腐蝕是金屬在環境中存在各種氧化劑的情況下降解的過程。一個常見的例子是生銹過程,在此過程中,在水分存在下形成鐵氧化物。對于建筑物,船只,飛機,汽車和大多數其他金屬產品的制造商而言,腐蝕是一個嚴重的問題。例如,當金屬用作橋梁的一部分時,金屬的結構完整性(可能受到腐蝕影響)對使用橋梁的人的安全至關重要。請參閱下面的步驟1,開始學習如何保護金屬免受腐蝕威脅,并了解如何減慢下面的腐蝕速率。
一、了解常見的金屬腐蝕類型
由于當今使用如此多種不同類型的金屬,建筑商和制造商需要防止許多不同類型的腐蝕。每種金屬都有其獨特的電化學特性,可確定哪種類型的金屬易受腐蝕(如果有的話)。下表詳細列出了一系列常見金屬及其可承受的腐蝕類型。
請注意,“電偶活性”欄是指金屬的相對化學活性,如參考來源的電偶系列表所述。就本表而言,金屬的電化學活性越高,與活性較低的金屬結合時,電化學腐蝕的速度就越快。
1.通過保護金屬表面防止均勻的腐蝕。均勻的腐蝕(有時縮短為“均勻”腐蝕)是一種腐蝕,在暴露的金屬表面上以適當的方式適當地發生。在這種類型的腐蝕中,金屬的整個表面受到腐蝕的侵蝕,因此腐蝕以均勻的速率進行。例如,如果未受保護的鐵屋頂經常暴露在雨中,整個屋頂表面將與大致相同數量的水接觸,從而以均勻的速率腐蝕。防止均勻侵蝕腐蝕的最簡單方法通常是在金屬和腐蝕劑之間設置保護屏障。這可以是各種各樣的東西 - 油漆,油封,或像鍍鋅鋅涂層的電化學溶液。在地下或浸沒情況下,陰極保護也是一個不錯的選擇。
2.通過阻止離子從一種金屬流向另一種金屬來防止電偶腐蝕。一個重要的腐蝕形式,可以發生,無論涉及的金屬的物理強度是電偶腐蝕。當兩種不同電極電位的金屬在電解液(如鹽水)存在的情況下相互接觸時,就會發生電偶腐蝕,在這兩種金屬之間形成了一個導電通路。當這種情況發生時,金屬離子從活性較高的金屬流向活性較低的金屬,導致活性較高的金屬加速腐蝕,而活性較低的金屬則以較慢的速率腐蝕。實際上,這意味著腐蝕將在兩種金屬之間接觸點的更活躍的金屬上發展。
任何防止金屬之間離子流動的保護方法都可能阻止電偶腐蝕。賦予金屬保護涂層有助于防止來自環境的電解質在兩種金屬之間形成導電路徑,而電鍍和陽極氧化等電化學保護過程也很有效。還可以通過電絕緣彼此接觸的金屬區域來阻止電化腐蝕。另外,使用陰極保護或犧牲陽極可以保護重要金屬免受電化學腐蝕。請參閱下面的詳細信息。
3.通過保護金屬表面,避免環境氯化物來源,避免劃痕和劃痕,防止點腐蝕。點蝕是一種在微觀尺度上發生的腐蝕形式,但可能產生大規模的后果。對于金屬來說,點蝕是非常值得關注的,因為這種形式的腐蝕會在保護層通常會阻止它們的情況下導致結構失效。當一小部分金屬失去其保護性鈍化層時發生點蝕。當發生這種情況時,在微觀尺度上發生電偶腐蝕,導致在金屬中形成小孔。在這個洞內,局部環境變得高度酸性,從而加速了這一過程。通常通過在金屬表面上施加保護涂層和/或使用陰極保護來防止點蝕。已知暴露于高氯化物(例如鹽水)的環境會加速點蝕過程。
4.通過最小化物體設計中的狹小空間來防止縫隙腐蝕。縫隙腐蝕發生在金屬物體的空間中,其中周圍流體(空氣或液體)的進入較差 - 例如,在螺釘下,墊圈下,藤壺下或鉸鏈的接頭之間??p隙腐蝕發生在金屬表面附近的間隙足夠寬以允許流體進入但足夠窄以至于流體難以離開并變得停滯的地方。這些小空間中的局部環境變得具有腐蝕性,并且金屬在類似于點腐蝕的過程中開始腐蝕。防止縫隙腐蝕通常是設計問題。通過封閉這些間隙或允許循環,最大限度地減少金屬物體結構中緊密間隙的發生,可以最大限度地減少縫隙腐蝕。在處理具有保護性被動外層的鋁等金屬時,縫隙腐蝕是特別關注的,因為縫隙腐蝕的機制可能導致該層的破壞。
