100防腐蝕表面層技術課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,金屬鍍層防護技術,1,金屬表面轉化層技術,2,非金屬覆蓋層,3,10,防腐蝕表面層技術,熱噴涂技術,4,覆蓋層保護的特點,(1)基底材料和覆層材料組成復合材料，可以充分發(fā)揮基底材料和覆層材料的優(yōu)點，滿足耐蝕性，物理、機械和加工性能，以及經(jīng)濟指標多方面的需要2)覆蓋層的保護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、強度、塑性和耐磨性保護性覆蓋層基本要求：,(1),覆蓋層本身耐蝕、化學穩(wěn)定,結合牢固,附著力好,;,(2),覆蓋層致密,孔隙率小,;,(3),覆蓋層良好物理機械性能,(,硬度、耐磨性,);,(4),一定厚度和均勻性覆蓋層保護技術的主要種類,電鍍,噴涂,滲鍍,金屬鍍層,熱浸,金 屬,化學鍍,覆 蓋 層,金屬襯里,雙金屬復合板,陽極氧化,化 學,化學氧化,轉化膜,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,暫時性防銹層,10.1,金屬鍍層防護技術,在使用環(huán)境中，覆層材料的電位比基體金屬的電位負，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，覆層是陽極，能夠對基體金屬起到陰極保護作用。

陽極性覆層常用作防護性覆層電解質溶液,鋅,鋼,鋅腐蝕,一、陽極性覆層,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、無孔隙，才能取得好的保護效果機械隔離作用覆層的極性不是絕對的，當環(huán)境條件改變時，覆層和基體金屬的電偶關系可能發(fā)生反轉電解質溶液,鋼腐蝕,鉻,鋼,鍍層金屬純度高，分布均勻，與基體金屬結合牢固鍍層具有較高硬度和耐磨性能為獲得同樣保護效果所需要的覆層金屬最少鍍層厚度容易控制，一般在常溫下進行，,電鍍適應范圍很寬，從正電性金屬到負電性金屬，從低熔點金屬到高熔點金屬，從高純金屬到合金，都可以進行電鍍三、幾種金屬鍍層技術簡介,1,、電鍍,電鍍優(yōu)點,電鍍是一種電化學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，金屬鎳板作為陽極，接通直流電源后在制件上就會沉積出金屬鍍鎳層電鍍原理,在陽極上的反應為：,Ni,2eNi,2+,(,陰極溶解,),4OH,4e2H,2,O+O,2,2Cl-,2eCl,2,在陰極上的反應為：,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)量最大的一個鍍種。

鍍鋅具有成本低、抗蝕性好、美觀和耐貯存等優(yōu)點，在輕工、機電、農(nóng)機和國防等工業(yè)中得到廣泛應用鋼鐵零件上鍍鎘，在海洋和濕熱大氣環(huán)境中，其保護性能 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，且對環(huán)境污染嚴重，使鍍鎘的應用受到限制錫的腐蝕產(chǎn)物對人類無害，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,鉻在大氣中能長久保持光澤，在堿液、硝酸、硫酸及許 多有機酸中不發(fā)生反應，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 金屬的結合力在電力工業(yè)中，也可用鐵絲鍍厚銅來代替純 銅導線，以減少銅的耗用量鍍鎳的應用面很廣，可用于防護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 相機等零件的防護裝飾性鍍層；后者主要用于易磨損產(chǎn)品的 修復電鍍5),鍍鎳,6),鍍鉻,2.,化學鍍(也稱為“無電鍍”),化學鍍是一種不需要通電，依據(jù)氧化還原反應原理，利用強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。

化學鍍常用溶液：化學鍍銀、,鍍鎳、鍍銅、,鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等化學鍍鎳層與電鍍硬鉻層相比，硬度和耐磨性能相近，但化學鍍不需要電源，無電鍍硬鉻層中出現(xiàn)的脆性和網(wǎng)狀裂紋，而且比電鍍鎳層孔隙率低，化學穩(wěn)定性高近年來又開發(fā)了脈沖化學鍍，進行化學鍍時迭加脈沖電流，可使鍍層更致密，更光亮，組織均勻，結合牢固，因而較薄鍍層就能達到較厚的普通化學鍍層相同的技術指標3.,熱浸鍍層,將工件浸入熔融的液態(tài)鍍層金屬中，經(jīng)短時間取出，便形成金屬覆層這種施工方法最古老，簡單，但難以控制覆層厚度，操作時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條件下，使表層金屬和介質中的陰離子反應，生成附著牢固的穩(wěn)定化合物這樣得到的保護性覆蓋層叫做化學轉化膜其反應一般式可寫成,m M +n A,Z-,=,M,m,A,n,+,nze,形成化學轉化膜的方法有兩類：,一類是電化學方法，稱為陽極氧化或陽極化另一類是化學方法，包括化學氧化，磷酸鹽處理，鉻酸鹽處理，草酸鹽處理。

