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1、 第三章、金属腐蚀与防护 学习目的： 1、了解金属腐蚀的种类 2、了解金属腐蚀的原因和分类 3、了解金属防腐蚀的方法 3.1、金属腐蚀的种类 1）、化学腐蚀 金属表面在各种化学介质作用下所受到的腐蚀， 称为化学腐蚀。 化学腐蚀 气体中的腐蚀 不导电溶液中的 腐蚀 气体腐蚀，是指干燥气体同金属相接触， 使金属表面生成化合物。如钢材在轧制、焊 接、热处理过程中，因高温氧化而生成氧化 皮。 在不导电溶液中的腐蚀，是指金属在诸如 石油、乙醇等有机液体中受到的腐蚀。 2）、电化学腐蚀 电化学腐蚀是金属与周围电解质溶液相接触 时，由于电流作用而产生的腐蚀。 电化学腐蚀是最常见的，它的表现形式很多 ，又可以
2、分为：空气腐蚀、导电介质中的腐蚀和 其他条件下的腐蚀。 3.2、金属腐蚀的原因和分类 金属腐蚀有外部原因和内部原因，但主要是内 部原因起主要作用。 1）、金属腐蚀的内部原因： 越活泼的金属它的电极电位负值越大，容易失 去电子而溶入电解质溶液中，也就越容易被腐蚀。 金属腐蚀的内部原因还有： 金属的化学成分不稳定，含有杂质；或金 相组织不均匀，结晶先后不同，先结晶部分不易 腐蚀，后结晶部分容易腐蚀。 金属表面的物理状态不均匀，机械加工后 造成变形，应力分布不均匀，例如：棱角、边 缘、弯板折弯部位等处易受腐蚀。 2）、金属腐蚀的外界原因： 湿度引起的腐蚀 金属表面受到一定的湿度的作用，例如：金 属表
3、面的水，就会产生腐蚀。水的来源有雨水、 水蒸气以及材料或产品被水浸湿等，特别是用于 热带地区的产品，温度若达到60以上、湿度 若达到65%75%以上时，金属表面就会形成露 水膜而使产品锈蚀。 污染物引起的腐蚀 大气中的灰尘甚多，灰尘落在金属表面，易 结露造成腐蚀。大气中的有害气体，如CO2、 SO2、H2S等，其中SO2与水反应后对金属的腐 蚀尤为严重，而H2S对有色金属腐蚀最为严重。 温度变化引起的腐蚀 四季温度变化、昼夜温度变化及地区气温不 同等等，都会因温度的变化而使金属表面锈蚀。 如夏季白天炎热，晚上温度下降；冬季将金属材 料、产品从室外运至室内，温度由低变高等等。 上述情况都会使金属
4、表面结露而加速腐蚀。 化学品引起的腐蚀 酸、碱、盐等化学物质对金属表面的浸渍，会使 金属表面产生腐蚀。 加工污染引起的腐蚀 金属材料及其产品在机械加工、运输保管过程中 ，很难避免人为的和自热造成的污染。例如加工前的 各种工序处理不彻底，酸、碱、盐处理后冲洗不干净 ，潮湿放置，泥水灰尘的附着等，都会使金属腐蚀。 3）、金属腐蚀的分类 晶间腐蚀 电偶腐蚀 缝隙腐蚀和点蚀 金属表面积物腐蚀 电蚀 露点腐蚀 3.3、金属防腐方法 1、钝态法 所谓钝态，是指金属比普通状态下更耐腐蚀的状 态。 先在浓硝酸中浸过之后，再浸入稀盐酸的铁，要比 未浸过浓硝酸就浸入稀盐酸的铁难于发生腐蚀。这样 ，金属的电位与普通
5、状态相比显著的移向贵金属，这 种状态称为钝态。 因此金属可以经过物理的、化学的以及金相学的处 理，使之形成在某种环境下不腐蚀的钝态。 金属出现钝态有两种情况： 其一是可在金属表面形成可见的膜，叫做 机械的钝态； 其二若看不到金属表面膜的存在，叫做化 学的钝态。 总之，金属表面处于钝态是理想的表面状 态。 2、覆膜法 覆膜法是用其他金属或非金属覆盖金属表面 ，以保护基体金属的方法。 3、环境处理法 常有的方法是向电解质水溶液中添加缓蚀剂 ，除去腐蚀因子，使腐蚀速度大大降低。这是因 为在局部电池的阳极或阴极处吸附了缓蚀剂，从 而具有防腐的效果。 4、阴极保护法 所谓阴极保护，就是把被保护金属作为阴
6、极通 以直流电，进行阴极极化，使其处于阴极状态，从 而达到防止金属腐蚀的目的。 阴极保护通常与涂膜配套使用，涂膜的性能与 状态很大程度上影响着阴极保护的效果。涂膜可以 改变阴极极化表面上的电化学反应的性质，涂膜状 态的不同，可以使牺牲阳极和辅助阳极的保护作用 半径在1m到几十米的范围内变化。 阴极保护法又可分为： 1）、牺牲阳极法 阳极应该是比被保护金属更活泼（也就是更负） 的金属，将阳极与被保护金属相连，形成原电池，电 子由阳极流到被保护金属。阳极必须周期性的更换。 2）、外加电流阴极保护法 阳极与电源的正极相连，被保护的物体与负极相 连。阳极通常是以不活泼的金属所组成，具有很长的 使用寿命
