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金属腐蚀 讲义
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材料的腐蚀与涂装防护技术,1 前言,材料腐蚀,特别是钢铁的腐蚀是全世界面临的一个严重问题。腐蚀不仅消耗了人们创造的宝贵财富,而且破坏了生产、生活等许多活动的正常运行。腐蚀和环境污染的关系也越来越引起人们的关注。据报道,全世界每年因腐蚀造成的直接经济损失大约在7000亿美元,是地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍,占各国国民生产总值(GNP)的2%~4%。我国腐蚀损失占国民生产总值(GNP)4%,钢铁因腐蚀而报废的数量约占当年产量的25%~30%。生产设备的腐蚀经常导致工厂停产停车,劳动生产率低、成本上升,甚至发生火灾、爆炸等安全事故。美国挑战者航天飞机在升空几分钟后爆炸,原因就在于燃烧管腐蚀,这是一个很惨痛的教训。为了防止腐蚀,人们创造了各种各样的防腐蚀办法、其中涂层防腐更为活跃。防腐蚀是有代价的抗争过程,且重在防护。,电化学防护技术中的"外加电流"和"牺牲阳极"就非常贴切地表明了防腐就是附加条件或牺牲某种替代材料。防腐涂料和涂层技术,实际就是寻找可以身先士卒地与介质环境抗争的涂层材料,来替代金属表面,使金属退居二线",进而保全金属构件或设备的整体及其正常运作。总之,人们致力于防腐技术研究的目的绝不是而且也不可能消除腐蚀,而在于选择付出较小的代价保护高出金属本身价值许多倍的设备、构筑屋或工程设施。金属腐蚀的定义:简单地说就是金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。 金属在腐蚀过程中所发生的化学变化,从根本上来说就是金属单质被氧化形成化合物。 这种腐蚀过程一般通过两种途径进行:化学腐蚀和电化学腐蚀。,2 腐蚀的机理,金属都存在着腐蚀与防护的问题,钢铁的腐蚀原理与其它金属有许多共性,而且钢铁是最常用的金属材料,所以在讨论金属腐蚀原理及其防护时,往往以钢铁为主要研究对象。根据腐蚀因素、腐蚀环境和腐蚀表面状态、金属腐蚀的机理可以分为化学腐蚀、电化学腐蚀和多因素腐蚀。,2.l 化学腐蚀,金属的化学腐蚀是金属在干燥气体(如氧、氯、硫化氢等)和非电解质溶液中进行化学反应的结果。化学反应作用引起腐蚀,在腐蚀过程中不产生电流。金属的化学腐蚀只在特定的情况下发生,不具普遍性。例如:金属的氧化3Fe+2O2=Fe3O4。,2.2 电化学腐蚀,金属材料与电解质溶液接触 , 通过电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。在反应中,金属失去电子而被氧化,其反应过程称为阳极反应过程,反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物(或金属难溶盐);介质中的物质从金属表面获得电子而被还原,其反应过程称为阴极反应过程。 还原剂通过闭合外电路将失去的电子转移给氧化剂,氧化剂从而得到电子。所以说氧化剂不是直接得到电子的。 电化学腐蚀就是氧化剂和还原剂构成了一个原电池,铁的锈蚀大部分都是电化学腐蚀,由于铁的表面潮湿,构成电解液,铁作为原电池的负极提供电子,铁中的杂质(如碳)作为正极,氧化剂为氧气或是H+。这样形成了无数个小的原电池。 一般由于构成了原电池,电化学腐蚀比化学腐蚀速度更快。,铁为副族元素,其金属活动在“钾钙钠镁铝锌*铁锡铅(氢)铜汞银铂金”中在氢的前面,属于较活泼金属。