5.僅使用安全負載和/或退火防止應力腐蝕開裂。應力腐蝕開裂(SCC)是一種罕見的與腐蝕相關的結構失效形式,對于負責建造旨在支撐重要載荷的結構的工程師而言尤其令人擔憂。在SCC的情況下,承重金屬在其規定的載荷極限下形成裂縫和裂縫 - 在嚴重的情況下,在極限的一小部分。在存在腐蝕性離子的情況下,當腐蝕性離子到達裂縫尖端時,由重載荷引起的拉伸應力引起的金屬中微小的微觀裂縫傳播。這導致裂縫逐漸增長并可能導致最終的結構失效。SCC特別危險,因為它甚至可以在天然只對金屬產生非常輕微腐蝕的物質存在下發生。防止SCC部分是設計問題。例如,通過選擇在金屬將運行的環境中具有SCC抗性的材料并確保金屬材料經過適當的壓力測試可以幫助防止SCC。另外,退火金屬的過程可以消除其制造中的殘余應力。已知SCC因高溫和含有溶解的氯化物的液體的存在而加劇。
二、使用家庭解決方案編輯防止腐蝕
1.涂漆金屬表面。也許保護金屬免受腐蝕的最常見,最經濟的方法就是用一層油漆覆蓋它。腐蝕過程涉及水分和與金屬表面相互作用的氧化劑。因此,當金屬涂有油漆保護屏障時,水分和氧化劑都不會與金屬本身接觸并且不會發生腐蝕。然而,油漆本身很容易降解。每當它變得碎裂,磨損或損壞時重新涂漆。如果油漆降解到底層金屬暴露的程度,請務必檢查外露金屬是否腐蝕或損壞。將涂料涂覆到金屬表面有多種方法。金屬工人經常結合使用這些方法中的幾種來確保整個金屬物體得到徹底的涂層。以下是一些方法的示例,其中包含對其用法的評論:刷子 - 用于難以觸及的空間。滾筒 - 用于覆蓋大面積區域。便宜又方便??諝鈬娡?- 用于覆蓋大面積區域。比滾筒更快但效率更低(油漆浪費很高)。無氣噴涂/靜電無氣噴涂 - 用于覆蓋大面積區域。快速并允許不同級別的厚/薄一致性。比普通空氣噴霧更少浪費。設備很貴。
2.使用海洋涂料處理暴露在水中的金屬。經常(或不斷)與水接觸的金屬物體,如船只,需要特殊的涂料以防止增加腐蝕的可能性。在這些情況下,生銹形式的“正常”腐蝕不是唯一的問題(雖然它是一個主要問題),因為可以在未受保護的金屬上生長的海洋生物(藤壺等)可能成為另外的磨損源和腐蝕。為了保護船只等金屬物體,請務必使用高級船用環氧樹脂涂料。這些類型的涂料不僅可以保護下面的金屬免受潮濕,還可以阻止其表面海洋生物的生長。
3.在移動金屬部件上涂抹保護潤滑劑。對于平坦,靜態的金屬表面,涂料可以很好地防止水分和防止腐蝕,而不會影響金屬的實用性。但是,涂料通常不適合移動金屬部件。例如,如果你在門鉸鏈上涂漆,當油漆干燥時,它會將鉸鏈固定到位,阻礙其運動。如果你強行打開門,涂料會破裂,留下水分到達金屬的孔。對鉸鏈,接頭,軸承等金屬零件得更好選擇是合適的水不溶性潤滑劑。這種潤滑劑的徹底涂層可以自然地排斥水分,同時確保金屬部件的平滑運動。由于潤滑劑不像油漆那樣在原位干燥,因此隨著時間的推移它們會降解,并且需要偶爾重新施用。定期向金屬部件重新涂抹潤滑劑,以確保它們作為保護性密封劑保持有效。
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責任編輯:殷鵬飛
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