材料防护一二章.ppt

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1、材料防护材料科学与工程学院马玉春绪论控制高温腐蚀的措施控制电化学腐蚀技术概论电镀1234热浸镀56表面氧化与磷化6第一章绪论一、金属防蚀的重要性金属的腐蚀问题遍及国民经济的各个部门及人民生活的各个领域。腐蚀造成的损失是惊人的,全世界每年因腐蚀世界每年因腐蚀造成的损失达一亿吨以上,约占金属年产量的20%—30%。据七十年代统计表明,一些工业发达国家因腐蚀造成的经济损失竟占国民生产总值的2%--4%。其次,防蚀的重要性还表现在生产及科学技术的发展上。为提高生产效率,节约能源,生产过程的强化及新兴技术领域的开发(海洋、核能、空间),及设备参数不断提

2、高(高温、高压、高速、强介质等),从而使金属材料的腐蚀问题更突出,且常成为发展某项技术的关键。根据腐蚀是发生在金属与介质之间界面上的物理化学过程这一特点,防止金属腐蚀可以从控制金属本身、控制环境和控制界面三个方面考虑。 因此,金属防蚀技术主要包括以下途径:研究耐腐蚀材料;腐蚀环境处理;表面防蚀处理;采用电化学保护技术;合理选材和设计装置的结构。其中以表面防蚀处理与国民经济各部门联系最密切、应用最广泛。二、金属防蚀技术的主要途径1、材料方面:研究耐蚀材料,在不同的腐蚀环境中采用的耐蚀材料不同。2、环境方面:控制环境介质的成分、温度、PH、湿度

3、等,降低介质的腐蚀性。3、电化学保护:采用电化学保护的方法,提高材料的使用寿命。4、覆盖层保护:采用电镀、热镀、化学转化处理等方法隔离环境与介质,从而提高材料耐蚀性。三、材料防护的分类方法第二章控制高温腐蚀的措施第一节合理选材所谓合理选材就是正确选择使用和设计耐高温腐蚀合金。(1)必须全面考虑工件在工作時所承受的各种载荷对材料的要求,在考虑解决耐蚀性时必须考虑材料在不同状态及不同负荷条件下的具体耐蚀性。 (2)选择耐高温氧化的金属材料,除了考虑力学性能外,还要考虑该材料的长期的耐氧化温度指数能否满足使用要求。 (3)要注意到使用时的特殊要

4、求。例如焊接的板材应无内腐蚀倾向,以免由于内氧化造成焊接裂纹。设计要求负载寿命环境介质设计内容组织成分工艺组成温度以形成热力学稳定的合金表面和形成抗蚀层为要求以抗蚀的各种合金元素均匀分布为原则以确保成分、组织设计最佳性能的获得为标准防蚀层的选择:Al2O3,Cr2O3,SiO2或具有尖晶石结 构的NiCr2O4,NiAl2O4,CoCr2O4,FeCr2O4,还有优良抗 震性能的NiO,NiCr2O4.在冶金及机械制造工业中,金属的热加工、热处理、焊接等工艺都必须对金属进行高温加热,自然会产生高温腐蚀问题,此时如能正确地控制和选择加热气氛

5、,既可使上述工艺顺利地完成又可以避免或滞缓高温腐蚀。第二节控制环境介质例如热加工:钢锭及钢坯加热炉目前既有采用固体燃料又有采用液体燃料和气体燃料的。各种燃料的燃烧产物成分不尽相同,但燃气中的CO2、CO、过剩的氧等组分均对钢产生高温腐蚀作用。如果钢坯加热炉的气氛为弱氧化甚至为弱还原性气氛,则会大大降低烧损,提高钢的质量。 在热处理工艺中,控制加热介质以改善钢件表面质量、进行特种热处理的常用手段。目前常用的加热介质有真空、惰性气体、保护性气体、熔盐和固态填料。焊接时使用气体保护焊,防止焊接熔化区金属的氧化和高温腐蚀。我们把在金属表面上形成耐蚀

6、层或隔离层的防护方法统称为表面涂层法。相应地耐蚀层或隔离层称为表面涂层。对耐高温腐蚀涂层的要求是它能经受得住高温化学作用或高温环境介质的其他物理作用并且与基体金属有良好的结合力。耐高温腐蚀涂层按其与基体金属间的结合情况大致分为两类:一、表面合金化涂层二、表面薄膜涂层第三节耐高温腐蚀涂层形成表面合金化涂层的方法是将金属件放入特定的活性化学介质中,使二者间发生界面反应和/或扩散反应,改变金属工件表面层的化学成分、结构和组织,从而获得在给定介质中具有高耐蚀性表面层的方法。一、表面合金化涂层按照生成机制,表面合金化涂层又可分为两类,第一类是利用界面化

7、学反应生成具有高耐蚀性的化学反应产物膜层,此时环境介质中发生界面化学反应的是非金属元素组元,它们与基体金属元素形成的化合物构成表面涂层。用这种方法形成的表面涂层的特点是涂层与基体金属间有比较明确的相界面。第二类表面合金化涂层称之为扩散型涂层。它是通过把金属工件放置在含有欲使金属表面层增添的元素和催化剂的介质中,依靠特定的界面化学反应和物理扩散,形成含特定化合物相的金属表面层而获得的。由于欲增添元素是通过扩散方式进入(渗入)金属内部的,这类表面涂层在金属工件原始表面之内形成,可以称之为扩散型表面涂层。(无明确的相界面)(1)基体金属表面提供扩散

8、元素的原子。 (2)使扩散元素的原子处于活化状态。 (3)活化原子向基体金属内部的扩散或反应扩散。1、扩散型涂层的形成机理固体粉末或料浆(由固体粉末加稀释剂组成

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