在空气中能在有氧,水,二氧化碳的条件下较快腐蚀,因为这是发生化学腐蚀,碳酸条件下更容易。若铁与排在它后面的金属或能导电非金属接触并有电解质条件下形成原电池,腐蚀将更快。生成比较复杂的化合物如:FeO.Fe2O3.nH2O.mCO2 而铁锈能使电解质更容易深入内部与铁接触另一方面电化学腐蚀更快,所以一般开始生锈的铁制品腐蚀的更快。,化学腐蚀与电化学腐蚀 共同点: M – xe = Mx+ 不同点: (1)金属与氧化剂直接得失电子,不利用原电池原理得失电子 。(2)反应中不伴随电流的产生 反应中伴随电流的产生。(3)金属被氧化,活泼金属被氧化 。,2.2.1 电化学腐蚀典型类型 ?(以钢铁为例),A析氢腐蚀 (酸性较强的溶液) 负极: Fe – 2e- = Fe2+ ? ? ? 正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑ 总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑B 吸氧腐蚀 (中性或弱酸性溶液) 负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+ ? ?正极: O2+4e +2H2O = 4OH-总式:2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3,2.3 化学或电化学加机械因素的腐蚀,这是多因素引起的腐蚀。由于各种因素的相互作用,往往产生非常激烈的腐蚀,一般包括应力腐蚀、腐蚀疲劳、空蚀腐蚀等。,3 腐蚀的保护,防止金属腐蚀的主要方法必须从金属和介质两个方面来考虑。3.1 正确选用材料并且注重加工工艺 材料的保扩是一项综合工程,是生产的一个重要组成部分,需要多方面的配合和各个环节的衔接。在设备和工程材料选择方面,在满足生产主要技术、工艺和经济指标的前提下,应尽可能使用在给定的腐蚀条什下稳定性好的材料。如:在H2S04溶液贮槽中采用衬金属铅和陶瓷材料:在建户外结构时,在强度允许的情况下,使用金属铝及其合金,因为铝在一般空气中不易腐蚀,表面有一层氧化膜保护层;在设计方面,设备和工程的结构和组合应该符合防腐蚀规律。要尽量避免不同金属的搭接和铆接。焊缝不宜太多,各部分受力要均匀。在技术规范和生产工艺上,如果有选择余地的话,应把反应温度低、压力小、生产腐蚀性副产物少、防腐蚀要求不苛刻和设备维修容易等条件作为首要考虑内容。,3.2 阴极保护,根据提供阴极极化电流的方式不同,阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法两种。 阴极保护是一种用于防止金属在电介质中腐蚀的电化学保护技术,该技术的基本原理是使金属构件作为阴极,对其施加一定的直流电流,使其产生阴极极化,当金属的电位负于某一电位值时,该金属表面的电化学不均匀性得到消除,腐蚀的阴极溶解过程得到有效抑制,达到保护的目的。,3.2 覆盖层保护,以各种方法将耐腐蚀的材料覆盖在被保护的底材上,使其不与腐蚀介质直接接触免遭腐蚀的方法,都属于这一类。最常用、最简便的是在金属表面覆盖上防腐涂料、塑料、橡胶、搪瓷、陶瓷、玻璃、石材等非金属材料。此外,在金属表面可以化学镀、电镀、热喷镀、热溶浸镀一层耐腐性良好的金属、金属合金,如:Ni、Cr、Zn、Al、Sn、Cu等金属。金属覆盖保护可分为阴极覆盖保护和阳极覆盖保护,作为阳板覆盖层的金属,应比主体金属有更负的电极电位,例如:在铁上覆盖Zn、Al等;阴极覆盖层金属的电极电位比被保护的主体金属更正,如在铁上覆盖Ni、Cu、Sn、Pb等,主体金属是阳极,霞盖层是阴极,所以覆盖层必须是完整的才能达到保护底材的目的。