浅谈锌在金属铁防腐蚀中的常见应用 毕业论文

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1、浅谈锌在金属铁防腐蚀中的常见应用0引言常见金属表面腐蚀这种自然现象已经被人们广泛认知，并时常影响着人们的日常生活，劳动人民在长期的生产实践中不断探索，总结着各种各样的金属防护措施，而其中金属铁是日常生活中最为常见的金属，对铁的防腐蚀处理，是在日常生产和实践中人们不得不面对和急需解决的问题。本文主要总结金属锌这种常见的活泼金属在金属铁的防护中所起的作用和基本方法。1金属铁腐蚀的机理日常生产实践中大部分金属的稳定状态是氧化态，当金属从矿石中提炼出金属态后，其向氧化态的转化是一个自发的过程。在实际生产和应用中，铁在不同情况下的腐蚀机理是十分复杂的，但主要形式有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是，金属

2、表面与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。电化学腐蚀是，金属材料（合金或不纯的金属）与电解质腐蚀接触,通过电极反应产生的腐蚀。故金属腐蚀的本质是，金属在腐蚀过程中所发生的化学变化，从根本上来说就是金属单质被氧化形成化合物。金属铁锈蚀最常见的是电化学腐蚀，出现电化学腐蚀时，腐蚀过程发生在金属表面的一个导电水层——电解液（含有氧气和酸性或碱性气体）中。在工件表面暴露在空气里的一层极薄的湿气膜或工件缝隙中残留的水，还有在工件上的手工焊接点等，都足以成为电解液。钢铁在潮湿表面的电化学腐蚀，处于潮湿空间和露天放置时的潮湿气候都会对铁金属表面形成一层湿气膜。这些电解液在一定的条件下，会对金属铁或铁制品

3、进行电化学腐蚀。从而生成物理特性急脆的铁锈（通常为铁的氧化物），进而影响铁零件的强度。在这种条件下，非合金钢和低合金钢制成的表面裸露的零件用不了几天表面便会密锈斑（图1）。而这种腐蚀为基础的腐蚀过程是源于空气中氧气和水结合后对铁材料的作用。图1表面裸露的铁腐蚀生锈在一滴水的材料区域内，可用这种正在进行的腐蚀过程作出解释（图2）：在水滴中央，铁作为离子进入水溶液，这个材料区域的作用相当于一个小范围的阳极（局部阳极）。在水滴边缘区域，溶解在水中离子与溶解的铁离子发生反应，首先形成氢氧化亚铁，而不断有空气中的氧气溶解到溶液中，新生成的氢氧化亚铁很快就被氧化成氢氧化铁,然后从中形成铁锈FeO(OH)

4、。铁锈成环状沉积在水滴边缘。在钢铁表面可以观察到开始形成的斑点状铁锈（图1）。锈蚀如果继续发展下去，从这个部位向外扩展，直至吞食整个零件表面。图2电化学氧化腐蚀过程铁的电化学腐蚀主要化学反应方程式：铁在电解质溶液中：氢氧化亚铁在于溶液中的氧气反应：氢氧化铁在溶液中形成铁锈：→FeO(OH)2利用锌对金属铁的保护全球范围内锌的消费量中大约总量的一半用于镀锌，镀锌锌具有优良的抗大气腐蚀性能，在常温下表面易生成一层保护膜，因此锌最大的用途是用于镀锌工业。镀锌被主要用于钢材和钢结构件的表面镀层(如镀锌板)，广泛用于汽车、建筑、船舶、轻工等行业。二十一世纪后，西方国家开始尝试直接用锌合金板做屋顶覆盖材

5、料，其使用年限可长达120~140年，而且可回收再用，而用镀锌铁板作屋顶材料的使用寿命一般为5~10年。二十一世纪后，钢带热浸镀锌量有显著增长。电镀锌也有使用，但该法一般用于较薄的镀层和不同的表面光洁度而且容易产生大量的污染液体，不利于环保。目前使用含锌粉的涂料涂层和喷锌等环保工艺正逐步取代传统工艺；而对于与水连续接触的物体，如用于船舶、桥梁和近海油气井架的大的钢构件，只须和大的锌块连接，将锌块作为牺牲阳极便可得到保护，而且在使用过程中只需定期对锌块进行检查和更新。1）利用电镀锌的方法对钢铁进行保护电镀锌又称冷镀锌，是目前工业生产中主要的镀锌方法，就是利用电解的方法，在制件表面形成均匀、致密

6、、结合良好的金属或合金沉积层的过程。主要工艺流程：化学除油→热水洗→水洗→电解除油→热水洗→水洗→强腐蚀→水洗→电镀锌铁合金→水洗→水洗→出光→钝化→水洗→干燥。从以上工艺可以看出在电镀锌的过程中将产生具有污染的废液，在电镀锌之后需要对这些废液进行妥善处理。2）利用热镀锌的方法对钢铁进行保护热镀锌又称热浸锌或热浸镀锌：是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。主要工艺流程：成品酸洗-水洗-加助镀液-烘干-挂镀-冷却-药化-清洗-打磨-热镀锌完工 热镀锌是以无废水而冠以无污染的，目前有正逐步

7、成为主流之势，但实际上在生产过程中是产生少量废水的，同样需要妥善处理后才能排出。3）利用锌块做牺牲阳极对铁进行保护在金属活泼性上，锌的活泼性比铁的活泼性强，锌相对于铁是电位较负的金属材料制成，当它与被保护的金属连接时，自身发生优先离解，从而抑制了被保护金属的腐蚀。而锌又有足够负的稳定电位，从而保持了足够大的驱动电压：同时有较大的理论发生电量，可以提供高而稳定的电流效率。故可以利用锌作牺牲阳极（图3）来对来对铁