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目前影响金属制品锈蚀的因素上

发布时间:2021-07-12 19:53:49 阅读: 来源:密封材料厂家
目前影响金属制品锈蚀的因素上

影响金属制品锈蚀的因素(上)

影响金属制品锈蚀的因素有许多,既有金属制品本身的特征因素,也有金属制品的储存环境因素的影响。现将主要方面分述如下。

一、金属制品本身的特征对锈蚀的影响

1、与金属制品种类有关

一般来说电极电位负值越大的金属在大气中越容易锈蚀。例如铁与铜的标准电极电位分别是-0.44V和+0.33V,显然铁的电极电位比铜低,因此在大气这1开发成果可能同等于为塑料再生提供了无形的条码中铁比铜容易锈蚀。

2、 与金属制品的杂质和所加其他金属成分有关

一般常用的金属材料及其制品都不是纯金属而是多种成分的合金,在成分、组织、物理状态、表面状态等方面都存在各种各样的不均匀性,这就更增加了被锈蚀的可能性。同时工业用金属材料中都含有一定量的杂质。如工业锌中含有铁等。金属中杂质对锈蚀的影响情况也不完全相同,纯金属在大气中或电解液中都是比较稳定的,但是只要有少量的杂质存在,也可使锈蚀速度增加几百倍甚至几千倍。不同杂质对同一种金属制品影响情况延伸率也不同。

若在某一金属中加入一定量的其他金属元素,就可以改变基体金属的电极电位。例如在铁中加铬达到重量比为11.7%时,其合金的电极电位将提高到+0.2V,这时就可以有效地抵抗空气,水蒸气和其他酸碱盐的锈蚀。总之,金属制品中有电位高于金属本身的成分或杂质时,就容易加速商品的锈蚀;金属中如果加入容易钝化的元素(如钢中加入铝、铬、硅等),则可提高金属的耐锈蚀性。

3、与金属制品表面的镀层有关

有些钢铁制品为防止锈蚀,在其表面上常镀有具有保护作用的金属镀层。金属镀层基本有两种类型:一种是阳极特别注意:两种实验机的加载方式也不同镀层,即镀层金属的电极电位较铁为负(如镀锌)。另一种是阴极镀层,即镀层金属的电极电位较铁为正(如镀镍、铜等)。这两种镀层的保护作用也不完全一样。因为阳极镀层的锌层上如果有孔隙或局部破坏现象,则在大气中对钢铁仍有保护作用,因为当发生锈蚀时,锌是阳极而铁是阴极,结果被锈蚀的是锌,而铁受到保护。阴极镀层金属的电极电位较铁高,所以当镀层有孔隙或局部破坏时发生锈蚀的结果是基体金属钢铁受到锈蚀。所以严格说来,阴极镀层只有在没有孔隙和镀层不受破坏保持完整的情况下才能防止钢铁锈蚀。因而对有镀层的金属制品在储存过程中也不能忽视对它的防锈蚀工作。

4、与金属制品的状态有关

金属制品物理状态的不均匀性也是影响电化学锈蚀的因素。金属在机械加工过程中常常造成金属各部分形变不均匀性及内应力的不均匀性,一般情况下变形极大的部位是阴极。例如在铁板弯曲处及铆钉头的锈蚀,就是由于这个原因引起的。另外由经验证明,受应力的部位也常为阳极,最容易受锈蚀。

金属表面状态也会对电化学锈蚀产生影响。金属表面膜不完整,有孔隙,则孔隙下的金属表面电位就较低,成为微电池的阳极。在大多数情况下,表面粗加工零件比表面精加工零件的锈蚀速度要大些。表面粗糙度对锈蚀的影响在大气中比在电解液中明显得多,这主要是由于粗糙的表面有较大的吸附能,容易吸附水分与灰尘,并且容易形成氧的浓差电池。