,3.3 钝化防护,我们都知道,常温下铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解,但不溶于浓HNO3或浓H2SO4中。普通碳素钢通常很容易生锈,若在钢中加入适量的Ni、Cr,就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响,化学稳定性明显增强的现象,称为钝化,工业上又有人称之为“发蓝”。由某些钝化剂(化学药品)所引起的金属钝化现象,称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后,其电极电势向正方向移动,使其失去了原有的特性,如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外,用电化学方法也可使金属钝化,如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极,用外加电流使阳极极化,采用一定仪器使铁电位升高一定程度,Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象,叫阳极钝化或电化学钝化。,3.4 腐蚀介质处理,根据腐蚀介质的成分和作用特点,对腐蚀介质予以处理,一般是从腐蚀介质中除去具有腐蚀性或促进腐蚀的物质,此外,在腐蚀介质中加入缓蚀剂。,4钢材的涂装防护,涂装保护是金属防护最直接、最方便、最有效的一种手段,涂装防护已有很久的历史,它将防护与美观有效的结合起来,颜色多样。因此,涂装防护在防腐方面是其它手段不可取代的。,4.1 涂装防护的作用,防腐涂料在金属表面成膜后,通过以下作用来防止金属腐蚀:屏蔽作用,隔离水、氧、电解质直 接与金属接触;缓蚀作用,涂层中释放出缓蚀离子,延缓钢铁腐蚀;阴极保护作用,涂料中含有的锌粉,类似于电镀锌的作用,作为牺牲阳极,钢材成为阴极,得到保护,从而延长了钢铁的使用寿命。采用有机或无机富锌涂料喷涂在金属表面,起到防锈耐腐蚀的作用,是一种普遍采用的最有效方 法之一。,(1)屏蔽作用:漆膜阻止腐蚀介质和材料表面接触;隔断腐蚀电池的通路,增大了电阻。(2)缓蚀作用:某些颜料,或其与成膜物或水分的反应产物,对底材金属可起缓蚀作用(包括钝化)。(3)阴极保护作用:漆膜的电极电位较底材金属低,在腐蚀电池中它作为阳极而“牺牲”,从而使底材金属(阴极)得到保护。,4.2影响涂装防护作用的因素,4.2.1.涂料成膜物质的影响防腐蚀涂料的成膜物质在腐蚀介质中具有化学稳定性,其标准与成膜物质的组成和化学结构有关。主要是看它在干膜条件下是否易与腐蚀介质发生反应或在介质中分解成小分子。无论从防电化学腐蚀还是从单纯的隔离作用考虑,防腐蚀涂料的屏蔽作用都很重要,而漆膜的屏蔽性取决于其成膜物的结构气孔和涂层针孔。水、氧和离子对漆膜的透过速度是不同的。水的透过速度远远大于离子。,氧的透过比较复杂,与温度关系很大。水和氧透过漆膜后可在金属表面形成腐蚀电池。离子透过漆膜较少,可不考虑它们对底材金属的直接作用,但会增加漆膜的导电率。当成膜物结构中分子有较多的官能团时,漆膜的结构气孔少,并且在成膜过程中能彼此反应,形成交联密度高的网状立体结构,从而增强涂料的防腐蚀性。漆膜的物理机械性能在很大程度上影响到防腐蚀涂料的防腐效果。它们与成膜物的分子量、链节、侧基因等有关。,4.2.2颜料、填料的影响,在涂料中着色颜料起着色作用;体质颜料则用来调节漆膜的机械性能或涂料的流动性。对于防腐蚀涂料,除了上述两种颜料外,还加有以防腐蚀为目的的颜料:一类是利用其化学性能抑制金属腐蚀的防锈颜料;另一类是片状颜料,通过物理作用提高涂层的屏蔽性。