金屬防腐蝕技術(shù)進(jìn)展

金 屬 防 腐 蝕 技 術(shù) 及 其 進(jìn) 展 參 考 書魏 寶 明 . 金 屬 腐 蝕 理 論 及 應(yīng) 用 . 北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社肖 紀(jì) 美 ， 曹 楚 南 . 材 料 腐 蝕 學(xué) 原 理 . 北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 ，2002 柯 偉 . 中 國(guó) 腐 蝕 調(diào) 查 報(bào) 告 . 北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 ， 2003曹 楚 南 . 腐 蝕 電 化 學(xué) 原 理 .北 京 ： 化 學(xué) 工 業(yè) 出 版 社 國(guó) 內(nèi) 主 要 專 業(yè) 雜 志中 國(guó) 腐 蝕 與 防 護(hù) 學(xué) 報(bào)腐 蝕 與 防 護(hù)腐 蝕 科 學(xué) 與 防 護(hù) 技 術(shù)材 料 保 護(hù)電 化 學(xué)中 國(guó) 電 力華 東 電 力 國(guó) 外 主 要 專 業(yè) 雜 志 Corrosion Science SCI、 EI收 錄 Corrosion SCI收 錄 Material Performance SCIE、 EI收 錄 Corrosion Engineering Science And Technology SCIE收 錄 Corrosion Prevention & Control SCIE、 EI收 錄 Corrosion Reviews SCIE、 EI收 錄 國(guó) 外 主 要 專 業(yè) 雜 志 Electrochimica Acta SCI、 EI收 錄 Journal of the Electrochemical Society SCI、 EI收 錄 Journal of Electroanalytical Chemistry SCI 、 EI收 錄 Journal of Applied Electrochemistry SCIE、 EI收 錄 Electrochemistry SCI 收 錄 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)1.腐 蝕 的 定 義 定 義 ： 材 料 和 周 圍 環(huán) 境 發(fā) 生 化 學(xué) 或 電 化 學(xué) 的 作 用 而 破 壞 的 現(xiàn) 象 腐 蝕 體 系 ： 材 料 +環(huán) 境 介 質(zhì) 材 料 ： 金 屬 、 非 金 屬 通 常 還 是 指 金 屬 的 腐 蝕 2.金 屬 的 腐 蝕 過(guò) 程一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)( )( ) ( )冶 煉 吸 熱腐 蝕 放 熱礦 石 金 屬 自 由 能 高( )( )冶 煉 吸 熱2 3 腐 蝕 放 熱赤 礦 石 (Fe O ) 鐵 (Fe)金 屬 的 腐 蝕 過(guò) 程 就 是 就 是 金 屬 （ Fe） 回 復(fù) 到 它 的 自 然 界存 在 狀 態(tài) （ 礦 石 ） 的 過(guò) 程 金 屬 腐 蝕 過(guò) 程 影 響 因 素 ：一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)金 屬 材 料 ： 組 成 、 結(jié) 構(gòu) 、 力 學(xué) 性 質(zhì) 、 表 面 狀 態(tài) 等腐 蝕 介 質(zhì) ： 成 分 、 濃 度 、 溫 度 、 壓 力 等防 止 金 屬 腐 蝕 思 路 ：材 料 ： 提 高 材 料 耐 蝕 性 能 冶 煉 工 藝 、 表 面 處 理 選 用 耐 蝕 材 料介 質(zhì) ： 減 少 介 質(zhì) 的 侵 蝕 性 3. 金 屬 腐 蝕 的 分 類一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 按 腐 蝕 環(huán) 境 分 類 ：化 學(xué) 介 質(zhì) 腐 蝕大 氣 腐 蝕海 水 腐 蝕土 壤 腐 蝕 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 按 腐 蝕 機(jī) 理 分 類 ：電 化 學(xué) 腐 蝕 ： 金 屬 表 面 與 離 子 導(dǎo) 電 的 介 質(zhì) 因 發(fā) 生 點(diǎn) 化 學(xué) 作 用 而 破 壞 特 點(diǎn) ： 包 括 陽(yáng) 極 反 應(yīng) 和 陰 極 反 應(yīng) ， 有 電 流 產(chǎn) 生化 學(xué) 腐 蝕 ： 金 屬 與 非 電 解 質(zhì) 直 接 發(fā) 生 純 化 學(xué) 作 用 而 引 起 的 破 壞 特 點(diǎn) ： 無(wú) 電 流 產(chǎn) 生 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 按 腐 蝕 形 態(tài) 分 類 ：全 面 腐 蝕 ： 金 屬 腐 蝕 在 整 個(gè) 金 屬 表 面 進(jìn) 行局 部 腐 蝕 ： 腐 蝕 主 要 其 中 在 金 屬 表 面 某 一 區(qū) 域 類 型 ： 點(diǎn) 蝕 、 縫 隙 腐 蝕 、 電 偶 腐 蝕 、 晶 間 腐 蝕 、 應(yīng) 力 腐 蝕 破 裂 、 選 擇 性 腐 蝕 、 磨 損 腐 蝕 、 氫 脆 等 其 它 分 類 方 法 ： 按 腐 蝕 溫 度 分 類 按 腐 蝕 介 質(zhì) 分 類 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)4. 腐 蝕 損 失 及 防 腐 蝕 重 要 性腐 蝕 損 失 ： 金 屬 材 料 損 失 金 屬 結(jié) 構(gòu) 的 破 壞 間 接 損 失 難 以 估 計(jì)各 國(guó) 腐 蝕 損 失 情 況 ： 平 均 占 GNP的 24% 美 國(guó) ： 1992年 1700億 美 元 ； 2000年 2760億 美 元 中 國(guó) ： 2000年 約 5000億 元 人 民 幣 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)腐 蝕 較 突 出 行 業(yè) ： 化 學(xué) 工 業(yè) 交 通 部 門 船 舶 各 類 車 輛 建 筑 部 門 能 源 部 門 機(jī) 械 工 業(yè) 火 電 廠 熱 力 設(shè) 備 腐 蝕 情 況 ： 鍋 爐 腐 蝕 汽 輪 機(jī) 腐 蝕 凝 汽 器 銅 管 腐 蝕 等 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)5. 金 屬 腐 蝕 速 度 表 示 方 法 重 量 指 標(biāo) 0 1m mv At 2 0m mv At v -： 失 重 指 標(biāo) g/(m2h)v +： 增 重 指 標(biāo) g/(m2h)m0 ： 金 屬 試 件 初 始 重 量 gm1 ： 清 除 腐 蝕 產(chǎn) 物 后 金 屬 試 件 重 量 gm2 ： 帶 有 腐 蝕 產(chǎn) 物 金 屬 試 件 重 量 gA： 金 屬 試 件 表 面 積 m2t： 腐 蝕 進(jìn) 行 的 時(shí) 間 h 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 厚 度 指 標(biāo)8.76L vv vL： 厚 度 指 標(biāo) mm/av -： 失 重 指 標(biāo) g/(m2h) ： 金 屬 密 度 g/cm3 電 流 指 標(biāo) 426.8 10 nvi M i： 腐 蝕 電 流 密 度 A/cm2n： 反 應(yīng) 物 質(zhì) 得 失 電 子 數(shù)M： 反 應(yīng) 物 質(zhì) 摩 爾 質(zhì) 量 g/mol 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)6. 