腐蚀是金属在环境中存在各种氧化剂的情况下降解的过程。一个常见的例子是生锈过程,在此过程中,在水分存在下形成铁氧化物。对于建筑物,船只,飞机,汽车和大多数其他金属产品的制造商而言,腐蚀是一个严重的问题。例如,当金属用作桥梁的一部分时,金属的结构完整性(可能受到腐蚀影响)对使用桥梁的人的安全至关重要。请参阅下面的步骤1,开始学习如何保护金属免受腐蚀威胁,并了解如何减慢下面的腐蚀速率。
一、了解常见的金属腐蚀类型
由于当今使用如此多种不同类型的金属,建筑商和制造商需要防止许多不同类型的腐蚀。每种金属都有其独特的电化学特性,可确定哪种类型的金属易受腐蚀(如果有的话)。下表详细列出了一系列常见金属及其可承受的腐蚀类型。
请注意,“电偶活性”栏是指金属的相对化学活性,如参考来源的电偶系列表所述。就本表而言,金属的电化学活性越高,与活性较低的金属结合时,电化学腐蚀的速度就越快。
1.通过保护金属表面防止均匀的腐蚀。均匀的腐蚀(有时缩短为“均匀”腐蚀)是一种腐蚀,在暴露的金属表面上以适当的方式适当地发生。在这种类型的腐蚀中,金属的整个表面受到腐蚀的侵蚀,因此腐蚀以均匀的速率进行。例如,如果未受保护的铁屋顶经常暴露在雨中,整个屋顶表面将与大致相同数量的水接触,从而以均匀的速率腐蚀。防止均匀侵蚀腐蚀的最简单方法通常是在金属和腐蚀剂之间设置保护屏障。这可以是各种各样的东西 - 油漆,油封,或像镀锌锌涂层的电化学溶液。在地下或浸没情况下,阴极保护也是一个不错的选择。
2.通过阻止离子从一种金属流向另一种金属来防止电偶腐蚀。一个重要的腐蚀形式,可以发生,无论涉及的金属的物理强度是电偶腐蚀。当两种不同电极电位的金属在电解液(如盐水)存在的情况下相互接触时,就会发生电偶腐蚀,在这两种金属之间形成了一个导电通路。当这种情况发生时,金属离子从活性较高的金属流向活性较低的金属,导致活性较高的金属加速腐蚀,而活性较低的金属则以较慢的速率腐蚀。实际上,这意味着腐蚀将在两种金属之间接触点的更活跃的金属上发展。
任何防止金属之间离子流动的保护方法都可能阻止电偶腐蚀。赋予金属保护涂层有助于防止来自环境的电解质在两种金属之间形成导电路径,而电镀和阳极氧化等电化学保护过程也很有效。还可以通过电绝缘彼此接触的金属区域来阻止电化腐蚀。另外,使用阴极保护或牺牲阳极可以保护重要金属免受电化学腐蚀。请参阅下面的详细信息。
3.通过保护金属表面,避免环境氯化物来源,避免划痕和划痕,防止点腐蚀。点蚀是一种在微观尺度上发生的腐蚀形式,但可能产生大规模的后果。对于金属来说,点蚀是非常值得关注的,因为这种形式的腐蚀会在保护层通常会阻止它们的情况下导致结构失效。当一小部分金属失去其保护性钝化层时发生点蚀。当发生这种情况时,在微观尺度上发生电偶腐蚀,导致在金属中形成小孔。在这个洞内,局部环境变得高度酸性,从而加速了这一过程。通常通过在金属表面上施加保护涂层和/或使用阴极保护来防止点蚀。已知暴露于高氯化物(例如盐水)的环境会加速点蚀过程。
4.通过最小化物体设计中的狭小空间来防止缝隙腐蚀。缝隙腐蚀发生在金属物体的空间中,其中周围流体(空气或液体)的进入较差 - 例如,在螺钉下,垫圈下,藤壶下或铰链的接头之间。缝隙腐蚀发生在金属表面附近的间隙足够宽以允许流体进入但足够窄以至于流体难以离开并变得停滞的地方。这些小空间中的局部环境变得具有腐蚀性,并且金属在类似于点腐蚀的过程中开始腐蚀。防止缝隙腐蚀通常是设计问题。通过封闭这些间隙或允许循环,最大限度地减少金属物体结构中紧密间隙的发生,可以最大限度地减少缝隙腐蚀。在处理具有保护性被动外层的铝等金属时,缝隙腐蚀是特别关注的,因为缝隙腐蚀的机制可能导致该层的破坏。
