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第4章 金属防腐蚀(1)

学习要点

一、金属腐蚀的种类及原理

1.金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏,有时还伴随机械、物理或生物作用。

2.工业发达国家每年由于金属腐蚀的直接损失占国民经济总产值的2%~4%。

3.腐蚀与环境有极大的关系,产生腐蚀的环境有天然大气、工业大气、酸雨、特殊气候环境、土壤和化学物质。工业大气通常是指被化学物质的气体污染的空气。土壤对材料的腐蚀主要源于土壤中的水、氧和一些电解质。

4.天然大气的主要腐蚀介质是氧和水,天气和温度的变化等是促进腐蚀的条件。

5.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类,各种各样的腐蚀基本上都属于这两类,而且以电化学腐蚀为主。

6.化学腐蚀是指金属在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应而导致的腐蚀,这类腐蚀是没有水介入的,一般有氧化反应、气体的腐蚀作用和非电解质腐蚀等几种。

7.非电解质即有机物,有机物对金属无腐蚀作用,若有机物含有杂质,如油料中的硫,则会对金属产生腐蚀。

8.大多数的金属腐蚀属电化学腐蚀,这种腐蚀的特征是在有电解质和水的作用下发生的,反应时产生电流形成电池,被称为电化学腐蚀。

9.现在一般用的电极电位,是指定氢气的标准电位为零的相对值。因为规定了氢的标准电位为零,所以氢前面的金属的标准电极电位为负,氢后面的金属的标准电极电位为正。在电化学腐蚀条件下,负电性金属容易被腐蚀,负值越大,越容易被腐蚀。

10.通过化学反应将化学能转换成电能的装置称为原电池。构成原电池的条件是:必须有电极电位不同的阴极和阳极,阴阳两极有导体连接。当电池接通后发生电子流动产生电流,由阳极流向阴极。

11.从原电池的工作原理可以看出,尽量让金属成为阴极是防止腐蚀的重要手段。

12.铁的标准电极电位比碳低,当大气中的水和氧对其作用时,铁成为阳极,碳成为阴极,形成腐蚀电池。

13.判断酸雨危害程度的标准是pH,其范围为0~14,pH为7表示酸碱度等于蒸馏水,为中性。pH为4的酸液的酸性相当于pH为5的10倍,相当于pH为6的100倍。

14.酸雨会损坏车身表面的漆膜,并且大多数损伤都发生在车身外表面,因此涂层表面成为涂装工主要关心的地方。酸雨会损坏漆膜中的色素成分,尤其对以铅为主要成分的颜料。比较常见的是酸雨落在漆膜表面后,形成一种类似于水滴蒸发后留下的痕迹,并使漆层褪色。褪色的情况因原有颜色的不同而有区别,例如,原来为黄色的车身表面涂层,受到酸雨腐蚀后可出现白色或深棕色的痕迹,而绿色的变成白色,白色的变成粉色,红色的变成紫色。

15.透明涂层是防止酸雨造成侵蚀的保护层。透明涂层只能保护涂料中的色素不发生褪色现象,但酸雨仍能在透明涂层上形成圆形侵蚀。

二、金属防腐蚀方法

1.金属材料由于受到介质的作用而转变成新相,从而引起的破坏或变质,形成腐蚀。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震损失的总和。

2.金属材料和介质之间可以有不同的作用,但只有满足下列两个条件,才可以称为腐蚀:一是使金属材料发生状态变化,与介质中的某一部分形成新相;二是在金属材料破坏的过程中,包括金属材料和介质在内的整个体系的自由能降低。

3.电化学防腐按电化学原理可分为阴极保护和阳极保护两种。

4.阴极保护分为护屏保护和外加电源保护两种。护屏保护是指在被腐蚀体系中附加一个负电性更强的金属作为附加阳极,使得被保护的金属变成阴极,从而达到保护的目的。外加电源保护是指被保护的金属与外接电源的负极相连,使之成为阴极,而外加电源的阳极和石墨、不锈钢等相连,从而达到保护的目的。

