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防锈包装技术上

时间:2022-04-29 来源网站:黄冈化工机械网

防锈包装技术(上)

金属由于受到周围介质的化学作用或电化学作用而发生损坏的现象叫金属锈蚀。按腐蚀介质的不同,可分为大气锈蚀、海水腐蚀、地下锈蚀、细菌锈蚀等。在包装工程中遇到最多的是大气锈蚀。锈蚀对于金属材料和制品有严重的破坏作用。据试验,钢材如果锈蚀1%,它的强度就要降低5%~10%,薄钢板就更容易因锈蚀穿孔而失去使用价值。金属制品因锈蚀而造 成的损失远远超过所用材料的价值。所以为了减轻因金属锈蚀带来的损失,研究金属制品的锈蚀规律及其防护技术是非常重要的。

金属制品锈蚀原理

除了少数贵重金属(如金、铂)外,各种金属都有与周围介质发生作用的倾向,因此金属锈蚀现象是普遍存在的。按照金属锈蚀的机理,锈蚀可分为电化学锈蚀和化学锈蚀两种类型。而一般金属制品的锈蚀主要是电化学锈蚀。

一、金属电化学锈蚀原理

电化学锈蚀是指金属与酸、碱、盐等电解质溶液接触时发生作用而引起的锈蚀,它在锈蚀过程中有电流产生,即所谓微电池作用。电化学锈蚀是破坏金属的主要形式。

1、 电化学锈蚀原理

金属电化学锈蚀的进行必须同时具备三个条件:

①金属上各部分(或不同金属间)存在着电极电位差;

②具有电位差的各部分要处于相连通的电解质溶液中;

③具有电极电位差的各部分必须相联。

造成电化学锈蚀的原因主要是在具备上述三个条下的原电池作用。当将两种金属放在电解质中,并以导线联接之,导线上便有电流流过,这种装置就叫做原电池。众所周知的伏特电池的装置便是原电池(如图6-1所示)。

在伏持电池中,导线将两极板联接起来,成为自由电子流动的通道 。电解质溶液(硫酸溶液)使两极板维持各自的电极电位,同时成为阳离子流动的通道。

即使是一块金属,不与其他金属接触,把它放在电解质溶液中,也会产生与上述类似的锈蚀电池。因为一般工业用的金属都不是同一种金属元素组成的,常含有少量的杂质。另外在金属表面上一般也分布着很多杂质,当它与电解质溶液接触时,每一颗粒杂质对于金属本身来说都成为阴极,所以在整个表面就必然有很多微小的阴极和阳极存在,因而在金属表面就形成了许多微小的原电池,这些微小的原电池称为微电池。

由此可见,金属电化学锈蚀的产生是由于金属与电解质溶液相接触时,金属表面的各个部分的电极电位不尽相同,结果形成锈蚀电池,其中电位较低的部分成为阳极,容易遭受锈蚀;而电位较高的部分则成为阴极,只起传递电子的作用,而不受锈蚀。

当金属与比金属表面温度高的空气接触时,在空气中所含的水蒸气就可以形成液态的水,在金属表面凝聚,使金属表面润湿成形成水膜。当金属表面上存在着水膜时,由于大气中的某些气体,如二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮或盐类溶解进去,这种水膜实际上就是一种电解质溶液。在这种情况下,金属表面很自然地就会进行电化学锈蚀,引起金属制品锈蚀。

2、极化作用

使金属材料发生电化学锈蚀是锈蚀电池作用的结果,锈蚀过程中产生的电流叫做锈蚀电流,它的大小是锈蚀速度的函数,根据欧姆定律,可以计算出锈蚀电流强度I:

Ec-Ea

I= -------

式中:I--锈蚀电流强度

Ea--阳极电极电位

Ec--阴极电极电位

R--锈蚀电池的总电阻(包括内阻与外阻)

知道锈蚀电流强度以后,根据法拉第定律可以计算出锈蚀量W与锈蚀速度,由

I·t·A

W=  -------

F·n

式中:W--锈蚀量(g)

I--电流强度(A)

t--锈蚀时间(s)

F--法拉第常数

n--金属在锈蚀电池中具有的阶数

A--金属的原子量

锈蚀速度即每小时每平方米的锈蚀量,即

W 3600·I·A

---- = --------

S·T S·F·n

式中:T--时间(h)

S--阳极区的表面积(m2)

计算出的锈蚀速度同实际锈蚀速度相比较要大几十倍到几千倍。由实验证明,这是由于锈蚀过程的总电阻虽然没有改变,但阴极和阳极电位差减小而造成结果。因为当锈蚀开始时,阳极电位向正的方向移动,阴极电位向负的方向移动,因而电位差减小了。电极电位的改变大多是在锈蚀开始的短时间内完成的,这种电极电位的改变叫做极化作用。极化作用可以降低金属的锈蚀速度,所以研究极化作用及其产生的原因对防止金属制品锈蚀具有一定的实际意义。

(未完待续)

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