防锈颜料又可分为碱性颜料、可溶性颜料和金属粉末颜料三种。,(1)碱性颜料:碱性颜料与油性类成膜物反应可生成金属皂,如红丹、一氧化二铅、氰氨化铅、碱式铬酸铅、铅酸钙和碱式硫酸铅等。金属皂与水接触后,其分解物可起到缓蚀作用。另外,生成金属皂的漆膜提高了对环境的屏蔽作用。碱性颜料使漆膜和金属的界面保持微碱性,也起到防蚀作用。(2)可溶性颜料:通常为铬酸盐颜料。这些颜料与水分接触后溶解出铬酸根离子。铬酸根离子具有强氧化作用,可使金属表面钝化,从而起到防蚀作用。,(3)金属粉末颜料:广泛使用的金属粉末颜料是锌粉。富锌涂料干燥后的涂层主要由锌粉所组成。在锌粉颗粒之间以及底材和锌粉之间保持直接接触。当水分浸入涂层时,就形成了由锌粉和底材钢板组成的电池。电流从锌向铁流动,从而使底材受到阴极保护。此外,锌的腐蚀产物附积在锌粉间和钢铁表面上,使涂层的屏蔽作用得到了加强。,(4)片状颜料的作用:其在涂层中能屏蔽水、氧和离子等腐蚀因子透过,切断涂层中的毛细孔。互相平行交叠的鳞片在涂层中起了迷宫效应,延长腐蚀介质渗入的途径,从而提高涂层的防腐蚀能力。主要的片状颜料有云母粉、铝粉、云母氧化铁、玻璃鳞片、不锈钢鳞片等。(5)其它组份的作用:除了成膜物和颜料外,防腐蚀涂料的其它组分,如填料、助剂等也必须具有较好的化学稳定性。,4.2.3温湿度的影响,在防腐涂料的施工中,一定要注意被涂钢结构的表面温度必须高出环境的露点温度 3 ℃ 以上。否则,会在钢材表面产生冷凝水。因为涂料在成膜过程中,溶剂挥发吸收热量,使钢铁表面温度下降,接近露点温度,水汽开始冷凝。此时涂漆肯定要影响油漆与基材之间的结合,涂层结合不牢,甚至部分脱落,使水、气容易穿过涂层,腐蚀到底层金属。因此,在南方梅雨季节施工时,可采取局部环境除湿措施,降低露点温度,使涂装质量得到保障。,温度与湿度相互间的协同效应, 影响钢铁的腐蚀速率,在高温高湿环境下,金属的电化学反应加速,使钢铁的腐蚀加快。另外,环境温度升高,使空气中饱和蒸气的含水率大大增加, 一 旦温度降低,马上形成冷凝水。例如:夏季白天高温,水汽蒸发量很大,当相对湿度超过 60 %,夜幕降临后,气温下降,清晨会发现金属表面有结露现象。对此如不采取处理措施,就进行涂漆,肯定影响附着力和防腐性。,4.2.4.电解质的影响,如所处环境空气中含有较多 的盐、碱类电解质污染物,就会提高冷凝露水的导电率,增大钢铁的腐蚀速度。在对钢材表面进行除油、除锈处理过程中,有时洁净水冲洗不彻底,微量电解质残留在钢材表面,也是影响防腐性的一种 隐患。总之,电解质加上水和氧,就会促进电化学腐蚀反应的发生。,4.2.5酸性气体的影响,在某些地理环境,受地质条件、工业污染等影响导致大气中酸性气体浓度较高,例如:二氧化硫、二氧化碳、一氧化氮、氯化 氢等,容易形成酸雨腐蚀,或使冷凝水的 pH 值偏 酸性,容易将氢氧化铁溶解,使腐蚀加剧。,4.2.6涂层厚度,涂料是防腐蚀的中间材料,必须经过涂装才能形成涂层。如果涂层厚薄不均,钢材表面的毛刺或高峰会露出涂层。如果涂层施工遍数少、涂层有针孔,水中的氧、氯离子、水分子等会穿过这些薄弱的地方,使钢铁生锈腐蚀。腐蚀产物体积膨胀形成锈包、逐渐扩大,最后涂层起泡脱落。为了防止水、氧和电解质穿过涂层,最好选用几种高性能的防腐涂料组成一个加厚的复合防腐涂层体系,即:重防腐蚀涂层体系。,从公式:T=L2/6D可以看出,使用寿命T与涂层厚度L的平方成正比。增加涂层厚度能加强涂层的隔离能力,是提高涂层寿命、保护钢铁的有效手段。采用新型的高固体份厚浆涂料经少量次数的涂装,可以得到250~500微米的重防腐蚀涂层,而超重防腐蚀涂层厚度可达1000~2000微米。