零件表面防腐方法及工艺

零件表面防腐方法及工艺

引言

无论工程大小，在所有工程设计建造中，都离不开材料，也就避免不了材料的腐蚀现象，有了材料的腐蚀，就有材料的防腐蚀。研究如何防止材料腐蚀破坏的科学就是“腐蚀与防护科学”。

工程防腐设计中，首先合理选用能直接使用的耐蚀材料，继而再合理选用防腐蚀方法，在作工艺性、经济性比较时，两者必须同时予以考虑。

1 金属材料腐蚀

1．1大气腐蚀

大气腐蚀是指常温下潮湿空气中所引起的金属材料腐蚀。主要是金属表面所形成有电解质液态膜与空气中的去极化因子同时作用的结果。

1．2淡水腐蚀

淡水腐蚀是指在河水、湖水、地下水等天然水中的金属腐蚀。

1．3士壤腐蚀

士壤是由气、液、固三相物质构成的复杂系统，还有土壤微生物及生成物参与其中，造成了土壤腐蚀的复杂性。

1．4海洋腐蚀

海洋腐蚀是由海洋物理、化学、生物因素三个方面综合作用的结果，不同的海洋环境区带，各因素影响的大小、主次也不同。

海洋腐蚀环境分五大类海洋大气、浪花飞溅区、潮差区、全浸区、海底泥沙区

1．5特种环境下的腐蚀

常见的特殊环境硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）、硝酸与硫酸混合（H2SO4＋HNO3）、磷酸（HPO4）、硫化氢（H2S）、醋酸、氨、碱、氧化性酸与还原性酸混合

2 防腐分类方法

随着科学技术的发展，除了耐腐蚀材料不断出现外，新的防腐方法也在不断增多，因此防腐蚀方法种类也在发展。

从防腐蚀机理上看，防腐蚀方法大体可分为三类，即选择耐腐蚀材料、环境介质处理、相界表面处理。

3 选择腐蚀材料

3．1耐蚀金属材料

黑色金属不锈钢、耐海水不锈钢、耐蚀合金钢、耐酸碱合金钢

有色金属钛合金、铜合金、铜镍合金、稀有合金

3．2非金属材料

有机材料橡胶、塑料、纤维

无机材料陶瓷、玻璃、石棉、混凝土

3．3复合材料

异种金属复合银／铜、铌／钛、不锈钢／碳钢、镍合金／钢、钛／钢金属与非金属复合无机纤维增强金属、金属陶瓷

有机、无机复合纤维增强塑料（玻璃钢）、掺碳增强树脂

3．4非晶弥散材料

非晶态体镍／磷、钴／磷、镍铜／磷、铁／磷

非晶弥散材料微料金属弥散和纳米材料

4 环境介质处理

4．1改变介质物理性能

改变介质流向、流速

4．2改变介质化学及电化学性能

络合缓蚀处理、改变电阻率、pH值

4．3净化环境、减轻或消除腐蚀介质

沉淀净化、干燥处理、空气除氧

5 相界表面处理

5．1覆盖层保护

金属覆盖层化学镀、电镀、热浸、扩散、喷涂、气相沉积

有机覆盖层浸涂、刷涂、喷涂、电泳涂、包缚、贴衬、热轧

无机覆盖层浸涂、刷涂、喷涂、扩散、搪瓷烧结

5．2表面转化膜

化学转化膜氧化、磷化、铬化

电化学转化膜阳极氧化和阴极处理

物理法处理抛光、喷丸、碰撞、辐射、激光处理

5．3电化学保护

阴极保护牺牲阳极法和阴极处理

阳极保护

6 相关概念信息

6．1不锈钢

按组织结构分类铁素体、马氏体、奥氏体、双相体

6．2金属覆盖层工艺方法

6．2．1热喷涂

金属熔化后高速喷涂到基体表面形成机械结合覆盖层，工艺灵活，各种材料均可喷涂，覆盖层粗糙多孔，厚度可达5mm以上。

用于大面积钢件防腐和尺寸修复等，有色金属、有机与无机、金属陶瓷等均可喷涂。

6．2．2电镀(电沉积)和电刷镀

电解质溶液中通直流电在阴极表面形成电结晶覆盖层，大部分在水溶液中常温处理，工艺简单，覆盖层均匀光滑，有孔隙，厚度可控，一般在十几微米到几十微米。

多用于大数量中小零件或精密螺纹件的装饰防腐蚀、耐磨。

6．2．3化学镀

在溶质中通过离子置换或自催化反应使金属离子还原沉积到基体表面形成覆盖层，多在水溶液中常温或低温处理，工艺简单，覆盖层厚度一般＜25微米。

适合大小各种复杂零件防腐蚀装饰层或金属与有机件的预镀层。

6．2．4热浸镀

零件浸入熔融的覆盖金属中形成扩散连接的粘作层，故覆盖层结合力好，生产效率高，但不均匀

适合低熔点金属及合金覆盖(锌、铝、铅、锡及其合金)对各种复杂零件防腐蚀用，尺寸大小受镀槽限制。

6．2．5熔结与复合

通过喷涂熔融或电焊、真空熔覆的方法获取熔融致密的扩散结合层，一般作厚毛坯件，需磨削加工。

主要用于修复或特种防腐蚀。

6．2．6热结与复合

通过轧、拔、压、热粘、爆炸等方法把覆盖层金属复合在基体金属表面，可得到其它方法达不到的覆盖层和薄层。

主要用于管、板、棒等半成品件材，常见包覆材料有铜、铝、铅、银、镍、锡、铂、钯、钛、不锈钢。

6．2．7热扩散(热渗)

在热活化金属氛围中的基体金属表面形成相互扩散的合金相覆盖层，层结合牢而致密，性脆，工艺繁杂，效率低。

适用精密螺纹件的特种防护，零件尺寸受工艺设施限制。

6．3阴极保护

阴极保护是一种用于防止金属在电介质（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护技术，该技术的基本原理是对被保护的金属表面施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当金属的电位负于某一电位值时，腐蚀的阳极溶解过程就会得到有效抑制。根据提供阴极电流的方式不同，阴极保护又分为牺牲阳极法和外加电流法两种。

牺牲阳极法是将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。

外加电流法是将被保护金属与外加电流负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。