黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训专业课程函授学习材料(15)

应力大到高于覆层与基体界面间的附着力时，覆层就会开裂、翘曲或脱落。因而应合理地匹配覆材与基材，正确地制定制膜工艺，以尽量减小覆层内应力的影响。 (4)改善结合强度的一般方法：

1) 基体表面预处理方法：适宜的表面预处理方法既可以改善表面的润湿性和粗糙度，又能得到内聚力强的高能表面层，增加覆层的结合力。常用的表面清洁方法有：酸洗除氧化物、碱洗除油脂、超声波清洗、离子轰击等。此外，还可用等离子体处理、离子辐照或化学活化处理的方法活化基体表面，提高表面能量,改善涂覆层的浸润能力，从而增强涂层和基体之间的结合力。

2) 在金属与陶瓷层之间引入过渡层：在基体和涂层间适当地引进中间涂层，也可显著提高两者之间的界面结合力。例如，在镀覆TiN时，常在基体和镀层间先预镀一层钛作为过渡层。这层中间层，也就是过渡层不仅能和基体反应生成化合物而使化学键强化，而且松弛了基体/镀层界面的应力，使两者之间的结合力大幅度增强[38]。但实验也表明，中间层不易过厚，否则，易使界面脆化，反而降低涂层和基体间的界面结合力。

(3) 利用一些促进物质间相互扩散的方法：采用加热涂层和基体材料、离子辐照、提高涂层形成时的温度以及在膜层形成后进行适当热处理等方法，都会促进原子间的相互扩散,扩散的结果使得涂层和基体之间界面变宽，提高了两者之间的结合强度。 2.7 涂层使用性能 2.7.1 抗腐蚀性能

1．两类基本腐蚀： （1）化学腐蚀

金属在非电化学作用下的腐蚀（氧化）过程。通常指在非电解质溶液及干燥气体中，纯化学作用引起的腐蚀。金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。 这类腐蚀不普遍、只有在特殊条件下发生，例如，化工厂里的氯气与铁反应生成氯化亚铁：Cl2+Fe→FeCl2。

化学腐蚀原理比较简单，属于一般的氧化还原反应。 防止化学腐蚀的方法有以下几种： 1 钝化 例如 用铝罐运输冷浓硝酸 2 电镀 例如 镀锌

3 刷隔离层 例如 钢铁上刷油漆 （2）电化学腐蚀

电化学腐蚀腐蚀原理：当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气电化学腐蚀中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池(其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极)。阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中CO2，SO2，NO2等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体(Fe3C)以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。 (1)析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时)

负极(Fe)：Fe=Fe2+＋2e- Fe2+＋2H2O=Fe(OH)2＋2H+

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正极(杂质)：2H+＋2e-=H2

电池反应：Fe＋2H2O=Fe(OH)2＋H2↑ 由于有氢气放出，固称析氢腐蚀。 (2)吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时) 负极(Fe)：Fe=Fe2+＋2e-

正极：O2＋2H2O＋4e-=4OH-

总反应：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脱水生成Fe2O3 铁锈。 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。

（3）解决吸氧腐蚀时常用的除氧方法

热力除氧 原理是根据气体溶解定律（亨利定律），任何气体在水中的溶解度与在汽水界面上的气体分压力及水温有关，温度越高，水蒸汽的分压越高，而其它气体的分压则越低，当水温升高至沸腾时，其它气体的分压为零，则溶解在水中的其它气体也就等于零。热力除氧曾是广泛使用的除氧方式，但目前逐渐受到化学除氧等的有力挑战，特别是热力除氧在10～35t/h的锅炉和2～6.5t/h的锅炉及其它要求低温除氧的场合，热力除氧有其明显的局限性。它的特点是除氧效果好，缺点是设备购置费用大、不好操作、能量消耗大、运行费用高。所谓不好操作，是因为使用条件苟刻，进水混合温度要求稳定在70～80℃，工作温度稳定在104～105℃，蒸汽压力稳定在0.02～0.03Mpa，条件波动除氧效果不佳，特别是供热锅炉，随着天气冷暖的变化，锅炉负荷变化很大，这就给热力除氧带来很大困难，而化学除氧则不然，它只随给水量的变化调整加药量，操作非常方便。 真空除氧 原理与热力除氧基本相同，除氧器在低于大气压力下进行工作，利用压力降低时水的沸点也除低的特性，水处于沸腾状态而使水中的溶解氧析出。在20t/h以上的锅炉由于出水温度低于蒸汽锅炉的进水要求而很少采用真空除氧，在要求低温除氧时则比热力除氧有着明显的优势，但大部分热力除氧的缺点仍存在，并且对喷射泵、加压泵等关键设备的要求较高。

铁屑除氧 原理是当有一定温度的水通过铁屑时，水中的氧即与铁发生化学反应，在此过程中氧被消耗掉。该方法除氧装置简单，投资省，但存在着除氧效果波动大、装置失效快等明显缺点，因而使用该方法除氧的用户逐步减少，面临着淘汰的处境。

解吸除氧 基本原理亦是利用亨利定律，氧在水中的溶解度与所接触的气体中的氧分压成正比，只要把准备除氧的水与己脱氧的气体强烈混合，则溶解在水中的氧将大量扩散到气体中，从而达到除去水中溶解氧的目的。该方法优点是可低温除氧，不需化学药品，只需木炭、焦碳等即可，缺点是除氧效果不稳定，而且只能除氧不能除其它气体，用木炭作反应剂时水中的CO2含量会增加。

树脂除氧 基本原理是在除氧器内氧化还原树脂与水中溶解氧反应生成除氧水，树脂失效后用水合肼（联氨）等再生，使用该方法除氧产生的蒸汽和热水，均不允许与饮用水和食物接触，且投资和占地均较大，不宜在工业锅炉上推广应用。 化学药剂除氧 化学药剂除氧是把化学药剂直接加入锅炉本体、给水母管或者热水锅炉的热水管网中。化学药剂主要是传统的亚硫酸钠、联氨及新型的二甲基酮肟、乙醛肟、二乙基羟胺、异抗坏血酸钠等。化学药剂除氧具有装置和操作简单、投资省、除氧效果稳定且可满足深度除氧的要求，特别是新型高效除氧剂的开发和成功使用，克服了传统化学药剂的有毒有害、药剂费用高等缺点，被用户接受

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和推广应用。

2．各种环境条件下的腐蚀类型 （1）化工腐蚀典型类型

金属材料在工业生产中的腐蚀失效形式是多种多样的。不同材料在不同负荷及不同介质环境的作用下，其腐蚀形式主要有以下几类：

一般腐蚀：金属裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀，虽降低构件受力有效面积及其使用寿命，但比局部腐蚀的危害性小。

晶间腐蚀：指沿品界进行的腐蚀，使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大，它可以使金属变脆或丧失强度，敲击时失去金属声响，易造成突然事故。晶间腐蚀为奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式，这是由于晶界区域与晶内成分或应力有差别，引起晶界区域电极电位显著降低而造成的电极电位助差别所致。

应力腐蚀：金属在腐蚀介质及拉应力（外加应力或内应力）的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的、也有 穿晶的，这是一种危险的低应力脆性断裂、在氯化介质和碱性氧化物或其它水溶性介质中常发生应力腐蚀，在许多设备的 …… 此处隐藏：3250字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……