,5.防腐涂料的选择,涂料的防腐一般通过底漆、中涂漆、面漆的协同作用来完成,涂装一定的膜厚,来达到要求的防腐年限。对于钢结构防腐蚀涂料配套体系的设计及品种选择,可参考 ISO 12944《 色漆和清漆——钢结构防腐蚀涂料系统保护》中的有关内容。 ? ? 底漆在涂料涂装配套中赋予涂层良好的耐腐蚀性能。富锌底漆作为长效型钢结构重防腐涂料涂装配套体系的底漆,相比其它品种底漆具有防腐性能强,耐热性优良,附着力好,耐候性好,不影响焊接施工等优点。因此,富锌底漆已成为船舶、桥梁、 海上钻井平台、码头、管道、贮罐等重防腐涂料领 域中的主要配套底漆品种。,5.1 富锌底漆,5.1.1富锌底漆的防腐机理 ? ? 富锌底漆的防腐机理是基于金属锌对钢铁的阴极保护作用。因为金属锌的电化学活性比铁活泼,所以当水分入侵涂层时,在阳极区锌由于失去电子而被腐蚀掉,在阴极区的钢板表面不断得到电子,从而受到保护。同时,锌作为牺牲阳极形成的氧化物还可以对涂层起到一种封闭作用,加强了对涂层的保护。富锌底漆的电化学反应方程式如下:,为确保富锌底漆中的锌粉能与钢铁紧密结合 而起到导电和牺牲阳极的作用,对于富锌底漆中锌 粉含量占干膜总质量的百分比,美国钢结构涂装协会 (SSPC)SSPC Paint- 20 中有明确的规定: 1 级,锌粉含量≥ 85 %; 2 级, 77 %≤锌粉含量≤ 85 %; 3 级, 65 %≤锌粉含量≤ 77 %。,5.1.2 ?富锌底漆的类型,根据成膜物的不同,富锌底漆一般分为有机富锌底漆 ( 以环氧富锌为主 ) 和无机富锌底漆两大类。 5.1.3几种富锌底漆的性能比较 ?有关机构对国内外几种富锌底漆进行了性能测试,并分别对其物理性能、防腐性能、施工性能进行了比较, 结果见表。,几种富锌底漆的主要组成成分及性能比较,5.2 云片中间漆,5.2.1云铁中间漆的种类中涂漆一般有环氧云铁漆和环氧玻璃鳞片漆或环氧厚浆漆及不锈钢鳞片漆。,5.2.2 几种中间漆的特点,环氧云铁漆。环氧云铁漆是以环氧树脂为基料加入云母氧化铁制成,云母氧化铁的微观结构像片状云母,其厚度仅为数微米,而直径为数十微米到100微米。它耐高温、耐碱、耐酸性、无毒,片状结构可阻止介质渗透,增强了防腐性能。它收缩率低、表面有粗糙度,是一种优良的中层防腐漆,广泛地应用于轻、中、重防腐的场合。应用实例如上海南浦大桥——主桥钢梁外壁:喷砂除锈Sa2.5级;第一层环氧富锌漆80微米;?第二层环氧云铁漆100微米;第三层氯化橡胶云铁漆45微米;安装后:第四层氯化橡胶云铁漆45微米。,环氧玻璃片漆。环氧玻璃鳞片漆是以环氧树脂为基料,以薄片状的玻璃鳞片为骨料,再加各种添加剂组成的厚浆型防腐漆。玻璃鳞片厚度仅为2-5微米,片径为100—3000微米。由于鳞片在涂层中上下多层排列,形成独特的屏蔽结构。极优良的抗介质渗透性;优良的耐磨性;固化时收缩小,固化成膜后热膨胀系数小;与基体粘结性好,耐温度性好;良好的施工性能,施工方便,易修补。玻璃鳞片涂料比云铁涂料有更多的优点,一般涂一遍可达150~300微米。日本关西海上机场和本洲到四国的跨海大桥的钢结构都使用环氧玻璃鳞片涂料,涂层厚度达到1000微米。但其价格比较贵,多用于超重防腐的场合。,5.3 防腐面漆,5.3.1面漆和种类用于面漆层的涂料按其价位可划分为3种等级:普通级为环氧漆、氯化橡胶漆、氯磺化聚乙烯漆等;中等级为聚氨酯漆;高等级为有机硅改性聚氨酯漆、有机硅改性丙烯酸面漆、氟涂料等。,5.3.2 几种常用面漆的特点,环氧漆:经化学固化后化学性质稳定、涂层致密,有很强的粘接力、很高的机械性能,耐酸、碱、盐,能抵抗多种化学介质的侵蚀。