電 化 學(xué) 腐 蝕 傾 向 的 判 斷 （ 1） 腐 蝕 反 應(yīng) 自 由 能 變 化 與 腐 蝕 傾 向 根 據(jù) 熱 力 學(xué) 第 二 點(diǎn) 定 律 對(duì) 過(guò) 程 進(jìn) 行 的 方 向 判 斷mA nB pC qD 對(duì) 任 意 反 應(yīng)反 應(yīng) 平 衡 條 件 ：對(duì) 自 發(fā) 反 應(yīng) ：反 應(yīng) 不 能 自 發(fā) 進(jìn) 行 ： ,( ) 0T PG ,( ) 0T PG ,( ) 0T PG 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)對(duì) 腐 蝕 反 應(yīng) ：腐 蝕 反 應(yīng) 可 能 發(fā) 生G負(fù) 值 越 大 ， 金 屬 越 不 穩(wěn) 定,( ) 0T PG ,( ) 0T PG 腐 蝕 反 應(yīng) 不 可 能 發(fā) 生G正 值 越 大 ， 金 屬 越 穩(wěn) 定 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 2） 電 極 電 位 與 腐 蝕 傾 向 G nFE o o 1 2( )o oe eG nFE nF 1 2o oe e 時(shí) ， 電 極 2在 電 池 反 應(yīng) 中 為 陽(yáng) 極 發(fā) 生 氧 化 反 應(yīng) ， 被 腐 蝕 判 斷 ： 當(dāng) M o 時(shí)金 屬 M可 以 被 體 系 中 的 氧 化 劑 O腐 蝕 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 2 2Fe Fe e 陽(yáng) 極 反 應(yīng) 22 2H e H 陰 極 反 應(yīng) 2 22Fe H Fe H 總 反 應(yīng) 7. 腐 蝕 原 電 池 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)金 屬 發(fā) 生 腐 蝕 必 要 條 件 ： 溶 液 中 存 在 可 以 將 金 屬 氧 化 成 離 子 或 化 合 物 的物 質(zhì) O， 它 與 金 屬 構(gòu) 成 熱 力 學(xué) 不 穩(wěn) 定 的 體 系 。 腐 蝕 原 電 池 ： 只 是 導(dǎo) 致 金 屬 材 料 破 壞 而 不 能 對(duì) 外 界 作 有 用 功 的 短 路 原 電 池 基 本 組 成 ： 陽(yáng) 極 、 陰 極 、 電 解 質(zhì) 溶 液 、 電 子 回 路 M o 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)8. 電 位 -pH 圖 電 位 pH 離 子 濃 度 腐 蝕 過(guò) 程 中 電 化 學(xué) 反 應(yīng) 通 式 2aO mH ne bR cH O 0.0591lg a mOo He e bRn 0.0591 0.0591lg ao Oe bR m pHn n 25 ， 1atm下 ： 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)Fe-H 2O體 系 的 電 位 -pH 圖 電 位 -pH 圖 的 應(yīng) 用簡(jiǎn) 化 的 電 位 -pH 圖 ：離 子 濃 度 取 10-6 mol/L 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)電 位 -pH 圖 應(yīng) 用 ：（ 1） 預(yù) 測(cè) 腐 蝕 的 可 能 性 及 其 類 型 （ 2） 判 斷 體 系 狀 態(tài)（ 3） 指 示 腐 蝕 控 制 的 途 徑 例 如 簡(jiǎn) 化 電 位 -pH 圖 中 A處 金 屬 的 腐 蝕 控 制 措 施 ：降 低 電 位 免 蝕 區(qū)升 高 電 位 鈍 化 區(qū) 升 高 溶 液 pH 鈍 化 區(qū) 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)9. 金 屬 電 化 學(xué) 腐 蝕 動(dòng) 力 學(xué) 原 理 熱 力 學(xué) 局 限 性 ： 只 能 判 斷 腐 蝕 傾 向 ， 不 能 反 映 腐 蝕 發(fā) 生 時(shí) 的 速 度 和 歷 程 腐 蝕 速 度 ： 由 腐 蝕 動(dòng) 力 學(xué) 決 定 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 1） 極 化 極 化 現(xiàn) 象 電 路 斷 開 ： ,0 0.18VCu ,0 1.10VZn 電 路 接 通 ： max 2500AI 40AI 穩(wěn) 定預(yù) 測(cè) 接 通 后 電 流 ：Cu,0 ,0 2500AZnI R 銅 鋅 腐 蝕 原 電 池 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)原 因 ： 腐 蝕 原 電 池 兩 極 電 位 發(fā) 生 變 化1.01VCu 1.02VZn 陽(yáng) 極 極 化陰 極 極 化原 電 池 極 化 作 用 ： 由 于 通 過(guò) 電 流 引 起 的 原 電 池 兩 極 間 電 位 差 減 小 并 因 而 引 起 電 池 工 作 電 流 強(qiáng) 度 降 低 的 現(xiàn) 象舉 例 ： 手 電 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)極 化 的 有 益 作 用 ： 降 低 金 屬 的 電 化 學(xué) 腐 蝕 速 度陽(yáng) 極 極 化 電 流 （ +）陰 極 極 化 電 流 （ -）去 極 化 作 用 ： 消 除 或 減 弱 電 極 極 化 作 用 的 過(guò) 程去 極 化 劑 ： 能 減 少 電 極 極 化 的 物 質(zhì)例 如 ： 鍋 爐 給 水 中 的 溶 解 氧 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 2） 極 化 曲 線陽(yáng) 極 極 化 曲 線陰 極 極 化 曲 線極 化 值真 實(shí) 極 化 率平 均 極 化 率電 極 電 位 與 極 化 電 流 的 關(guān) 系 曲 線 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 3） 極 化 原 因 和 類 型 電 極 反 應(yīng) 步 驟 ： 一 個(gè) 電 極 反 應(yīng) 至 少 需 包 括 如 下 連 續(xù) 步 驟 ： (1) 液 相 傳 質(zhì) ： 溶 液 中 的 反 應(yīng) 物 向 電 極 界 面 遷 移 。 (2) 電 子 轉(zhuǎn) 移 (放 電 )： 反 應(yīng) 物 在 電 極 界 面 上 發(fā) 生 電 化 學(xué) 反 應(yīng) ， 放 出 電 子 (氧 化 )或 得 到 電 子 (還 原 )， 轉(zhuǎn) 變 為 產(chǎn) 物 。 (3) 液 相 傳 質(zhì) 或 新 相 生 成 ： 產(chǎn) 物 如 果 是 離 子 ， 向 溶 液 內(nèi) 部 遷 移 ； 如 果 是 固 體 或 氣 體 ， 則 有 新 相 生 成 。 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 速 度 控 制 步 驟在 穩(wěn) 態(tài) 條 件 下 ， 各 步 驟 的 速 度 應(yīng) 相 等 ， 其 中 阻 力 最 大 的 步 驟決 定 了 整 個(gè) 電 極 反 應(yīng) 的 速 度 ， 稱 為 速 度 控 制 步 驟 ， 簡(jiǎn) 記 為 RDS。 極 化 的 原 因在 于 電 極 反 應(yīng) 的 各 個(gè) 步 驟 存 在 的 阻 力電 極 反 應(yīng) 要 達(dá) 到 一 定 的 (凈 )速 度 ， 就 需 要 一 定 的 推 動(dòng) 力 ， 過(guò)電 位 就 表 現(xiàn) 為 推 動(dòng) 力 。 電 位 偏 離 平 衡 電 位 愈 遠(yuǎn) ， 推 動(dòng) 力 愈 大 ，因 而 電 極 反 應(yīng) 速 度 愈 大 。 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 極 化 類 型u 活 化 極 化 電 子 轉(zhuǎn) 移 步 驟 的 阻 力 所 造 成 的 極 化 又 稱 做 電 化 學(xué) 極 化u 濃 度 極 化 液 相 傳 質(zhì) 步 驟 的 阻 力 所 造 成 的 極 化 又 稱 做 濃 差 極 化 。 u 電 阻 極 化 ： 歐 姆 電 位 降 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)（ 4） 理 想 極 化 曲 線 與 實(shí) 測(cè) 極 化 曲 線 理 想 極 化 曲 線 ：在 理 想 電 極 上 得 到 的 極 化 曲 線eMA: 理 想 陽(yáng) 極 極 化 曲 線 eCC: 理 想 陰 極 極 化 曲 線理 想 極 化 曲 線 特 點(diǎn) 一 、 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 礎(chǔ) 知 識(shí)實(shí) 測(cè) 極 化 曲 線用 實(shí) 驗(yàn) 方 法 測(cè) 定 得 到 的 極 化 曲 線起 點(diǎn) ： corr corr A: 實(shí) 測(cè) 陽(yáng) 極 極 化 曲 線 corr C: 實(shí) 測(cè) 陰 極 極 化 曲 線為 什 么 用 實(shí) 驗(yàn) 方 法 只 能 測(cè) 定得 到 實(shí) 測(cè) 極 化 曲 線 ？ 1.提 高 金 屬 材 料 本 身 的 耐 蝕 性 能（ 1） 提 高 材 料 的 熱 力 學(xué) 穩(wěn) 定 性（ 2） 增 大 陰 極 控 制途 徑 ： 合 金 化減 少 合 金 中 陰 極 區(qū) 的 面 積 如 ： 去 陰 極 性 雜 質(zhì) C、 S等加 入 能 增 大 陰 極 反 應(yīng) 過(guò) 電 位 的 元 素例 如 ： Zn中 加 入 Hg， 可 使 析 氫 過(guò) 電 位 增 大（ 3） 增 大 陽(yáng) 極 控 制提 高 合 金 的 鈍 化 能 力 鋼 鐵 不 銹 鋼二 、 金 屬 防 腐 蝕 基 本 原 理 2.改 變 環(huán) 境（ 1） 去 除 環(huán) 境 中 的 侵 蝕 性 物 質(zhì)O2、 H+、 Cl-、 S2-等（ 2） 加 入 緩 蝕 劑（ 3） 改 變 其 它 條 件溫 度 、 流 速 、 應(yīng) 力O2和 流 速 在 腐 蝕 和 防 護(hù) 中 的 雙 重 作 用二 、 金 屬 防 腐 蝕 基 本 原 理 3.從 電 化 學(xué) 角 度 進(jìn) 行 保 護(hù)（ 1） 陰 極 保 護(hù)（ 2） 陽(yáng) 極 保 護(hù)4.使 材 料 與 腐 蝕 介 質(zhì) 隔 開（ 1） 非 金 屬 涂 層 （ 涂 料 ）重 防 腐 涂 料 （ 2） 襯 里玻 璃 鋼 襯 里 、 橡 膠 襯 里 、 磚 板 襯 里 （ 3） 暫 時(shí) 性 防 護(hù)暫 時(shí) 性 防 銹 三 大 材 料 ： 防 銹 油 脂 、 氣 相 防 銹 材 料 、 可 剝 性 塑 料 二 、 金 屬 防 腐 蝕 基 本 原 理 5.改 進(jìn) 設(shè) 計(jì)通 過(guò) 合 理 的 設(shè) 計(jì) 防 腐防 腐 蝕 設(shè) 計(jì) 基 本 內(nèi) 容 ：（ 1） 材 料 的 選 擇 及 其 加 工 制 造 工 藝 的 規(guī) 定 （ 2） 防 腐 蝕 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 與 強(qiáng) 度 設(shè) 計(jì) （ 3） 防 腐 蝕 方 法 的 選 擇 與 設(shè) 計(jì) （ 4） 設(shè) 備 預(yù) 期 壽 命 概 率 和 可 靠 性 分 析 例 如 ：防 縫 隙 腐 蝕 設(shè) 計(jì)防 電 偶 腐 蝕 設(shè) 計(jì) 選 材 、 絕 緣改 變 連 接 方 式二 、 金 屬 防 腐 蝕 基 本 原 理 1.合 理 選 材依 據(jù) ：a) 設(shè) 備 工 藝 條 件 及 其 生 產(chǎn) 中 可 能 發(fā) 生 的 變 化b） 材 料 的 結(jié) 構(gòu) 、 性 質(zhì) 及 其 使 用 中 可 能 發(fā) 生 的 變 化（ 1） 首 先 考 慮 介 質(zhì) 的 性 質(zhì) 、 溫 度 和 壓 力介 質(zhì) 的 性 質(zhì) ： 氧 化 還 原 性 、 濃 度 、 雜 質(zhì) 、 導(dǎo) 電 性 、 pH、 產(chǎn) 物 等例 如 ： HNO3 氧 化 性 酸可 采 用 在 氧 化 性 酸 中 鈍 化 的 材 料不 銹 鋼 ， 鋁 、 鈦 及 其 合 金HCl 還 原 性 酸 可 采 用 非 金 屬 耐 蝕 材 料 三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 （ 2） 考 慮 設(shè) 備 用 途 、 工 藝 過(guò) 程 及 其 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 特 點(diǎn)例 如 ： 泵 用 材 料 良 好 鑄 造 性 能 和 抗 磨 損 性 能高 溫 爐 良 好 的 耐 熱 性 能（ 3） 考 慮 環(huán) 境 對(duì) 材 料 的 腐 蝕 以 及 產(chǎn) 品 特 殊 要 求例 如 ： 醫(yī) 藥 、 食 品 工 業(yè) 不 選 用 有 毒 材 料可 選 用 ： 不 銹 鋼 、 鈦 、 搪 瓷 及 其 它 非 金 屬 材 料（ 4） 考 慮 材 料 的 性 能材 料 的 強(qiáng) 度 、 塑 性 、 加 工 工 藝 性 能 等例 如 ： 高 硅 鑄 鐵 耐 蝕 性 能 好 ， 但 又 硬 又 脆 ， 切 削 加 工 困 難 ， 限 制 了 它 的 使 用（ 5） 考 慮 材 料 的 價(jià) 格 和 來(lái) 源三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 2.