5.仅使用安全负载和/或退火防止应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂(SCC)是一种罕见的与腐蚀相关的结构失效形式,对于负责建造旨在支撑重要载荷的结构的工程师而言尤其令人担忧。在SCC的情况下,承重金属在其规定的载荷极限下形成裂缝和裂缝 - 在严重的情况下,在极限的一小部分。在存在腐蚀性离子的情况下,当腐蚀性离子到达裂缝尖端时,由重载荷引起的拉伸应力引起的金属中微小的微观裂缝传播。这导致裂缝逐渐增长并可能导致最终的结构失效。SCC特别危险,因为它甚至可以在天然只对金属产生非常轻微腐蚀的物质存在下发生。防止SCC部分是设计问题。例如,通过选择在金属将运行的环境中具有SCC抗性的材料并确保金属材料经过适当的压力测试可以帮助防止SCC。另外,退火金属的过程可以消除其制造中的残余应力。已知SCC因高温和含有溶解的氯化物的液体的存在而加剧。
二、使用家庭解决方案编辑防止腐蚀
1.涂漆金属表面。也许保护金属免受腐蚀的最常见,最经济的方法就是用一层油漆覆盖它。腐蚀过程涉及水分和与金属表面相互作用的氧化剂。因此,当金属涂有油漆保护屏障时,水分和氧化剂都不会与金属本身接触并且不会发生腐蚀。然而,油漆本身很容易降解。每当它变得碎裂,磨损或损坏时重新涂漆。如果油漆降解到底层金属暴露的程度,请务必检查外露金属是否腐蚀或损坏。将涂料涂覆到金属表面有多种方法。金属工人经常结合使用这些方法中的几种来确保整个金属物体得到彻底的涂层。以下是一些方法的示例,其中包含对其用法的评论:刷子 - 用于难以触及的空间。滚筒 - 用于覆盖大面积区域。便宜又方便。空气喷涂 - 用于覆盖大面积区域。比滚筒更快但效率更低(油漆浪费很高)。无气喷涂/静电无气喷涂 - 用于覆盖大面积区域。快速并允许不同级别的厚/薄一致性。比普通空气喷雾更少浪费。设备很贵。
2.使用海洋涂料处理暴露在水中的金属。经常(或不断)与水接触的金属物体,如船只,需要特殊的涂料以防止增加腐蚀的可能性。在这些情况下,生锈形式的“正常”腐蚀不是唯一的问题(虽然它是一个主要问题),因为可以在未受保护的金属上生长的海洋生物(藤壶等)可能成为另外的磨损源和腐蚀。为了保护船只等金属物体,请务必使用高级船用环氧树脂涂料。这些类型的涂料不仅可以保护下面的金属免受潮湿,还可以阻止其表面海洋生物的生长。
3.在移动金属部件上涂抹保护润滑剂。对于平坦,静态的金属表面,涂料可以很好地防止水分和防止腐蚀,而不会影响金属的实用性。但是,涂料通常不适合移动金属部件。例如,如果你在门铰链上涂漆,当油漆干燥时,它会将铰链固定到位,阻碍其运动。如果你强行打开门,涂料会破裂,留下水分到达金属的孔。对铰链,接头,轴承等金属零件得更好选择是合适的水不溶性润滑剂。这种润滑剂的彻底涂层可以自然地排斥水分,同时确保金属部件的平滑运动。由于润滑剂不像油漆那样在原位干燥,因此随着时间的推移它们会降解,并且需要偶尔重新施用。定期向金属部件重新涂抹润滑剂,以确保它们作为保护性密封剂保持有效。
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