试验表明,环氧漆试件浸在硫酸、盐酸、氢氧化钠溶液,盐水和汽油、柴油、原油等16种化学介质中最长已达15年之久,但仍保持完好,足可证明环氧漆是一种十分可靠的防腐材料。其优点是价格便宜,但抗紫处线的性能较差。在环氧漆中,添加云母组份,能有效地减缓紫外线对环氧漆表面层的降解粉化,可在室内及非曝晒的环境下使用,其价格比聚氨酯漆低30%以上。,,氯化橡胶漆:以氯化橡胶为成膜物,氯化橡胶是用天然橡胶与氯气反应制成,它属惰性树脂,成膜后密封性能非常好,水汽、氧气对漆膜的渗透率极低,而且耐酸、耐碱、耐水、耐氧化剂、耐各种腐蚀性气体的腐蚀,在用醇酸树脂改性后,耐侯性好。在使用过程漆膜理化性能变化很小,可以说是一种经济耐用的防腐材料。其它面涂层涂料因价格较高,使用很不普遍。,聚氨脂漆:聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜强韧,光泽丰满,附着力强,耐水耐磨、耐腐蚀性。被广泛用于高级木器家具,也可用于金属表面。其缺点主要有遇潮起泡,漆膜粉化等问题,与聚脂漆一样,它同样存在着变黄的问题。,氟碳涂料:是对基料主要为含氟聚合物系列涂料的统称,它是在氟树脂基础上经过改性、加工而成的一种新型涂层材料。其主要特点是树脂中含有大量的F-C键,其键能为116kcal/mol,在所有化学键中堪称第一。在受热、光(包括紫外线)的作用下,F-C键难以断裂,因此显示出超长的耐候性及耐化学介质腐蚀。所以其稳定性是所有树脂涂料中最好的。这就基本决定了它具有比一般其它类型涂层材料更为优异的使用性能,在行业内有“涂料王”之称。常温固化型氟碳涂料,不需烘烤,使在建筑及野外露天大型物件上现场施工操作,从而得到性能优异之氟碳涂层,大大拓展了氟碳漆可应用的范围。具有出色耐久性、耐化学品性、保光性、保色性、防污性的高性能涂料是当今户外高装饰性涂料的发展方向。氟碳漆在耐久性、耐候性、耐污染性、耐化学品性、防腐蚀性、持久高装饰性等方面,远远超过传统涂料.使用年限在20年以上,6 涂装前的准备,6.1 材料表面处理 被涂材料表面在涂装前是否经过必要的表面处理,使其达到表面平整光洁,无焊渣、锈蚀、酸碱、水分、油污等污物,是保证涂装的关键。例如,如果被涂物表面有油或有水,涂装后有可能难以形成连续涂膜,即使形成了连续涂膜,也会严重的影响涂膜的附着力,使涂膜过早的剥落,失去其保护和装饰作用。被涂物表面的绣蚀、酸碱等污物不除,也会带来同样的后果。因此,在涂装前进行完善的表面处理,对增强涂膜的附着力,更大地发挥涂料的保护和装饰作用,延长产品的使用寿命,起着极为重要的作用。防腐效果的好坏,60%~70%在于表面处理和施工,即四分涂料,六分施工,由此可见表面处的重要性,6.1.1除油,除油一般有几种办法:有机溶剂除油、化学除油、电化学除油和乳化清洗除油。最常用的是化学除油和有机溶剂除油。化学除油利用油脂在碱性介质中发生皂化作用,分别将皂化油污除去,因此,也叫热碱除油法,这种除油效果最好。有机溶剂除油是利用溶剂对油脂的溶解作用而清除油污的办法,只适用于轻度油污的工件。常用汽油、丙酮、苯类等溶剂。溶剂毒性大,易于着火,除油不太干净。,6.1.2除锈(主要指黑色金属),除锈有几种方法:手工除锈、机械除锈、喷射除锈、化学除锈等。前三种除锈效果一般不佳,如果物件面积较大,很难清除干净。化学除锈利用锈的氧化物与酸溶液发生化学反应,将表面锈层溶解、剥离以达到除锈的目的,所以又称"酸洗"除锈。表面除锈的好坏,对涂层的耐久性影响很大。瑞典科学家曾做过大规模曝晒实际试验,试验结果表明,除锈好坏可使涂膜耐用年数相差4倍以上。,EDTA除锈法,在分析化学中,常常要用螯合剂作为滴定液来检验各种金属离子的含量,螯合剂性质和作用恰好符合我们要寻找的除锈剂的要求。