介 質(zhì) 處 理 除 去 介 質(zhì) 中 的 有 害 成 分調(diào) 節(jié) pH降 低 氣 體 介 質(zhì) 中 的 水 分（ 1） 除 去 介 質(zhì) 中 的 有 害 成 分例 如 ： 鍋 爐 給 水 中 的 除 氧a） 熱 力 除 氧將 水 加 熱 到 沸 點(diǎn) ， 使 水 中 的 各 種 氣 體 解 析 出 來(lái)b） 化 學(xué) 除 氧 （ 輔 助 除 氧 ）化 學(xué) 藥 劑 ： N 2H4、 Na2SO3等N2H4作 用 ： 三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 （ 2） 調(diào) 節(jié) 介 質(zhì) 的 pH值Corrosion of steel as a function of water pH Potential-pH diagram of iron 三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 Corrosion of copper as a function of water pH Potential-pH diagram of copper pH=8.59.2， Fe、 Cu的 VL均 很 小可 通 過(guò) 控 制 水 的 pH值 來(lái) 減 緩 熱 力 設(shè) 備 的 腐 蝕 a） 加 氨 處 理 （ NH3）NH3 + H2O NH4OH需 嚴(yán) 格 控 制 NH3的 加 入 量 12mg/Lb） 加 胺 處 理 （ 有 機(jī) 胺 ）以 有 機(jī) 胺 代 替 氨 水常 用 的 有 機(jī) 胺 ： 嗎 啉 C4H9NO環(huán) 己 胺 C6H13N缺 點(diǎn) ： 藥 品 價(jià) 格 昂 貴（ 3） 降 低 氣 體 介 質(zhì) 中 的 水 分 除 濕氣 體 介 質(zhì) 中 ： 濕 度 V L除 濕 方 法 ： 干 燥 劑 吸 收 冷 凝 法 除 水 分 空 調(diào)提 高 氣 體 溫 度 ， 使 相 對(duì) 濕 度 降 低 三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 3.陰 極 保 護(hù)4.陽(yáng) 極 保 護(hù)5.緩 蝕 劑 防 腐6.涂 料 防 腐7.襯 里 防 腐8.金 屬 涂 層 保 護(hù)9.金 屬 表 面 處 理著 重 介 紹 ： 36三 、 常 用 的 防 腐 蝕 方 法 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用耐蝕材料： 金屬材料 高分子材料 無(wú)機(jī)非金屬材料 其中金屬材料仍是結(jié)構(gòu)材料的主體 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用1. 高性能耐蝕金屬材料 金屬及合金材料是結(jié)構(gòu)材料中的主體，其中鋼鐵占據(jù)主要地位第一擋耐蝕合金是最常見的材料，如304、3l6型等通用不銹鋼 耐溫、耐壓、耐氯離子性能較差第二檔耐蝕合金 20號(hào)合金 為高級(jí)不銹鋼，一般鉻含量為2024 ，鎳含量為3035% ，有一定含量的鉬和銅。耐氯離子性能提高，是硫酸、濃磷酸介質(zhì)中最好的耐蝕材料。第三擋耐蝕臺(tái)金 鎳基臺(tái)金 如哈氏合金c一276、因科尼爾(如625)、鈦、鈦合金及鋯材 耐蝕合金新品種：(1) 含鉬高的耐蝕合金 第二檔耐蝕合金 20號(hào)合金中鎳含量很高，為了降低成本，開發(fā)了含鉬含氮的超級(jí)奧氏體不銹鋼，鎳含量則從3035降低至1825 。 254SMo合金的耐蝕性比2o號(hào)合金更好，已近似于鎳基合金，用它制造氧化物條件下使用的換熱器時(shí)，可與鈦相媲美。四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（2）雙相不銹鋼： 通過(guò)控制鐵素體一奧氏體雙相不銹鋼化學(xué)成分與熱處理工藝，使之既具有奧氏體不銹鋼的優(yōu)良韌性和可焊接性，又具有鐵素體不銹鋼的高強(qiáng)度、抗氯離子應(yīng)力腐蝕的性能。 雙相不銹鋼通常含鐵素體4060 ，它比304、316型通用不銹鋼的鎳含量低如高鉻(30)、低鎳(8)雙相不銹鋼具有優(yōu)異的機(jī)械性能，腐蝕速度又很低。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（3）高純鐵素體不銹鋼 高純鐵素體不銹鋼含鉻量為1330 ，含碳量低于0.25 ，有些牌號(hào)還含鈦、鉬和鈮等元素，這類鋼一般不含鎳，較鉻、鎳不銹鋼價(jià)格低廉。 耐有機(jī)酸、還原性酸及氧化與還原性混酸，具有抗氯化物孔蝕和縫隙腐蝕性能。由于它是鐵素體組織，抗應(yīng)力腐蝕性能很高。 目前應(yīng)用最多的高純鐵素體不銹鋼是29-4C合金，主要用于制造處理氯化物溶液的熱交換器。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（4）鎳基合金 為進(jìn)一步提高鎳材料的耐蝕性能，在鎳基合金中主要加人鉬、鉻、銅和鐵等合金元素。在工業(yè)上許多苛刻的腐蝕環(huán)境中，鎳基合金常作為重要的結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用。常用的耐蝕鎳基合金為哈氏合金、因科尼爾合金及蒙及爾合金，這類合金具有優(yōu)異的耐濃硫酸、鹽酸和濃堿的性能。 目前，我國(guó)已能掌握鎳銅、鎳鉻、鎳鉬、鎳鉻鉬、鎳鉻鉬銅等近20種牌號(hào)的鎳基耐蝕合金的生產(chǎn)和使用技術(shù)。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（5）低合金鋼 低合金鋼是指合金元素小于3的碳鋼，因其成本低、綜合性能好，從而引起廣泛的重視，如16Mn、16MnCu具有良好的抗大氣、抗海水腐蝕性能。 著名的Cor-TemA鋼及我國(guó)自行研制的09CuPTtRe鋼，耐候性均比碳鋼高5倍以上 日本開發(fā)的Marilov鋼系列含微量Mo、Ca,、Nb，是目前綜合性能最佳的耐海水腐蝕鋼 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（6）鈦及鈦合金 鈦材自30多年前開始工業(yè)化應(yīng)用以來(lái)，由于它具有優(yōu)異的耐蝕性能和良好的機(jī)械加工性能，在工業(yè)中應(yīng)用日益廣泛，每年增長(zhǎng)率達(dá)17。 工業(yè)純鈦在許多介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性能，但它在還原性介質(zhì)中(如鹽酸、磷酸等酸中)的表面氧化膜容易遭到破壞，耐蝕性較差。 為了進(jìn)一步提高其耐蝕性，國(guó)外致力于研究鈦合金，并集中在鈦鈀、鈦鉬、鈦鎳和鈦鉭等合金。目前鈦材在化肥、氯堿、制鹽、海 水淡化、造紙、制藥等行業(yè)中應(yīng)用較多。 （ 7） 非 晶 態(tài) 合 金晶 態(tài) 材 料 ： 指 材 料 內(nèi) 部 的 原 子 排 列 遵 循 一 定 的 規(guī) 律 食 鹽 、 寶 石 等 非 晶 態(tài) 材 料 ： 內(nèi) 部 原 子 排 列 處 于 無(wú) 規(guī) 則 狀 態(tài) 木 材 、 紡 織 品 和 玻 璃 等 傳 統(tǒng) 金 屬 ： 內(nèi) 部 原 子 排 列 有 序 ， 都 屬 于 晶 態(tài) 材 料 又 稱 “ 金 屬 玻 璃 ” 、 “ 夢(mèng) 幻 合 金 ” Ag particle Zr_Co_5 非 晶 態(tài) 合 金 ： 原 子 排 列 長(zhǎng) 程 無(wú) 序 ， 無(wú) 晶 界 、 位 錯(cuò) 、 層 錯(cuò) 等 缺 陷 MnO晶 體 （ 非 晶 體 內(nèi) 部 原 子 排 列 ） （ 晶 體 的 原 子 排 列 ） 非 晶 態(tài) 合 金 的 制 備 ： 快 速 凝 固 的 工 藝 優(yōu) 異 性 能 ： 高 強(qiáng) 度 、 高 韌 性 、 優(yōu) 越 磁 電 性 能 、 極 高 的 耐 蝕 性 能 缺 點(diǎn) ： 穩(wěn) 定 性 差 ， 屬 于 “ 亞 穩(wěn) 材 料 ”鐵 系 ： Fe + P-C、 B-C、 B-Si、 B-P、 P-Si鎳 系 ： Ni + B-Si例 如 ： 用 它 制 造 配 電 變 壓 器 鐵 芯 ， 空 載 損 耗 要 降 低 60% 80% 如 果 把 我 國(guó) 現(xiàn) 有 的 配 電 變 壓 器 全 部 換 成 非 晶 態(tài) 合 金 變 壓 器 那 么 每 年 可 為 國(guó) 家 節(jié) 約 電 90億 千 瓦 小 時(shí)耐 蝕 非 晶 態(tài) 合 金 ：在 鐵 系 或 鎳 系 非 晶 態(tài) 合 金 中 加 入 Cr而 構(gòu) 成例 如 ： FeCr8P13C7在 NaCl中 VL = 0, 在 10%FeCl36H2O中 不 腐 蝕受 熱 使 用 可 使 非 晶 態(tài) 晶 態(tài)常 溫 下 隨 時(shí) 間 推 移 ， 性 質(zhì) 逐 漸 變 化 ， 最 后 散 失 優(yōu) 異 性 能類 型 ： 耐 蝕 原 因 ： 表 面 形 成 富 Cr、 P的 非 晶 態(tài) 膜 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用2. 耐蝕非金屬材料 非金屬材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，而機(jī)械性能可以通過(guò)增強(qiáng)等途徑來(lái)彌補(bǔ)，在某些領(lǐng)域已有發(fā)展為取代鋼材的趨勢(shì)。（1）耐蝕塑料 耐蝕塑料分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性塑料中，聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯的應(yīng)用占主流；氟塑料、氯化聚醚、聚苯硫醚等工程塑料具有優(yōu)異的耐蝕性能，應(yīng)用日益廣泛，尤其以氟樹脂應(yīng)用面最廣，增長(zhǎng)速度也最快。熱固性樹脂有環(huán)氧、酚醛、聚酯、呋喃為主的4大樹脂大多制成復(fù)合材料使用，增長(zhǎng)率低于熱塑性樹脂，因其強(qiáng)度和剛度差，通常通過(guò)纖維增強(qiáng)來(lái)制作防腐蝕設(shè)備。塑料制設(shè)備主要有管道、通用 設(shè)備、凈化設(shè)備、槽罐、塔器、換熱器、泵、閥等，使用量越來(lái)越大，如美國(guó)耐蝕塑料的使用占整個(gè)設(shè)備費(fèi)的5左右。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（）玻璃鋼 玻璃鋼即纖維增強(qiáng)高分子材料。目前國(guó)際上每年生產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)噸，有四五萬(wàn)個(gè)品種。僅美國(guó)1990年用量就達(dá)l6萬(wàn)t， 占玻璃鋼產(chǎn)量的13。目前國(guó)外玻璃鋼以化工、環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用最廣。國(guó)外化工用玻璃鋼樹脂大多采用間苯二酸聚酯，部分采用環(huán)氧和雙酚A，乙烯基樹脂的應(yīng)用也在逐年增加。國(guó)內(nèi)主要為聚酯、環(huán)氧、酚醛等樹脂，其中聚酯玻璃鋼占總產(chǎn)量的80。酚醛玻璃鋼仍采用模壓成型，至今停滯不前。熱塑性玻璃鋼如玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯、聚苯硫醚，近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)， 但發(fā)展非常迅速，前景很好。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（3）石墨 石墨材料是以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和耐蝕性能而發(fā)展起來(lái)的，石墨制化工設(shè)備促進(jìn)了氯堿工業(yè)的發(fā)展，主要用于制強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的換熱設(shè)備。 它的主要缺點(diǎn)是性脆和孔隙率高，過(guò)去都采用酚醛、環(huán)氧、呋喃等樹脂制取浸漬石墨，后來(lái)又發(fā)展了石墨聚氯乙烯、石墨聚丙烯和石墨氟塑料。隨后又在磷酸、硫酸、石油化工、醫(yī)藥等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 四 、耐蝕材料的開發(fā)與應(yīng)用（4） 工程陶瓷 近年來(lái)，世界工程陶瓷發(fā)展較快，工業(yè)中常用的結(jié)構(gòu)陶瓷有：氧化物系，如氧化鋁、氧化鋯等；碳化物系，如碳化硅、碳化硼等；氮化物系，如氮化硅、氮化硼；復(fù)合物系，如莫來(lái)石、堇青石等。其中氧化鋁陶瓷使用最多最廣， 占60 左右，碳化硅陶瓷僅限于部分設(shè)備中(如機(jī)械密封、換熱器， 占20左右)，氧化鋯及氮化硅雖引人注目，但目前由于成本較高，使用較少。 陶瓷材料具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，除了對(duì)氫氟酸及高濃度的堿以外，幾乎對(duì)所有的化學(xué)品都具有優(yōu)異的耐蝕性能。 五 、陰極保護(hù)陰 極 保 護(hù) ：陰 極 保 護(hù) ： 通 過(guò) 使 腐 蝕 金 屬 陰 極 極 化 達(dá) 到 減 小 金 屬 破 壞 速 度 的 方 法 原 理 ： 電 位 i a ea， ia = 0腐 蝕 區(qū) （ 電 位 高 ）降 低 電 位免 蝕 區(qū) （ 電 位 低 ） 陰 極 保 護(hù) 的 方 法 ：外 加 電 流 陰 極 保 護(hù) 法犧 牲 陽(yáng) 極 法 1988年 ： 美 國(guó) 環(huán) 保 局 出 臺(tái) 技 術(shù) 法 規(guī)規(guī) 定 :對(duì) 已 建 的 300萬(wàn) 座 儲(chǔ) 罐 限 期 補(bǔ) 加 保 護(hù) 措 施 追 加 陰 極 保 護(hù) 使 美 國(guó) 的 陰 極 保 護(hù) 市 場(chǎng) “ 膨 脹 ” 到 25億 美 元 陰 極 保 護(hù) 技 術(shù) 使 用 領(lǐng) 域 ：埋 地 管 道鋼 質(zhì) 儲(chǔ) 罐港 口 碼 頭船 舶 防 腐 換 熱 器 陰 極 保 護(hù) 原 油 儲(chǔ) 罐 群 陰 極 保 護(hù) 地 下 管 道 陰 極 保 護(hù)電 廠 ： 凝 汽 器 地 下 管 道 東 海 大 橋重 防 腐 涂 料犧 牲 陽(yáng) 極 1.