5.阳极保护是把被保护的主体金属和直流电源的正极连接,外加电流使金属阳极化,从而提高金属的稳定性。

6.涂层保护在被保护的主体金属表面覆盖耐腐蚀材料以防止金属与腐蚀介质接触,从而达到防腐蚀的目的。常用的保护涂层有金属保护层、非金属保护层和涂料保护层。

7.金属保护层,是采用电镀、化学镀、热熔浸镀等方法,将具有保护作用的金属薄层涂布在被保护金属表面的方法。被涂布的金属主要有Cr、Ni、Zn、Cu等。金属涂层的保护有阴极覆盖保护和阳极覆盖保护两种。

8.在铁上涂布锌和铝等,使覆盖层的主体金属有更低的负极电极电位,腐蚀发生时,金属涂层将铁与腐蚀介质隔绝,而涂层本身被腐蚀,这种方法称为阳极覆盖保护。

9.若在金属表面涂布电极电位更高的金属是阴极,主体金属是阳极,而阳极是被完全隔绝的,因而不会发生腐蚀,这种方法称为阴极覆盖保护。阴极覆盖保护必须保证涂层没有裸露,否则会发生严重的局部腐蚀。

10.以耐酸的陶瓷、玻璃以及石材等非金属材料作为内衬的防腐方法称为非金属保护层保护。

11.涂料保护是金属表面涂布涂料以达到防腐目的的方法。在汽车涂装中,涂料除了装饰作用外,另一个重要的功能即为防腐蚀。

12.同其他各种防腐蚀方法相比,涂料防腐具有以下优点:选择多,用途广;涂装工艺方便,成本低;修复方便。

三、车身防腐蚀

1.汽车修补涂装主要针对汽车车身壳体进行防护。

2.汽车车身壳体被腐蚀破坏主要是两个方面:汽车车身涂层损坏和外部环境损坏。

3.汽车车身涂层损坏主要是涂层剥落后,车身金属外露造成腐蚀,还有不良涂装造成的局部腐蚀。

4.任何涂料都有一定的使用寿命,超出这个时限后,涂膜即会老化,如粉化、剥落等。在酸雨条件下,涂膜更易老化。当汽车涂膜有老化现象时应及时修补以免造成更严重的腐蚀。

5.汽车涂膜中的面漆剥落,中涂底漆或底漆裸露,经过一段时间的阳光照射后,中涂底漆或底漆受到紫外线的作用容易老化而剥落。

6.表面腐蚀是金属生锈的开始,锈斑仅仅停留在金属表面,还没有深入金属内部,但这是锈穿金属基材的开始。如果此时选用了合适的除锈工艺,则一般可以完全达到合乎涂装标准的水平。

7.对于表面锈蚀的清除,应砂磨到显示出金属光泽,再用双组分金属表面调整剂,以清除有可能遗留在缝隙里的铁锈,然后用水冲洗,再用压缩空气吹干表面,最后应尽快进行下一道工序,即喷涂底漆、中涂层等。

8.锈坑是表面锈蚀的继续,属于比较严重的一种锈蚀形式。如果不进行定期地检查涂层,则涂层下面的锈蚀就会不断扩大,引起涂层起泡,并且深入到金属材料的内部形成锈坑。

9.对于锈坑和大面积锈蚀,喷砂是最有效、最快的方法。如果无法在汽车车身上的某个部位实施喷砂,则可采用小型电动磨光机或打磨叶轮直径较小的电动打磨机实施打磨。

10.转化涂层可以使涂层更好地附着在金属表面上,阻止锈蚀在涂层下继续蔓延。

11.当车辆经过彻底的钣金修理和防腐处理之后,涂装工还需要对车身外饰板进行下述最终防腐程序:用清除蜡和油脂的清洗剂进行清洗;喷涂磷化底漆,并让它在空气中充分干燥(可以使用高压气或干净的白抹布加快其干燥速度);喷涂底层涂料,最好使用双组分环氧树脂底漆;喷涂底层填实涂料;喷涂着色涂料。