它可以与金属离子反应生成能溶于水的螯合物。螯合物又称为内配合物,是由中心离子和多基配体配合而成的具有环状结构的配合物。在螯合物的分子中,配体好似螃蟹的螯钳一样钳牢中心离子,故形象地称为螯合物。螯合物中心原子和配位体数目之比称配合比。螯合物的稳定性较高,很少有逐级离解的现象。,目前,应用最广泛的一类螯合剂是乙二胺四乙酸及其盐,简称为EDTA,分子量为292.2,它是一种四元酸,因其在水中的溶解度不大,故常用其二钠盐或四钠盐。在它们的分子中有六个配位原子,两个N原子和四个O原子。它可以与绝大多数的金属离子形成螯合物,螯合物中心离子的配位数为6,它包括五个五原子环,具有特殊的稳定性,很难发生水解现象。,因为EDTA不易溶于水,尤其是冷水,但易溶于氨水,所以我们通常以5%氨水作为溶剂来溶解EDTA。它除了具有一般的有机酸清洗剂的特点外,还有下述特点:(1)对氧化铁、铜、铝垢类沉积物以及钙、镁垢类都有较强的去除能力。(2) 清洗液的浓度较低,清洗时间短,浓度在6%-10%便可达到很好的效果,而且对金属的腐蚀较小。(3)洗后,在金属的表面生成配合物的保护膜,而且这种保护膜是单分子的保护膜 ,不会对换热产生影响,这样就做到了清洗和预膜一次完成,不用再另外进行钝化处理。(4)清洗时的装置较简单,成本低。 ? ? ? 由于EDTA有以上这些优点,近年来被广泛地用于各种工业清洗中 。目前,国内对EDTA清洗工艺大都采用“协调EDTA法”即以PH值为5~6的钠盐形式进行清洗。,6.1.3 磷化处理(黑色金属)、阳极氧化处理(铝及其合金),工件表面在除油、除锈后,一般不能立即涂漆,为防止重新生锈和提高涂膜的附着力,在条件允许的情况下,常通过一定的化学处理,使基材表面形成一层保护性的薄膜,常用的有氧化、磷化等方法。对于黑色金属,这一工序很重要,一般不能轻易省略,因为氧化膜和磷化膜也有防腐的作用。一般磷化有高温磷化、中温磷化和低温磷化,前两种磷化效果较好,磷化后所形成的磷酸锌盐磷化膜是针状结晶,可增强涂膜和金属的附着力,而切还有很好的耐腐和耐热性,磷化以后若防腐要求很严格,还需进行钝化处理,一般用铬酸盐溶液处理,也称铬化,主要是封闭磷化层的孔隙,使磷化层中裸露的部分钝化,以抑制残余的磷化加速剂的腐蚀作用,进一步增强防护能力。磷化完成以后,应按照国标GB6807-86对磷化膜质量进行检测。一般防腐的失效大多是由于磷化膜不合格所造成。对于铝及其合金材料,除油、除锈后,应立即进行阳极氧化处理。,6.3 涂料的选用,如前所述,防护涂料的品种很多,性能各异,被保护的对象多种多样,使用条件各不相同。总之没有"万能涂料"可以适应各种用途。因此,选择涂料是十分重要的。但是,一种优异的防腐蚀涂料必须具备以下特征:,(1)耐腐蚀性能好 所谓涂料的耐腐蚀性是指其固化涂层对它所接触的腐蚀介质(如水、酸碱、盐、各种化学药品、废液、化工气体等),在物理性质和化学性质方面都是稳定的,即不被腐蚀介质溶胀、溶解,也不被腐蚀介质所破坏、分解,不和腐蚀介质发生有害的化学反应。 (2)透气性和渗水性要小 ?涂层一般都有一定的透气性和渗水性,为此必须选用透气性小的成膜物质和屏蔽作用大的涂料。 ?(3)要有良好的附着力和一定的机械强度 涂膜能否牢固地附着在金属基体上,是其能否发挥防腐作用的关键因素之一;除此之外,固化涂膜还应具有一定的物理机械强度,以承受在工作条件下的应力。,(4)涂料成本和涂装费用低在一般情况下,涂装的保护费用要低于其它的保护方法。施工费用高于涂料本身的费用。(5)室处用涂料要有好的耐候性,要耐高低温、日晒、风、雨的考验。