犧 牲 陽(yáng) 極 法 用 一 種 電 位 更 負(fù) 的 金 屬 或 合 金 與 被 保 護(hù) 金 屬 連 接 電 位 更 負(fù) 的 金 屬 優(yōu) 先 失 去 電 子 向 被 保 護(hù) 金 屬 提 供 電 子 ， 使 其 陰 極 極 化電 位 更 負(fù) 的 金 屬 自 身 則 溶 解 “ 犧 牲 ” 了 ， 所 以 叫 犧 牲 陽(yáng) 極 法 犧 牲 陽(yáng) 極 法 示 意 圖 犧 牲 陽(yáng) 極 法 發(fā) 展 歷 程 ：應(yīng) 用 始 于 1824年 1823年 英 國(guó) 化 學(xué) 家 、 海 軍 軍 官 戴 維 （ Davy） 受 海 軍 部 委 托 ， 研 究 銅皮 包 覆 的 木 船 在 海 水 中 的 防 護(hù) 問(wèn) 題 。1824年 進(jìn) 行 實(shí) 用 試 驗(yàn)先 使 用 占 銅 皮 面 積 1/80的 鐵 作 犧 牲 陽(yáng) 極 ， 效 果 良 好再 使 用 占 銅 皮 面 積 1/100的 鋅 作 犧 牲 陽(yáng) 極 ， 效 果 更 好原 因 ： 鋅 比 鐵 的 電 位 更 負(fù) ,電 池 反 應(yīng) 的 推 動(dòng) 力 更 大 e,Zn = -0.760V/SHEe,Fe = -0.440V/SHEe,Cu = +0.337V/SHE另 外 ： 陽(yáng) 極 的 安 裝 部 位 、 安 裝 方 法 ， 適 用 的 環(huán) 境 等 等 許 多 因 素 影 響 到 保 護(hù) 效 果 常 用 的 犧 牲 陽(yáng) 極 材 料 對(duì) 犧 牲 陽(yáng) 極 材 料 的 要 求 ： （ 1） 要 有 足 夠 負(fù) 的 穩(wěn) 定 電 位 （ 2） 自 腐 蝕 速 率 小 且 腐 蝕 均 勻 ， 有 高 而 穩(wěn) 定 的 電 流 效 率 （ 3） 電 化 學(xué) 當(dāng) 量 高 ， 即 單 位 重 量 產(chǎn) 生 的 電 流 量 大 （ 4） 工 作 中 陽(yáng) 極 極 化 小 ， 溶 解 均 勻 ， 產(chǎn) 物 易 脫 落 （ 5） 腐 蝕 產(chǎn) 物 不 污 染 環(huán) 境 （ 6） 材 料 來(lái) 源 廣 ， 加 工 容 易 ， 價(jià) 格 低 廉 常 用 的 犧 牲 陽(yáng) 極 材 料 ： 鎂 基 合 金 鋅 基 合 金鋁 基 合 金 （ 1） 鎂 及 鎂 合 金 優(yōu) 點(diǎn) :電 位 負(fù) ， 極 化 率 低 ， 單 位 重 量 發(fā) 生 電 量 大e,Mg = -2.37V/SHE海 水 中 ： Mg = -1.45V/SHE缺 點(diǎn) :電 流 效 率 低 ， 約 50%鎂 基 材 料 又 分 為 : 高 純 鎂 Mg-Mn合 金 Mg-Al-Zn-Mn合 金 鎂 合 金 ： 添 加 合 金 元 素例 如 ： Mg-Mn合 金 中 的 錳 ： 可 以 完 全 抵 消 鐵 、 部 分 抵 消 鎳 的 有 害 作 用 Fe雜 質(zhì) 含 量 可 以 放 寬 到 0.03%目 的 ： 改 善 和 提 高 材 料 性 能對(duì) 高 純 鎂 犧 牲 陽(yáng) 極 的 要 求 ： 鎂 含 量 99.95% 雜 質(zhì) ： Fe 0.002% Ni 0.001% 造 成 生 產(chǎn) 困 難原 因 ： 雜 質(zhì) 使 鎂 的 自 腐 蝕 （ 溶 解 ） 過(guò) 程 加 快抑 制 雜 質(zhì) 的 有 害 作 用 ： 添 加 合 金 元 素 高 電 位 鎂 合 金 犧 牲 陽(yáng) 極 鎂 犧 牲 陽(yáng) 極 鎂 帶 狀 陽(yáng) 極 （ 2） 鋅 及 鋅 合 金 e,Zn = -0.76 V/SHE海 水 中 ： Zn = -0.82 V/SHE 或 -1.03 V/ SCE鋅 陽(yáng) 極 材 料 ： 高 純 鋅 Zn-Al合 金 Zn-Al-Cd（ 鎘 ） 合 金高 純 鋅 陽(yáng) 極 ： 要 求 ： 鋅 99.995%， Fe 0.0014% （ 雜 質(zhì) 嚴(yán) 重 影 響 鋅 陽(yáng) 極 的 保 護(hù) 效 果 ）理 論 發(fā) 生 電 量 ： 0.82 Ah/g 海 水 中 實(shí) 際 發(fā) 生 電 量 ： 0.78 Ah/g電 流 效 率 高 達(dá) ： 95%優(yōu) 點(diǎn) ： 電 流 效 率 高 ， 特 別 適 用 于 海 水 體 系 鋅 合 金 ： 添 加 元 素 Al、 Cd 主 要 作 用 ： 使 晶 粒 細(xì) 化 消 除 雜 質(zhì) 的 不 利 影 響 。 （ 3） 鋁 合 金 限 制 和 阻 止 表 面 形 成 連 續(xù) 性 氧 化 膜促 進(jìn) 表 面 活 化使 其 有 較 負(fù) 的 電 位 和 較 高 的 電 流 效 率 。 e,Al = -1.66 V/SHE e,Mg e,Al e,Fe 海 水 中 ： Al = -0.53 V/SHE 理 論 發(fā) 生 電 量 高 達(dá) 到 ： 2.98 Ah/g 是 鋅 的 3.6倍 ， 鎂 的 1.35倍價(jià) 格 低 廉優(yōu) 點(diǎn) ： 應(yīng) 該 是 很 好 的 陽(yáng) 極 材 料改 進(jìn) 途 徑 ： 合 金 化鋁 是 自 鈍 化 金 屬 ， 表 面 極 易 鈍 化缺 點(diǎn) ： 鋁 合 金 ： 三 元 以 上 的 鋁 基 合 金單 一 添 加 元 素 達(dá) 不 到 要 求1966年 美 國(guó) DOW化 學(xué) 公 司 開 發(fā) 出 ： Al-Zn-Hg系 合 金 電 位 ： -1.02V/SCE 理 論 發(fā) 生 電 量 ： 2.965 A.h/g 電 流 效 率 ： 95%，缺 點(diǎn) ： Hg的 公 害 和 生 產(chǎn) 困 難 ， 已 逐 漸 淘 汰目 前 常 用 的 鋁 合 金 陽(yáng) 極Al-Zn-In（ 銦 ）Al-Zn-In-Cd Al-Zn-In-Sn（ 錫 ）Al-Zn-In-SiAl-Zn-In-Sn-Mg合 金 典 型 代 表 ： Al-Zn-In-Si合 金 （ 美 國(guó) DOW化 學(xué) 公 司 1976年 開 發(fā) ） 在 海 水 、 海 泥 、 熱 鹽 水 、 淡 鹽 水 中 都 顯 露 出 良 好 的 電 化 學(xué) 性 能 已 在 世 界 上 廣 泛 應(yīng) 用 。 鋁 鋅 銦 系 合 金 犧 牲 陽(yáng) 極 2.外 加 電 流 陰 極 保 護(hù) 法又 稱 強(qiáng) 制 電 流 陰 極 保 護(hù) 法犧 牲 陽(yáng) 極 法 創(chuàng) 始 人 ： 戴 維 1829年 去 世助 手 ： 法 拉 第 （ Faraday） 繼 續(xù) 研 究 發(fā) 現(xiàn) 鐵 在 水 線 腐 蝕1833年 ： 提 出 法 拉 第 定 律1834年 ： 首 次 明 確 電 解 質(zhì) 、 電 極 、 陰 極 、 陽(yáng) 極 、 陰 離 子 、 陽(yáng) 離 子 等 概 念 1890： 愛 迪 生 （ Edison） 在 船 上 試 用 外 加 電 流 的 方 法 但 試 驗(yàn) 沒 有 成 功 （ 沒 有 合 適 的 電 源 和 陽(yáng) 極 材 料 ）1902： 科 恩 （ Cohen） 采 用 直 流 電 源 首 次 實(shí) 現(xiàn) 了 強(qiáng) 制 電 流 陰 極 保 護(hù) 的 應(yīng) 用我 國(guó) ： 起 步 較 晚 1958年 ： 開 始 犧 牲 陽(yáng) 極 陰 極 保 護(hù) 試 驗(yàn) 1965年 ： 外 加 電 流 陰 極 保 護(hù) 