7、。 第四章 金属前处理工艺 本章内容： 一.前 言 1.涂装前处理目的 2.涂装前处理的分类 3.涂装前处理的作用 二.除油、脱脂 1.分类 2.影响除油能力的工艺因素 3.除油剂的选择通则 4.除油质量检查方法 三.除 锈 1.机械法除锈 2.化学法除锈 四.表面调整 五.磷 化 1.基本原理 2. 影响磷化的因素 3.磷化膜质量评定项目与 方法 六、钝化 培训目的 1、了解涂装前处理的工艺流程、目的、分类及作 用。 2、掌握影响除油能力的工艺因素、除油质量的检查 方法。 3、了解除锈的方法。 4、了解表面调整的目的。 5、了解磷化的基本原理 6、掌握影响磷化的因素以及磷化膜质量的评定项目
8、和方法 涂装前处理工艺流程图： 预清理上件高压水洗预脱脂 脱脂 水洗1 水洗2表调 磷化水洗3水洗4 预清理上件 烘干 汽车一厂驾驶室电泳线工艺流程图 高压热 水洗 预脱脂脱脂水洗一水洗二表调磷化水洗三 水洗四 UF2 泳前 纯水洗 泳后 纯水洗 图例 水泵 板式 换热器 阴极 电泳 零次 冲洗 UF1 一、 前言 1.1、涂装前处理目的 涂装前处理是涂装的重要步骤，是提高涂装漆 膜附着力、耐蚀性能和装饰性能的必要工作。 涂装前处理目的：清除被涂物表面的油脂、油 污、腐蚀产物、残留杂质物等，并赋与表面一定的 化学、物理特性，达到增加涂漆层附着力，增加被 涂物的保护性和装饰性目的。 1.2.涂装
9、前处理的分类 按处理方法分类： 机械法 除油 喷砂、抛丸 火焰法 动力工具 手工方法 化学法 除锈 钝化 表调 磷化 按材质分类： 按材质分类 木材 水泥 塑料 有色金属材料 非金属材料 钢铁材料 金属材料 1.3、涂装前处理的作用 钢铁表面处理常用功能性工序：除油脱脂、除 锈、中和、表调、磷化、钝化。 选择适当的前处理工艺，可以显著提高涂层的性 能和发挥涂层的作用。磷化膜可以提高涂层与底材的 结合力和防护性。而经过磷化处理的，能提供一个“ 粗糙面”，给涂层以很好的咬和力，大大提高了附着 力，实现涂层的性能。 同时，最重要的是磷化膜的存在可以抑制涂 层的膜下腐蚀，这可以保证涂层在被损伤后，腐
10、蚀不会在大面积发生，以致锈蚀穿孔。这主要是 由于磷化膜提供的均一性表面，可抑制局部的电 化学腐蚀。 酸洗工艺对于高质量要求的前处理是不推荐的。 表1 ：前处理工艺对阴极电泳涂层耐蚀性的影响 涂装前处理方式盐雾实验性能h（冷扎钢板涂膜 厚度20um） 无处理约100 脱脂处理约200 脱脂+铁系磷化约400 脱脂+酸洗+锌锰镍三元磷 化 约400 脱脂+锌锰镍三元磷化约800 二、 除油、脱脂 金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可 避免地被外界的一些污染物所污染。除油，又称 为脱脂，目的在于清除掉工件表面的油脂、油 污。 2.4、除油质量检查方法 2.3、除油剂的选择通则 2.2、影响除油能力
11、的工艺因素 2.1、除油方法分类 2.1、除油方法分类： 机械除油 手工擦刷 喷砂 抛丸 火焰灼烧 化学法除油 强碱清洗 溶剂乳化清洗 弱碱性清洗（ 表面活性剂） 溶剂清洗 酸性清洗剂清 洗 2.4、除油质量检查方法 2.3、除油剂的选择通则 2.2、影响除油能力的工艺因素 2.1、除油方法分类 2.2、影响除油能力的工艺因素 除油质量的 好坏主要取 决于 除油温度 除油时间 机械作用 除油剂 1）、除油 温度 一般说来，温度越高，除油越彻底。这是因为 三方面的原因： 第一,温度使油污的物理性能发生变化， 第二,促进化学反应的进行，一般的说，温度每 上升10度，化学反应速度提高一倍； 第三，加
