、超微濾等特性。廣泛應用于服裝面料、消煙除塵、凈化除菌等領域。
  玻璃鋼的優點:
  (1)絕緣、防酸、堿、鹽等腐蝕,抗靜電,不生銹,不易老化,使用壽命中長達50年以上。
  (2)非磁性、無電腐蝕,防水性能好,可在潮濕環境或水中長期使用而不變質。
  (3)強度高、是同等原度PE管6倍以上,重量輕,內壁光滑,電纜穿孔時摩擦系數小,不操作電纜。
  (4)耐熱、防凍、防火、屬阻燃型。能在-35℃~139℃的溫度下長期使用,遇火不燃燒。
  (5)彎曲彈性模量好,抗沖擊力強,解決了金屬管易腐爛、無扭曲彈性的缺點。
  (6)電纜過橋、過河時,使用玻璃鋼導管更為經濟、適宜。
  (7)施工、安裝極為簡便,不必扎鋼筋、澆注混凝土。
  缺點:1.長期耐溫性差:一般FRP不能在高溫下長期使用,通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降,一般只在100℃以下使用;通用型環氧FRP在60℃以上,強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂,使長期工作溫度在200℃-300℃。2.老化現象是塑料的共同缺陷,FR也不例外,在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導致性能下降。
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