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 ： 埋 地 管 道 、 艦 船在 電 力 系 統(tǒng) 的 應(yīng) 用 ： 1970s 凝 汽 器 外 加 電 流 陰 極 保 護(hù) 系 統(tǒng) ： 電 源 設(shè) 備 輔 助 陽(yáng) 極 被 保 護(hù) 金 屬 參 比 電 極優(yōu) 點(diǎn) ： 可 調(diào) 控 ， 使 保 護(hù) 效 果 更 好 常 用 電 源 : 整 流 器 交 流 市 電 的 整 流 設(shè) 備 恒 電 位 儀 恒 電 流 儀 熱 電 發(fā) 生 器 （ TEG） 密 閉 循 環(huán) 蒸 汽 發(fā) 電 機(jī) （ CCVT） 交 流 市 電 不 方 便 時(shí) 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 太 陽(yáng) 能 電 池 大 容 量 蓄 電 池 （ 1） 整 流 器 （ rectifier）組 成 ： 變 壓 器 整 流 濾 波 電 路 整 流 器 功 率 1000W（ 20A/50V） 避 免 對(duì) 周 圍 環(huán) 境 金 屬 構(gòu) 筑 物 的 干 擾整 流 線 路 ： 多 為 橋 式 全 波 整 流 整 流 元 件 ： 有 硅 、 硒 、 鍺 三 種 最 常 用 ： 硅 整 流 器 作 用 ： 交 流 直 流 高 壓 低 壓特 點(diǎn) ： 輸 出 電 壓 一 定 環(huán) 境 電 阻 變 化 輸 出 電 流 變 化 保 護(hù) 電 位 變 化 （ 2） 恒 電 位 儀 （ potentiostat ）也 叫 ： 恒 電 位 式 整 流 器一 種 自 動(dòng) 控 制 的 整 流 器 組 成 ： 整 流 器 +控 制 電 路特 點(diǎn) ： 通 過(guò) 反 饋 使 保 護(hù) 電 位 恒 定 需 長(zhǎng) 效 參 比 電 極 反 饋 信 號(hào) 整 流 器 與 恒 電 位 儀 比 較 ： 恒 電 位 儀 ： 自 動(dòng) 、 精 確 控 制 電 位 適 用 于 ： 環(huán) 境 介 質(zhì) 多 變 的 場(chǎng) 合 缺 點(diǎn) ： 對(duì) 參 比 電 極 的 性 能 要 求 較 高 整 流 器 ： 輸 出 電 壓 一 定 適 用 于 介 質(zhì) 條 件 相 對(duì) 穩(wěn) 定 的 情 況 缺 點(diǎn) ： 不 能 自 動(dòng) 控 制 電 位 （ 3） 太 陽(yáng) 能 電 池 (Solar Cell) 原 理 ： 光 電 材 料 吸 收 光 能 后 發(fā) 生 光 電 子 轉(zhuǎn) 換 反 應(yīng) 光 照 射 （ 光 子 ） 電 子 空 穴 對(duì) 光 電 壓 （ 光 電 流 ）太 陽(yáng) 能 電 池 分 類 ： （ 以 半 導(dǎo) 體 材 料 為 基 礎(chǔ) ） 硅 太 陽(yáng) 能 電 池 多 元 化 合 物 電 池 ： 砷 化 鎵 、 硫 化 鎘 等 功 能 高 分 子 材 料 電 池 納 米 晶 太 陽(yáng) 能 電 池 ： 納 米 TiO2晶 體 太 陽(yáng) 能 電 池 模 板 ( Solar Module） 硅 太 陽(yáng) 能 電 池 硅 太 陽(yáng) 能 電 池 的 生 產(chǎn) 流 程 硅 系 太 陽(yáng) 能 電 池 ： 發(fā) 展 最 成 熟 但 成 本 居 高 不 下 ， 不 能 滿 足 大 規(guī) 模 推 廣 應(yīng) 用 的 要 求 納 米 晶 化 學(xué) 太 陽(yáng) 能 電 池 例 如 ： 染 料 敏 化 納 米 晶 體 太 陽(yáng) 能 電 池 （ DSSCs） 陽(yáng) 極 ： 染 料 敏 化 半 導(dǎo) 體 薄 膜 （ TiO2膜 ） 陰 極 ： 鍍 鉑 的 導(dǎo) 電 玻 璃 白 色 小 球 ： TiO2紅 色 小 球 ： 染 料 分 子染 料 分 子 吸 收 太 陽(yáng) 光 能 躍 遷 到 激 發(fā) 態(tài)激 發(fā) 態(tài) 不 穩(wěn) 定電 子 快 速 注 入 到 緊 鄰 的 TiO2導(dǎo) 帶進(jìn) 入 TiO2導(dǎo) 帶 中 的 電 于 進(jìn) 入 導(dǎo) 電 膜然 后 通 過(guò) 外 回 路 產(chǎn) 生 光 電 流 （ 4） 熱 電 發(fā) 生 器 （ TEG thermoelectric generator） 利 用 塞 貝 克 （ Seebeck ） 效 應(yīng) ： 將 兩 個(gè) 不 同 的 導(dǎo) 體 A、 B兩 端 連 接 ， 組 成 一 個(gè) 閉 合 回 路 如 果 兩 個(gè) 接 頭 處 有 不 同 的 溫 度 ， 回 路 中 就 有 電 流 流 動(dòng) 熱 能 （ 溫 度 差 ） 電 能 1821年 發(fā) 現(xiàn) 塞 貝 克 溫 差 電 動(dòng) 勢(shì) 發(fā) 電 材 料 ： P型 和 N形 半 導(dǎo) 體 熱 電 材 料 熱 端 ： 加 熱 、 熱 水 、 太 陽(yáng) 能 等 冷 端 （ 參 考 端 ） ： 散 熱 器 、 冷 水 等 六 、 緩 蝕 劑(Corrosion Inhibitor) 1. 緩 蝕 劑 保 護(hù) 技 術(shù) 概 述(1) 緩 蝕 劑 定 義 一 種 以 適 當(dāng) 的 濃 度 和 形 式 存 在 于 環(huán) 境 （ 介 質(zhì) ） 中 ，可 以 防 止 或 減 緩 腐 蝕 的 化 學(xué) 物 質(zhì) 或 幾 種 化 學(xué) 物 質(zhì) 的 混 合物 。 用 量 ： 微 量 或 少 量作 用 ： VL(2) 緩 蝕 劑 的 分 子 結(jié) 構(gòu) 特 征(1) 無(wú) 機(jī) 化 合 物 (inorganic compound)(a) 形 成 鈍 化 保 護(hù) 膜 的 物 質(zhì) 主 要 為 含 MeO 42-型 陰 離 子 化 合 物 K2CrO4、 Na2MoO4、 Na2WO4、 Na3PO4、 NaNO2等 (b) 產(chǎn) 生 難 溶 鹽 沉 淀 膜 的 物 質(zhì)例 如 ： 硅 酸 鹽 、 HCO3-、 OH-等可 與 水 中 Ca2+、 Fe2+等 在 金 屬 表 面 產(chǎn) 生 難 溶 鹽 類 沉積 來(lái) 抑 制 腐 蝕(c) 金 屬 陽(yáng) 離 子例 如 ： Zn2+、 Fe2+、 Co2+ 、 Cu2+ 、 Pb2+多 作 為 有 色 金 屬 的 緩 蝕 劑(2) 有 機(jī) 化 合 物 (organic compound)主 要 為 ： 含 未 配 對(duì) 電 子 元 素 ， 如 O、 N、 S的 化 合 物 各 種 含 有 極 性 基 團(tuán) 的 化 學(xué) 物 質(zhì) 例 如 ： 含 氨 基 、 醛 基 、 羧 基 、 羥 基 、 巰 基 的 化 合 物 緩 蝕 劑 防 腐 蝕 的 優(yōu) 點(diǎn) ：（ 1） 基 本 上 不 改 變 腐 蝕 環(huán) 境 ， 就 可 獲 得 良 好 的 效 果（ 2） 基 本 上 不 增 加 設(shè) 備 投 資 ， 就 可 達(dá) 到 防 腐 蝕 的 目的（ 3） 緩 蝕 效 果 不 受 設(shè) 備 形 狀 的 影 響（ 4） 對(duì) 于 腐 蝕 環(huán) 境 的 變 化 ， 可 以 通 過(guò) 改 變 緩 蝕 劑 種類 和 濃 度 來(lái) 保 持 防 腐 蝕 效 果（ 5） 同 一 配 方 有 時(shí) 可 以 同 時(shí) 防 止 多 種 金 屬 在 不 同 環(huán)境 下 的 腐 蝕 研 究 開 發(fā) 展 望 發(fā) 展 方 向 環(huán) 境 友 好 型 緩 蝕 劑 多 功 能 型 緩 蝕 劑 七 、 涂 料 保 護(hù) 技 術(shù) 涂 料 ， 俗 稱 油 漆以 防 腐 蝕 為 目 的 涂 料 ： 防 銹 漆 ： 防 止 天 然 介 質(zhì) 腐 蝕 為 目 的 防 腐 蝕 漆 ： 防 止 工 業(yè) 介 質(zhì) 的 腐 蝕 統(tǒng) 稱 ： 防 腐 蝕 涂 料 重 防 腐 蝕 涂 料 （ heavy-duty coating） 1. 