有些金属如铝、铅、铜、锡、锑等在大气中能在表面上生成一层组织致密、性能稳定的保护膜,而使金属不继续锈蚀。钢铁在大气中表面上生成的锈蚀产物,组织疏松,具有多孔结构,没有保护作用,同时还具有毛细管吸附作用,因此钢铁在大气中很容易锈蚀。有些金属的锈蚀产物具有吸湿性,如在含有二氧化硫的大气中铜表面上可能生成硫酸铜,铁表面可能生成硫酸亚铁;在含氯离子的大气中金属表面会有金属氯化物生成,这些产物的吸湿点较低,因而更易锈蚀。

二、金属制品的储存环境因素对其锈蚀的影响

储存环境因素是商品在储存中能否发生锈蚀的决定因素,因而也是防止储存中的金属制品锈蚀的主要控制因素。所谓环境因素是指储存环境的空气温度、湿度以及空气中的有害气体和杂质,如二氧化碳、二氧化硫、氯化物等,还有与金属制品相接触的酸、碱、盐等物质都属于环境因素。

1、空气的湿度

金属制品在储存中的锈蚀主要是潮湿大气锈蚀。潮湿大气锈蚀是在金属制品表面形成的水膜下发生的电化学过程。这种过程的速度与水膜厚度有一定的关系,如图所示。

图中区域Ⅰ(水膜厚度=1~10nm)相当于吸附水分的起始阶段,金属表面仅有极薄的吸附膜(仅几个到几十个分子层),这时属于干燥的大气锈蚀,锈蚀速度最小。区域Ⅱ(水膜厚度=10~100nm)相当于金属表面存在不可见的水膜的锈蚀(10~100个分子层),从化学历程过渡到电化历程,锈蚀速度迅速增大。在区域Ⅲ(水膜厚度=100~1000nm),金属表面有明显可见的水膜,但随水膜厚度的不断增加,氧穿过水膜向金属表面扩散逐渐困难(阴极控制成了主要因素),因而锈蚀速度开始下降。当水膜厚度增至区域Ⅳ(水膜厚度>1mm)时,便相当于金属全浸在水中的锈蚀情况。

金属制品在空气中,表面水膜的厚度与空气相对湿度有直接关系。只有空气相对湿度超过临界湿度时,在金属表面所形成的水膜才能满足锈蚀电化学过程的需要,从而使锈蚀速度明显加快,并且湿度越高,锈蚀速度越快。

一般金属锈蚀的临界湿度在70%左右。金属制品表面粗糙,结构复杂,表面吸附有盐类、尘埃及有害气体等,都能降低锈蚀此功能并不是万能的临界湿度。图是铜在含二氧化硫空气中锈蚀速度与空气湿度的关系曲线。

在超过临界湿度的条件下,金属锈蚀的电化学过程之所以随空气湿度的升高而加快,是与锈蚀电池的极化作用有关。在相对湿度较低时,阳极极化程度较高,随着相对湿度的升高,阳极极化程度愈来愈小因而锈蚀速度愈来愈大,如图所示:1和5相对湿度为100%;2和4相对湿度为75%;3相对湿度为50%。当空气相对湿度从50%增加到100%时,锌的阳极极化率会降低1000倍。阳不论是选择单柱式或是双柱式的拉力机极极化程度在可见水膜下随水膜的减薄而降低;在不可见水膜下,则随水膜的增厚而降低。也就是说空气湿度增高,阴极极化程度会减小,于是锈蚀速度会加快。钢铁锈蚀速度与空气湿度的关系是一种对数关系,可表示如下:

Vk=V0·e-(h0-h)

式中:V-在该湿度下的锈蚀速度

V0-在饱和湿度下的锈蚀速度

h-在该温度下的实际湿度

h0-在该温度时的饱和湿度

公式表明在相对湿度较低时,随相对湿度的增加,锈蚀速切断了组织遗传度增加并不快,然而在接近饱和湿度时,即使相对湿度增加得不多,锈蚀速度也增加得相当快。可见相对湿度是影响储存的金属制品锈蚀的重要因素,只要将储存环境的相对湿度控制在金属制品锈蚀的临界湿度以下,就能有效地防止锈蚀的发生。

(未完待续)

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