100防腐蝕表面層技術(shù)課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),金屬鍍層防護(hù)技術(shù),1,金屬表面轉(zhuǎn)化層技術(shù),2,非金屬覆蓋層,3,10,防腐蝕表面層技術(shù),熱噴涂技術(shù),4,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以下因素：,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),一定厚度和均勻性覆蓋層保護(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?gòu)?fù)合板,陽(yáng)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(shí)性防銹層,10.1,金屬鍍層防護(hù)技術(shù),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(yáng)極，能夠?qū)w金屬起到陰極保護(hù)作用。

陽(yáng)極性覆層常用作防護(hù)性覆層電解質(zhì)溶液,鋅,鋼,鋅腐蝕,一、陽(yáng)極性覆層,二、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(wú)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(duì)的，當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，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,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?nèi)?、幾種金屬鍍層技術(shù)簡(jiǎn)介,1,、電鍍,電鍍優(yōu)點(diǎn),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,(NiSO,4,),的溶液中作為陰極，金屬鎳板作為陽(yáng)極，接通直流電源后在制件上就會(huì)沉積出金屬鍍鎳層電鍍?cè)?在陽(yáng)極上的反應(yīng)為：,Ni,2eNi,2+,(,陰極溶解,),4OH,4e2H,2,O+O,2,2Cl-,2eCl,2,在陰極上的反應(yīng)為：,Ni,2+,+2eNi(,形成鍍層,),2H,+,+2eH,2,鍍液的組成,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(gè)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(guó)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(duì)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(duì)人類無(wú)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,4),鍍銅,鉻在大氣中能長(zhǎng)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,2.,化學(xué)鍍(也稱為“無(wú)電鍍”),化學(xué)鍍是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，利用強(qiáng)還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。

化學(xué)鍍常用溶液：化學(xué)鍍銀、,鍍鎳、鍍銅、,鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等化學(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(wú)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(shí)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)3.,熱浸鍍層,將工件浸入熔融的液態(tài)鍍層金屬中，經(jīng)短時(shí)間取出，便形成金屬覆層這種施工方法最古老，簡(jiǎn)單，但難以控制覆層厚度，操作時(shí)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、鉛錫合金等滲 鍍,手表表面的金屬鍍層,熱浸有花鍍鋅板,熱浸鍍鋅鋼卷板,電鍍亞克力鉆,熱噴鍍,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,m M +n A,Z-,=,M,m,A,n,+,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(yáng)極氧化或陽(yáng)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。

10.2,金屬表面轉(zhuǎn)化層技術(shù),1.,鋁的陽(yáng)極(氧)化,鋁是易鈍化金屬，表面有天然氧化物膜，但只有0.020.14微米厚，經(jīng)陽(yáng)極化處理可使氧化膜增厚至2030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(yáng)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，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說明：,陽(yáng)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(yáng)極，在制件表面上形成與基體牢固結(jié)合 的防蝕氧化膜層陽(yáng)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陽(yáng)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、著色和封閉等處理陽(yáng)極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍(lán)色、綠色、金黃 色和茶色等封閉處理：,不管是著色或不著色的陽(yáng)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(90100,C),鎳鹽和鈷鹽溶液封閉,重鉻酸鹽溶液封閉等,孔膜層,密膜層,鋁,水合氧化鋁,膜孔,未封閉 已封閉,鋁的陽(yáng)極化膜結(jié)構(gòu)示意,2.,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非金屬涂層在化工防腐中普遍應(yīng)用特點(diǎn),施工簡(jiǎn)便,適應(yīng)性廣,重涂容易,成本、施工費(fèi)用低有機(jī)涂料,最重要非金屬涂覆層，利用有機(jī)涂料的膠粘性和粘附性，在表面固化成薄覆蓋層，使金屬,(,材料,),與腐蝕環(huán)境隔離而起到防腐，發(fā)展迅猛10.3,非金屬覆蓋層,1.,涂層保護(hù)機(jī)理,阻擋作用,高聚物結(jié)構(gòu)間隙平均直徑,10,4,10,6,mm,而,H,2,O,O,2,分子直徑為幾個(gè)埃,涂料應(yīng)選用結(jié)構(gòu)致密成膜物質(zhì)和屏蔽大固體填料，增加涂覆層數(shù)和厚度,厚度為,0.3,0.4mm,時(shí),抗?jié)B大為提高電化學(xué)保護(hù),涂料內(nèi)活性填料如鋅電位較負(fù),可起犧牲陽(yáng)極保護(hù)作用,而鋅腐蝕產(chǎn)物又可填塞空隙,腐蝕下降緩蝕作用,涂料內(nèi)組分如紅丹,鉻鋅黃使金屬鈍化,或具緩蝕劑作用2.,涂層破壞形式,涂層存在各種缺陷,引起金屬局部腐蝕,導(dǎo)致涂層鼓泡、剝離、脫落等腐蝕破壞：,涂層下殘堿,殘鹽或氧化物等使腐蝕發(fā)生而導(dǎo)致涂層脫落,;,介質(zhì)滲透到涂層下,引起濃差電池,腐蝕使涂層破壞,;,涂層受水浸漬后吸收水分，體積增加,內(nèi)應(yīng)力使涂層鼓泡,;,光照、溫度、化學(xué)介質(zhì)、磨損、機(jī)械損傷等引起涂層本身的破壞,;,施工不當(dāng)而引起的破壞。