12、速表面活性剂分子的运动，从而促进 浸润、乳化、分散等作用。 但是，并不是所有场合都是温度越高越好 ，各种除油剂有其适合的温度范围，在采用某 些种类表面活性剂的除油液中，过高的温度会 使表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上 ，造成磷化膜发花不均匀。所以，最重要的是 要保持正常的工艺温度。 脱脂循环换热系统： 循环泵 换热器 2）、除油时间 在除油操作中，必须保证有足够的除油时间， 压力喷射除油时间一般为1.53分钟，浸渍除油为 35分钟。 在流水线作业中，往往不允许采用太长的时间 ，因此一般先用喷射预除油1分钟，再用浸渍除油3 分钟。 3）、机械作用 在除油中，借助于压力喷射或搅拌等机械作用是
13、非 常有效的，一般的说，压力喷射比浸渍除油速度快1倍 以上。 喷射压力通常为（0.1-0.2）Mpa(用于压力喷射的 除油剂必须是低泡的，以免泡沫过多影响正常操作和除 油液流失)； 浸渍除油也不能认为是静止浸渍，必须装备循环泵 ，使溶液不停的搅动，每小时的循环量约为槽液体积的 2-3倍。 预脱脂 喷淋管路 4）、除油剂（脱脂剂） 除油剂的组成和使用方法对除油效果有很大的 影响。例如，含有表面活性剂的碱液除油比单独的 碱性物溶液除油效果好。 一般常用的低碱性清洗液配方和工艺如下： 浸泡型喷喷淋型 三聚磷酸钠410g/L410g/L 硅酸钠010g/L010g/L 碳酸钠410g/L410g/L
14、表面活性剂520g/L13g/L 消泡剂00.53.0g/L 表面调整剂03g/L03g/L 2.4、除油质量检查方法 2.3、除油剂的选择通则 2.2、影响除油能力的工艺因素 2.1、除油方法分类 2.3、除油剂的选择通则 在进行选择除油产品之前，应考虑以下几个方 面的问题： a.被处理零件的材质 b.油污的种类及数量 c工艺配套性 d. 注意与下道工序的配合 2.4、除油质量检查方法 2.3、除油剂的选择通则 2.2、影响除油能力的工艺因素 2.1、除油方法分类 2.4、除油质量检查方法 在涂装行业用得最普通的是水膜法，通过观察水 膜连续破裂情况，判定除油情况。 表2：生产中金属清洁度常用
15、的判定方法 判定方法方法要点检查对象 目视法 用肉眼、5倍放大镜或管内检 查器检查 油、脂、锈、氧化 皮等 擦拭法 用白稠布或绒布，也可用滤 纸擦揩，检查布上的沾污物 油脂及锈迹等 水膜破裂法 洗净物用水润湿，水膜应完 整 油脂 脱脂工艺： 预擦洗 脱脂槽 三、 除锈 3.1、除锈方法： 除锈方法 硫酸基 磷酸基 盐酸基 喷砂抛丸 化学除锈 手工 机械除锈 电动工具 3.2、化学法除锈 化学除锈一般是酸洗法，碱法也有使用。酸洗 除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的 方法。 利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械 剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。 酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷
16、 酸。 常用酸洗缓蚀剂以减少基体金属的溶解。 特殊钢或非铁金属则常用混合酸或草酸、铬 酸、柠檬酸等。 下面介绍几种常用的酸。 a) 硫酸 一般情况下钢铁大都使用硫酸酸洗，其浓度为 98%的浓硫酸经稀释后使用，温度的影响很大，一般 在6080度是起除锈能力最强，除锈时间最短。 硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温使用， 温度5080，使用浓度10%25%。 用浓硫酸酸洗因为连续使用而导致铁离子浓度增 加时，酸洗能力会下降，当金属表面有硫酸盐析出时 ，酸洗能力大减，称为酸液的老化。在10%的硫酸中 ，铁离子浓度不能超过80120g/L。 b) 盐酸 盐酸也是酸洗中常见的酸。常用浓度为515%。工 业盐酸的浓度一般为3638%左右，暴露在空气中后冒 烟，有刺激性酸味。 盐酸不能用来清洗不锈钢和铝合金，因为其中的氯 离子是能局部破坏钝化膜的活性离子，是