涂 層 防 腐 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用 發(fā) 展 歷 史 ： 數(shù) 千 年 瀝 青 、 大 漆 近 代 工 業(yè) 鋼 鐵 大 量 使 用 防 腐 蝕 涂 料 發(fā) 展 Ex: 鋼 鐵 橋 梁 的 防 腐 蝕 1740s: 英 Tees河 上 第 一 座 鐵 橋 60年 后 倒 塌 標(biāo) 準(zhǔn) 防 腐 蝕 工 藝 跨 海 大 橋我 國(guó) ： 起 步 晚 ， 但 目 前 已 與 國(guó) 際 接 軌 楊 浦 大 橋 東 海 大 橋 三 峽 工 程 涂 料 防 腐 蝕 重 要 性 ： 最 主 要 的 防 腐 蝕 手 段 6070% 涂 料 防 腐 蝕 特 點(diǎn) ： 功 能 多 應(yīng) 用 廣 費(fèi) 用 低 可 與 其 他 方 法 配 合 使 用 缺 點(diǎn) ： 涂 層 較 薄 不 耐 高 溫 不 耐 強(qiáng) 腐 蝕 性 介 質(zhì) 不 適 用 于 外 力 較 強(qiáng) 場(chǎng) 合 二 、 涂 料 基 本 組 成 及 各 成 分 的 作 用 （ 1） 成 膜 物 質(zhì) 作 用 ： 涂 料 基 礎(chǔ) ， 粘 結(jié) 其 它 組 分 ， 牢 固 附 著 于 被 涂 物 表 面 ， 形 成 連 續(xù) 固 體 涂 膜 非 轉(zhuǎn) 化 型 成 膜 物 質(zhì) ： 在 成 膜 過(guò) 程 中 其 組 成 和 結(jié) 構(gòu) 不 變 Ex: 天 然 瀝 青 、 松 香 轉(zhuǎn) 化 型 成 膜 物 質(zhì) ： 成 膜 過(guò) 程 中 組 成 結(jié) 構(gòu) 發(fā) 生 變 化 線 性 分 子 網(wǎng) 狀 高 聚 物 Ex： 植 物 油 脂 、 含 活 性 物 質(zhì) 的 低 分 子 化 合 物 齊 聚 物 及 縮 聚 型 合 成 樹 脂 典 型 品 種 ： 合 成 高 分 子 、 天 然 樹 脂 、 無(wú) 機(jī) 硅 酸 鹽 （ 2） 顏 料 及 固 體 填 料 作 用 ： 著 色 、 遮 蓋 、 裝 飾 改 善 涂 膜 性 能 降 低 成 本典 型 品 種 ： 鈦 白 粉 、 滑 石 粉 、 鐵 紅 鋁 粉 、 云 母 防 銹 顏 料 及 填 料 ： 對(duì) 涂 料 的 防 銹 、 防 腐 起 重 要 作 用 種 類 代 表 品 種 作 用 方 式 特 點(diǎn)鉛 系 紅 丹 、 次 氧 化 鉛 鈍 化 、 緩蝕 有 毒 ， 不 適 用 于 輕金 屬鉻 酸 鹽 鋅 鉻 黃 、 鉻 酸 鈣 鈍 化 、 緩蝕 有 毒 ， 用 于 鋼 鐵 、輕 金 屬 表 面鋅 粉 鋅 粉 陰 極 保 護(hù) 鋅 含 量 85%固 體 鱗 片 玻 璃 鱗 片 、 不 銹 鋼 鱗片 抗 滲 耐 熱 、 防 老 化 有 機(jī) 鉻 酸 鹽 環(huán) 胍 、 環(huán) 脒 緩 蝕 用 量 少磷 酸 鹽 磷 酸 鐵 胺 保 護(hù) 膜 無(wú) 毒防 銹 顏 料 主 要 品 種 及 作 用 （ 3） 分 散 介 質(zhì) 作 用 ： 分 散 涂 料 調(diào) 節(jié) 涂 料 流 動(dòng) 性 、 干 燥 性 和 施 工 性 本 身 不 能 成 膜 典 型 品 種 ： 水 、 揮 發(fā) 性 有 機(jī) 溶 劑 （ 酯 類 、 酮 類 等 ） 對(duì) 分 散 介 質(zhì) 的 要 求 ： 較 好 的 溶 解 性 和 穩(wěn) 定 性 揮 發(fā) 性 大 、 毒 性 小 發(fā) 展 趨 勢(shì) ： 水 溶 性 涂 料 固 體 粉 末 涂 料 無(wú) 溶 劑 涂 料 （ ） 助 劑 作 用 ： 改 善 涂 料 在 制 造 、 貯 存 施 工 、 使 用 過(guò) 程 中 的 性 能 典 型 品 種 ： 固 化 劑 、 增 塑 劑 、 催 干 劑 、 流 平 劑 特 點(diǎn) ： 用 量 少 ， 但 作 用 顯 著 Ex： 涂 料 生 產(chǎn) 過(guò) 程 消 泡 劑 、 乳 化 劑 施 工 成 膜 過(guò) 程 催 干 劑 、 固 化 劑 涂 料 貯 存 過(guò) 程 防 沉 淀 劑 改 善 涂 膜 性 能 防 霉 劑 、 紫 外 光 吸 收 劑 三 、 涂 層 的 防 腐 保 護(hù) 機(jī) 理 （ 1） 屏 蔽 作 用 多 數(shù) 涂 料 ： 化 學(xué) 惰 性 、 介 電 常 數(shù) 高 起 隔 離 屏 蔽 作 用 涂 層 抗 滲 性 屏 蔽 作 用 提 高 涂 層 抗 滲 性 ： 選 用 結(jié) 構(gòu) 緊 密 、 透 氣 性 小 的 高 聚 物 作 成 膜 物 質(zhì) 加 入 一 定 量 的 惰 性 無(wú) 機(jī) 粉 末 填 料 調(diào) 節(jié) 溶 劑 組 成 ， 減 少 涂 層 微 孔 增 加 涂 層 厚 度 及 涂 覆 次 數(shù) （ 2） 鈍 化 緩 蝕 作 用 防 銹 顏 料 + 金 屬 金 屬 鈍 化 （ 或 生 成 保 護(hù) 膜 ） 油 料 降 解 有 機(jī) 緩 蝕 劑（ 3） 電 化 學(xué) 保 護(hù) 作 用 使 用 電 位 更 低 的 金 屬 作 填 料 Ex： 鋅 粉 作 用 ： 犧 牲 陽(yáng) 極 的 陰 極 保 護(hù) 作 用 另 外 ： 鋅 的 大 氣 腐 蝕 產(chǎn) 物 堿 式 碳 酸 鋅 封 閉 、 堵 塞 涂 層 空 隙 四 、 防 腐 涂 層 結(jié) 構(gòu) （ 1） 底 漆 直 接 與 金 屬 接 觸 ， 是 整 個(gè) 涂 層 系 統(tǒng) 的 重 要 基 礎(chǔ) 作 用 及 特 點(diǎn) ： 阻 止 銹 蝕 的 生 成 和 發(fā) 展 含 防 銹 顏 料 、 抗 滲 填 料 與 金 屬 表 面 有 良 好 的 附 著 力 和 潤(rùn) 濕 力 含 極 性 基 團(tuán) 使 漆 膜 表 面 粗 糙 ， 增 加 與 中 間 層 結(jié) 合 力 含 較 多 固 體 填 料 （ 2） 中 間 漆 作 用 ： 與 底 、 面 漆 結(jié) 合 良 好 ， 起 承 上 啟 下 作 用 相 互 擴(kuò) 散 、 相 互 纏 結(jié) 增 加 涂 層 厚 度 以 提 高 屏 蔽 作 用 （ 3） 面 漆 作 用 ： 耐 環(huán) 境 化 學(xué) 腐 蝕 （ 耐 候 性 ） 裝 飾 美 觀 性 、 號(hào) 志 性 、 抗 紫 外 線 等 成 膜 物 質(zhì) 含 量 高 含 紫 外 線 吸 收 劑 等 五 、 防 腐 涂 料 的 發(fā) 展 高 性 能 防 腐 涂 料 環(huán) 氧 樹 脂 聚 氨 酯 樹 脂 1. 高 性 能 合 成 樹 脂 含 氯 的 乙 烯 類 涂 料 有 機(jī) 氟 樹 脂 新 型 無(wú) 機(jī) -有 機(jī) 聚 合 物 涂 料 常 用 ： 環(huán) 氧 樹 脂 綜 合