涂料,主成膜物質(zhì),輔成膜物質(zhì),次成膜物質(zhì)（填料）,油料和樹脂,半干性油,干性油,天然,/,合成樹脂,固化劑固化,氧與油料不飽和雙鍵聚合而固化,溶劑揮發(fā)固化,聚乙烯、聚過氯乙烯等,環(huán)氧、酚醛、呋喃、聚脂等,著色顏料,防銹顏料,紅丹,(Pb,3,O,4,),、,鋅鉻黃、鋅粉、磷酸鹽等,體質(zhì)顏料（,Fe,2,O,3,、,鋁粉、有機(jī)鉻酸鹽等）各種溶劑、稀釋劑、催干劑、固化劑、防霧劑、增塑劑、觸變劑、緩蝕劑等3.,涂料的組成,4.,常用涂料,(,油漆,),磁漆,(,樹脂漆,),：用清漆與著色顏料調(diào)配的色漆，有酚醛磁漆、,醇酸磁漆等清漆：不含顏料的透明漆，由樹脂、溶劑及催干劑制成的 涂料厚漆：由干性油、顏料混合而成的涂料使用時(shí)用清油調(diào)到合 適粘度該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現(xiàn)象,調(diào)合漆：已調(diào)制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性 調(diào)和漆和磁性調(diào)和漆兩種膩?zhàn)樱河筛鞣N填料加入少量漆料配制的糊狀物主要用于底漆 前，使基體表面平整烘漆,(,烤漆,),：涂于基體后需經(jīng)烘烤才能干燥成膜的漆水溶漆、乳膠漆：可用水作稀釋劑的涂料水溶漆是以水溶性 樹脂為主要成分的漆；乳膠漆是以乳膠,(,合成樹脂,),為主要成分 的漆。

大漆,(,天然漆,),：特點(diǎn)是漆膜耐久性、耐酸性、耐油性、耐水性、光澤性均較好底漆：直接涂于基體表面作為面漆基礎(chǔ)的涂料，有環(huán)氧底漆、酚醛底漆等5.,涂料合理選用,介質(zhì)環(huán)境,環(huán)境條件與涂料適用范圍一致,考慮環(huán)境介質(zhì)酸堿性、氧化性、腐蝕性、溫度、光照等表面性質(zhì),針對(duì)不同保護(hù)對(duì)象基體性質(zhì),選擇不同保護(hù)特性、粘合能力涂料如酸固化涂料不能涂覆在易被酸腐蝕的鋼鐵表面，紅丹不能用于鋁、鋅表面工程要求,主要是針對(duì)保護(hù)要求年限、投資額等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)加以綜合參考涂料性能合理配套,重要，如用環(huán)氧基涂料等粘附性好的涂料作底漆，用磷化底漆作過渡中間層，聚乙烯類作面漆等合理配套可獲的具有互補(bǔ)型、功能型，保護(hù)效果優(yōu)良的涂層膩?zhàn)訉?填平，環(huán)氧,+,填料,Fe,底層,(,環(huán)氧,).,附著力強(qiáng),熱膨脹系數(shù)小,增強(qiáng)層,多層玻璃織物,樹脂浸潤(rùn),面層,致密,抗?jié)B,耐蝕,耐磨,陰極保護(hù),+,表面涂覆,表面涂覆,本身缺陷：微孔、結(jié)構(gòu),施工,/,服役過程,-,老化,/,開裂,/,損傷,電化學(xué)保護(hù),電流大,/,極化難,6.,聯(lián)合保護(hù),降低電耗，縮短極化時(shí)間,改善電流分布,/,分散能力,雙重保護(hù)，安全可靠,聯(lián)合保護(hù)優(yōu)點(diǎn),1,電化學(xué)極化有利緩蝕劑成膜,如：黃銅表面形成,-,FeOOH,-,FeOOH,穩(wěn)定，耐腐蝕,2,表面電荷的調(diào)整，有利于緩蝕劑吸附作用,陰極保護(hù),+,緩蝕劑 協(xié)同作用,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,10.4,熱噴涂技術(shù),說明：,噴涂的涂層厚度為幾十微米至數(shù)毫米噴涂熱源可用燃?xì)饣鹧?、電弧、等離子弧或激光束等噴涂材料可為金屬、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2,熱噴涂的特點(diǎn),生產(chǎn)效率高每小時(shí)噴涂材料重量從幾千克到幾十千克，沉 積效率很高工藝靈活，適用范圍廣熱噴涂施工對(duì)象可大可小，小的可到,10mm,內(nèi)孔，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(chǎng)作業(yè)；可整體噴涂，也可以局部噴涂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)性能工件應(yīng)力變形小基體可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應(yīng)力 變形很小3,熱噴涂的應(yīng)用,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。