总之,实际中往往会出现这样的情况,某一涂料品种耐腐蚀性能很好,但对基材附着力和机械性能不佳而无法使用。为了解决耐腐蚀性能和机械性能之间的矛盾,常常采用几种涂料复配的方法。我们综合考虑各种因素,把底漆选为环氧富锌漆,中间漆选用环氧云铁漆,面漆则选用耐候性较好的氟碳漆。,7 涂装作业,在前面各工序完成并检验合格后,就可以进行涂装作业。随着涂装技术的进步和涂料新品种的涂装要求,目前已有十余种涂装方法。例如:刷涂、浸涂、淋涂、辊涂、空气喷涂、高压无气喷涂、静电喷涂、电泳涂装、自泳涂装、粉末硫化床涂装等等。每种方法各有特点和一定的适用范围,应根据涂装对象、技术要求、涂装设备条件和工艺环境等情况,正确地选用合适的涂装方法,才能收到涂装质量好、效率高、成本低的效果。涂料被涂覆在物体表面上,由湿膜或干粉堆积膜转化为连续的固体膜的过程需要干燥或固化。一般干燥的方式有三种,自然干燥、加热干燥和高能辐射干燥。自然干燥对环境要求比较严格,尤其温度和湿度。一般情况下,涂装的温度应控制在15~30℃,湿度在65%以下为宜,并尽可能避免阴雨天施工。,调漆:按说明书要求比例将主漆与固化剂混合后(注:不可加多固化剂),加适量稀释剂(根据气候、温度调整粘度,一般为5:1~4:1),有条件要用80目滤网过滤,并且必须在4小时内用完,否则混合料会胶化变质,影响其封闭效果及附着力。 ? ?喷涂:喷涂时推存使用的喷枪型号为W—71等,喷涂时要注意每一遍的漆膜厚度,环氧富锌底漆每层的干膜厚度要达到50微米以上(0.5Kg/米2),环氧云铁中间漆每层的干膜厚度也要达到50微米以上(0.16Kg/米2),氟碳面漆的每层干膜厚度要达到40微米以上(0.15Kg/米2)。每种漆的施工遍数都要达到二遍。,干燥:时间至少15小时以上。 ? 打磨:施工的遍与遍间要进行打磨,使用600~800目细砂纸打磨。砂磨时用力不能太重,以免将底漆涂膜磨穿,但必须认真彻底。否则,面漆喷涂后,将无法得到平滑的涂膜,甚至会出现光泽明暗不均匀(发花)现象。 ? ?除尘:打磨后必须用抹布除尘(用喷枪吹风达不到要求),如果除尘不彻底,面漆施工后将无法得到平滑的涂膜,会出现颗粒。,施工要求:喷完后,颜色均匀,光泽一致。砂磨及除尘后,涂膜表面光滑,无粉尘及各种污渣。腻子层表面有一层厚约260~280μm厚的涂膜,无漏喷现象,注意事项,a、施工温度0-35℃,基面温度最好不低于5℃。温度过低,化学反应速度缓慢,强度、硬度达到时间过长,甚至受到影响;温度过高,稀释剂容易挥发,使体系缺乏反应所必需的介质,易粉化。 b、材料贮存要注意防潮、防水、防太阳直射。 c、光泽一致,不允许流挂、漏涂。 d、每次配料量不宜过多,以免长时间静置,导致固化。 e、一定要使用专用专配套辅料,严禁用水、香蕉水、醇、汽油等。,f、在湿度65%以下,温度0-35℃为宜,切勿在以下条件下施工:雨、雪、雾、霜、大风,或相对湿度65%以上。 g、常温下涂装后的漆膜7天左右方可完全固化,建议不要提前使用。 h、安全措施及预防方法:保证良好通风,佩戴防护用具,沾污皮肤、眼睛。如有漆料溅入眼睛,请立即用清水冲洗并及时就医,施工环境严禁烟火,遵守国家及地方政府规定的安全法规。,修缮、清理、验收,工作面所有工序完成后,要做最后的检查,对有不完善、受污染、受破坏的地方进行修缮,将保护纸等清理干净,清理现场卫生,继续做好保护工作;准备交工验收。防腐涂层厚度一般最少不低于200微米,厚度要均匀、连续完整、无针孔。交工前要用测厚仪和电火花检漏仪检查,可参照中国石油天然气行业标准SY/T0447-96检查验收。,

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