12.进行车辆底部防腐处理时,应先从喷涂翼子板和轮罩内侧开始,对翼子板的焊缝应特别加以注意。

13.在容易产生高温的部位,如排气管或消声器不能喷涂底层涂料,在悬挂系统、牵引系统、制动毂和其他运动部件上也不适宜涂装过厚的涂层,甚至不能喷涂。

14.车身底部外表面的防腐处理程序一般如下:使用清除蜡和油脂的清洗剂进行清洗;喷涂磷化底漆;喷涂底层涂料;使用防腐膏和隔声材料进行修复,恢复原出厂技术指标;使用煤油和清洗剂清除喷涂过量的底层涂料。

15.用有机涂膜保护大气中的金属结构是最广泛使用的防腐手段。

16.轿车的原厂电泳底漆是非常好的防腐涂料,一些原厂配件板材,如蒙皮、机盖,也是经过电泳底漆涂装后才交付给修理厂使用的。修补涂装中,常常可以在电泳底漆涂层上直接喷涂中涂层漆和面漆。有些配件板材涂装了普通的保护性底漆如红丹漆,这种底漆虽然没有电泳底漆的附着力和耐久性好,但在一定的时间内也能保证钢材不生锈,在修补涂装中常常要打磨这层保护性底漆后才能施工。

17.客车上目前使用最多的底漆是环氧底漆,其耐蚀性和附着力都非常好。

18.无论是轿车还是客车的修补涂装,若是小面积涂装,可以直接在裸金属表面刮腻子,然后用中涂底漆封闭后再喷涂面漆;但若是大面积涂装,则应避免直接在裸金属底材上刮腻子。正确的方法应该做好防腐涂层,然后刮腻子,再用中涂底漆封闭,最后喷面漆,这样才能达到耐久的抗腐蚀及完美的涂层效果。

模拟试题

一、判断题

1.土壤对材料的腐蚀主要源于土壤中的水、氧和一些电解质。()

2.工业大气通常指被化学物质污染的空气。()

3.金属的腐蚀危害非常巨大,年损失远远超过水灾、火灾、风灾、地震损失的总和。()

4.酸雨通常会损害漆膜中的色素成分,使漆层褪色。()

5.大多数的金属腐蚀属于化学腐蚀。()

6.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。()

7.金属在干燥气体和电解质溶液中发生化学反应,引起的腐蚀称化学腐蚀。()

8.在有电解质和水的作用下产生电流,形成电池,称电化学腐蚀。()

9.氢电极电位作为基准电极电位,设定为零。()

10.有机物对金属无腐蚀作用。()

11.判断酸雨危害程度的标准是pH,其范围为0~14。()

12.金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏,有时还伴随机械、物理或生物作用。()

13.天然大气的主要腐蚀介质是氧和水,天气和温度的变化等是促进腐蚀的条件。()

14.化学腐蚀是指金属在潮湿气体和非电解质溶液中发生化学反应而导致的腐蚀,这类腐蚀必须有水介入。()

15.化学腐蚀是指金属在干燥气体和非电解质溶液中发生化学反应而导致的腐蚀,这类腐

蚀是没有水介入的。()

16.化学腐蚀一般有氧化反应、气体的腐蚀作用和非电解质腐蚀等几种。()

17.有机物对金属无腐蚀作用,但是,如果有机物含有杂质,则会对金属产生腐蚀。()

18.在电化学腐蚀条件下,负电性金属不容易被腐蚀,负值越大,越不容易被腐蚀。()

19.通过化学反应将化学能转换成电能的装置称为原电池。()

20.铁的标准电极电位比碳低,当大气中的水和氧对其作用时,铁成为阳极,碳成为阴极,形成腐蚀电池。()

21.酸雨落在漆膜表面后,通常会形成一种类似于水滴蒸发后留下的痕迹,并使漆层褪色。()

22.透明涂层只能保护涂料中的色素不发生褪色现象,但酸雨仍能在透明涂层上形成圆形侵蚀。()

23.透明涂层能够有效防止酸雨对车身漆面的腐蚀作用。()

24.金属材料由于受到介质的作用而转变成新相,从而引起的破坏或变质,称为腐蚀。()

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