金屬腐蝕理論及腐蝕控制

在可能引起金屬腐蝕的介質(zhì)中加入少量緩蝕劑就能大大減緩金屬腐蝕過程。緩蝕劑可分為無(wú)機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑和氣相緩蝕劑三類。

有些無(wú)機(jī)緩蝕劑使陽(yáng)極過程變慢，稱為陽(yáng)極型緩蝕劑，如促進(jìn)陽(yáng)極鈍化的氧化劑(鉻酸鹽、亞硝酸鹽、Fe3+)或陽(yáng)極成膜劑(堿、磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽);另一類無(wú)機(jī)緩蝕劑是促進(jìn)陰極極化，稱為陰極緩蝕劑，如Ca2+、Zn2+、Mg2+、Cu2+、Cd2+、Mn2+、Ni2+等，能與在陰極反應(yīng)中產(chǎn)生的OH-形成不溶性的氫氧化物，以厚膜形態(tài)覆蓋在陰極表面，因而阻滯氧擴(kuò)散到陰極，增大濃差極化。也有同時(shí)阻滯陽(yáng)極過程和陰極過程的混合型緩蝕劑。有些溶液中的雜質(zhì)，如S、Se、As、Sb、Bi等化合物，能阻抑陰極放氫過程，使陰極極化增大，減緩腐蝕。緩蝕劑的用量一般要先通過試驗(yàn)才能確定。

有機(jī)緩蝕劑屬于吸附型緩蝕劑，它們吸附在金屬表面形成幾個(gè)分子厚的不可見膜，一般同時(shí)阻滯陽(yáng)極和陰極反應(yīng)，但阻滯效果并不相同。常用品種有含N、含S、含O、含P的有機(jī)化合物，如胺類、雜環(huán)化合物、長(zhǎng)鏈脂肪酸化合物、硫腺類、醛類、有機(jī)磷類等。緩釋劑的吸附類型有靜電吸附、化學(xué)吸附。靜電吸附劑有苯胺及其取代物，吡啶、丁胺、苯甲酸及其取代物如苯磺酸等;化學(xué)吸附劑有氮和硫雜環(huán)化合物;有些化合物同時(shí)具有靜電和化學(xué)吸附作用。此外，有些螯合劑能在金屬表面生成一薄層金屬有機(jī)化合物。近年來(lái)，有機(jī)緩蝕劑發(fā)展很快，應(yīng)用廣泛，使用這些緩蝕劑也會(huì)產(chǎn)生缺點(diǎn)，如可能污染產(chǎn)品，可能對(duì)生產(chǎn)流程產(chǎn)生不利影響等。

氣相緩蝕劑多是揮發(fā)性強(qiáng)的物質(zhì)，也屬于吸附型緩蝕劑。它的蒸氣被大氣中水分解出有效的緩蝕基團(tuán)，吸附在金屬表面使腐蝕減緩，一般用于金屬零部件的保護(hù)、貯藏和運(yùn)輸。它必須用于密封包裝內(nèi)，海洋油輪內(nèi)艙也可用它來(lái)保護(hù)。常見的有效氣相緩蝕劑有脂環(huán)胺和芳香胺;聚甲烯胺;亞硝酸鹽與硫脲混合物;烏洛托品和乙醇胺;硝基苯和硝基萘等。

用有機(jī)涂料保護(hù)大氣中的金屬結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣的傳統(tǒng)防腐手段。市售各類油漆、清漆等都屬這一類，主要是由合成樹脂、植物油、橡膠漿液、溶劑、助干劑、顏料、填料等配制而成，品種極多，過去以植物油為主的油漆現(xiàn)在多為合成樹脂漆所替代。這些涂料覆蓋在金屬表面，干后形成多孔薄膜，雖然不能使金屬與介質(zhì)完全隔絕，但增大介質(zhì)通過微孔的擴(kuò)散阻力和溶液電阻，使腐蝕電流下降。在緩和的環(huán)境(如大氣、海水等)中，微孔底金屬腐蝕緩慢，腐蝕產(chǎn)物可堵塞微孔，有很長(zhǎng)的使用壽命。這種方法不適于強(qiáng)腐蝕溶液(如酸)中，因?yàn)榻饘俑g迅速并產(chǎn)生氫氣，會(huì)使漆膜破裂。

涂料涂層的程序:首先是表面處理，這是最重要的一環(huán)，表面銹垢、油污等要徹底除凈，否則會(huì)影響涂層與金屬的黏結(jié)力;其次是選用底漆，一般加入紅丹，鉛酸鈣，鉻酸鋅和鋅粉等緩蝕劑，當(dāng)微孔中滲入介質(zhì)后可起緩蝕作用;最后是面漆，除了耐蝕外，美觀也是重要的目的。一般要涂幾層面漆，使微孔盡量減少。

常用的合成樹脂優(yōu)良品種有:環(huán)氧樹脂、聚氨酯、氯磺化聚乙烯、氯化聚醚、酚醛、呋喃(糠醇)等。瀝青是廉價(jià)但性能優(yōu)良的涂料，也常和環(huán)氧樹脂等混合應(yīng)用于地下管道。天然樹脂生漆是我國(guó)特產(chǎn)，具有優(yōu)良耐酸性和耐堿性，是一種高級(jí)涂料。

無(wú)機(jī)涂層中廣泛應(yīng)用的是以鋅粉為主的富鋅漆，以合成樹脂為黏結(jié)劑，干后表面鋅膜是導(dǎo)電的，作用和陰極保護(hù)相同，在大氣中可使用很久，也可用于較高溫環(huán)境。