10.2,金屬表面轉化層技術,1.,鋁的陽極(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合十分牢固，具有很好的保護性能鋁陽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 電流作用下作為陽極，在制件表面上形成與基體牢固結合 的防蝕氧化膜層陽極氧化和著色處理常用于汽車、飛機的某些裝飾性零件 及工藝品和日用五金制品作裝飾性處理陽極氧化前要經(jīng)拋光、除油、清洗等預處理，其后要進行 沖洗、著色和封閉等處理陽極氧化的氧化膜可染成黑色、紅色、藍色、綠色、金黃 色和茶色等封閉處理：,不管是著色或不著色的陽極化膜都需要進行封閉，使孔閉合以提高膜的保護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,鋁的陽極化膜結構示意,2.,鋼鐵的化學氧化,將鋼鐵部件放入選定的溶液中，發(fā)生化學反應，生成一層致密的氧化物膜這種方法在工廠中叫做“發(fā)藍”或“煮黑”。

鋼鐵的化學氧化有堿性法和酸性法非金屬涂層在化工防腐中普遍應用特點,施工簡便,適應性廣,重涂容易,成本、施工費用低有機涂料,最重要非金屬涂覆層，利用有機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.,涂層保護機理,阻擋作用,高聚物結構間隙平均直徑,10,4,10,6,mm,而,H,2,O,O,2,分子直徑為幾個埃,涂料應選用結構致密成膜物質和屏蔽大固體填料，增加涂覆層數(shù)和厚度,厚度為,0.3,0.4mm,時,抗?jié)B大為提高電化學保護,涂料內活性填料如鋅電位較負,可起犧牲陽極保護作用,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)生而導致涂層脫落,;,介質滲透到涂層下,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,內應力使涂層鼓泡,;,光照、溫度、化學介質、磨損、機械損傷等引起涂層本身的破壞,;,施工不當而引起的破壞。

涂料,主成膜物質,輔成膜物質,次成膜物質（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,體質顏料（,Fe,2,O,3,、,鋁粉、有機鉻酸鹽等）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用清油調到合 適粘度該漆干燥慢、漆膜軟，炎熱潮濕天氣有反粘現(xiàn)象,調合漆：已調制好，不用加任何材料即可使用的涂料，分油性 調和漆和磁性調和漆兩種膩子：由各種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的涂料，有環(huán)氧底漆、酚醛底漆等5.,涂料合理選用,介質環(huán)境,環(huán)境條件與涂料適用范圍一致,考慮環(huán)境介質酸堿性、氧化性、腐蝕性、溫度、光照等表面性質,針對不同保護對象基體性質,選擇不同保護特性、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,主要是針對保護要求年限、投資額等經(jīng)濟指標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型、功能型，保護效果優(yōu)良的涂層膩子層,填平，環(huán)氧,+,填料,Fe,底層,(,環(huán)氧,).,附著力強,熱膨脹系數(shù)小,增強層,多層玻璃織物,樹脂浸潤,面層,致密,抗?jié)B,耐蝕,耐磨,陰極保護,+,表面涂覆,表面涂覆,本身缺陷：微孔、結構,施工,/,服役過程,-,老化,/,開裂,/,損傷,電化學保護,電流大,/,極化難,6.,聯(lián)合保護,降低電耗，縮短極化時間,改善電流分布,/,分散能力,雙重保護，安全可靠,聯(lián)合保護優(yōu)點,1,電化學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,表面電荷的調整，有利于緩蝕劑吸附作用,陰極保護,+,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，形成與基體牢固結合的涂層，從制件表層獲得所需要的物理化學性能。

1,熱噴涂原理,10.4,熱噴涂技術,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氣火焰、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,生產(chǎn)效率高每小時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象可大可小，小的可到,10mm,內孔，大的可到橋梁、鐵塔,(,火焰線材噴涂或電孤噴涂,),，可在室內噴涂，也可在野外現(xiàn)場作業(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性能工件應力變形小基體可保持較低的溫度，工件產(chǎn)生的應力 變形很小3,熱噴涂的應用,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、導電、絕緣、防幅射等，在航空航天和原子能等部門應用較多防腐蝕,:,主要用于大型水閘鋼閘門、造紙機烘缸、煤礦井下鋼結構、高壓輸電。