关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用new

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1、第5卷第1期辽宁师专学报Vol15No112003年3月JournalofLiaoningTeachersCollegeMar12003【实验技术研究】关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用张玉梅(辽宁工程技术大学职业技术学院,阜新　123000)　　摘　要:根据金属腐蚀的机理,文章主要介绍了钢铁氧化处理和磷化处理的实验技术及应用.实验结果表明:钢铁表面经氧化处理后所得氧化膜色泽美观、厚度薄、组织致密;经磷化处理后所得磷化膜其耐水、耐温、耐磨、防锈、防腐蚀等性能良好.关键词:金属腐蚀;氧化处理;磷化处理;氧化膜;磷化膜中图分类号:O6

2、11162　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1008-5688(2003)01-0103-03金属腐蚀给国民经济带来的损失是非常惊人的.据统计,全世界每年因腐蚀而报废的钢铁占年产量的30%,我国每年生产的钢铁有20%用于替换那些因腐蚀而丧失用途的产品.在我门周围的废物堆、废汽车厂里都可以见到这种腐蚀的后果.因此,如何提高金属的抗蚀能力,有效地控制金属腐蚀所造成的损失,是摆在我们面前的重大课题.1　金属腐蚀的机理　　金属和周围的气体或液体等介质接触时,由于发生化学或电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀.按照金属腐蚀的机理可将其分为化学

3、腐蚀与电化学腐蚀.结合常见的钢铁腐蚀,简单阐明反应机理.111　化学腐蚀　　金属与干燥的气体(如O2、SO2、H2S、Cl2等)接触,发生化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀.这种腐蚀的特点是只发生在金属的表面,使金属表面形成一层化合物.如钢铁在高温时容易被氧化,生成一层氧化皮,它由FeO、Fe2O3、Fe3O4所组成,主要反应过程为:2Fe+O22FeO;4FeO+O22Fe2O3;FeO+Fe2O3Fe3O41由于铁的各种氧化物组成的铁锈很疏松,没有保护金属使其不再继续被氧化的能力,也不具有金属原有的高强度和高韧性等优良性能,在金属的锻造及

4、热处理时常见到这种腐蚀.112　电化学腐蚀　　当不纯的金属和电解质溶液相接触形成原电池而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀.其腐蚀过程分两种.11211　析氢腐蚀当钢铁暴露在潮湿的大气中,由于表面吸附作用,会在钢铁表面形成一层极薄的、为CO2或SO2等气体所饱和的水膜,这种水膜显酸性.这样钢铁中的铁、杂质(C、Si、Mn等)同水膜电解质溶液就形成了原电池.电化学反应如下:2+2++负极　　(铁)Fe-2eFe;Fe+2H2OFe(OH)2+2H;+正极　　(杂质)2H+2eH2↑;总反应方程式　Fe+2H2OFe(OH)2+H2↑.Fe(OH)2进

5、一步被O2氧化　4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3.在腐蚀过程中因有H2放出,故叫析氢腐蚀.11212　吸氧腐蚀　　一般情况下,水膜中溶解有O2,这时的电化学腐蚀的反应过程是:2+-负极　　(铁)Fe-2eFe;正极　(杂质)O2+2H2O+4e4OH;总反应方程式　2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;进一步发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3.+在腐蚀过程中,因水膜中的O2参加反应,故叫做吸氧腐蚀.由于O2的氧化能力比H强,故金属的电化学腐蚀一般是以吸氧腐蚀为主.析氢腐蚀和吸氧腐蚀最后得到的产物都是

6、Fe(OH)3.Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3·xH2O等是红褐色铁锈的主要成分,由于它是疏松可导电物质,故铁锈产生之后又会形成更多新的微电池,加速了铁的腐蚀.一般情况下,这两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀在常温下比化学腐蚀要普遍得多,腐蚀的速度也快得多.2　用化学处理法提高钢铁的抗蚀能力　　了解金属腐蚀的种类和原因,就要采取相应防腐蚀的措施.既然金属的腐蚀是金属与周围介质发生化学反应的结果,因此防止腐蚀的方法要从金属和介质两方面来考虑.一方面改变金属性质,合金化的金属基体电极电位提高了,使其不易失去电子,变成“惰性金属”;另一方

7、面隔离介质,使金属与周围介质隔绝起来.例如在金属表面涂上油漆、塑料、沥青等非金属材料;还有用热镀、喷镀、电镀等方法在金属表面镀一层耐腐蚀的金属.但有些物品如枪支武器、精密仪器等既不能涂漆,也不宜用金属镀层,通常采用化学处理法使金属表面生成一层比较稳定的化合物薄膜,保护内部金属免于继续腐收稿日期:2002—12—10作者简介:张玉梅(1961-),女,辽宁义县人,高级实验师,主要从事化学教学研究,发表论文5篇.©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsr

8、eserved.http://www.cnki.net104辽宁师专学报2003年第1期蚀,从而提高金属的抗蚀能力.常用的化学处理方法有氧化处理(俗称发蓝处理)和磷化处理两种.211　氧化处理