金属腐蚀与防护研究毕业论文

人们常常把贵重的东西锁到保险柜里.金子在保险柜里躺上几千年,可以分毫不差.铁却不然,即使在保险柜里,它也会被"偷"走——生锈啦.博物馆里陈列的古代铁器,几乎没有一个不是铁锈斑斑的;切菜刀几个月不用,就会满身是锈,正如俗话所说:"快刀不用黄锈生".铁,的确容易生锈.每年,世界上有几千万吨的钢铁,变成了铁锈.铁容易生锈,除了由于它的化学性质活泼以外,同时与外界条件也极有关系.水分是使铁容易生锈的条件之一.化学家们证明:在绝对无水的空气中,铁放了几年也不生锈.然而,光有水也不会使铁生锈,人们曾经试验过,把一块铁放在煮沸过的,密闭的蒸馏水瓶里,铁并不生锈.你注意到河边的那些自来水管吗它们常常是上边不锈,下边不锈,只是靠近水面的那一段才生锈.原来,只有当空气中的氧气一旦溶解在水里,才会使铁生锈.在靠近水面的部分,与空气距离最近,水中所溶解的氧气也最多,所以容易生锈.空气中的二氧化碳溶在水里,也能使铁生锈.铁锈的成分很复杂,主要是氧化铁,氢氧化铁与碱式碳酸铁等.铁锈真糟糕,它又松又软,象块海绵,一块铁完全生锈后,体积可胀大八倍.这海绵状的铁锈特别容易吸收水分,自然,铁就烂得更快了.还有不少因素,使铁容易生锈,如水中有盐,铁制品表面不干净,粗糙,铁中杂有其他金属……等等"人们决不能坐视空气中的水蒸气,氧气和二氧化碳等这般猖獗,从人们手中"偷"走那么多钢铁,人们想出各种各样的办法,来保护钢铁.最普通的防锈办法,是给铁穿"衣服"——在铁的表面涂上油漆或者镀上别的不容易生锈的金属.例如,小轿车穿着一身闪闪发亮的喷漆;暖气管上涂着铝漆;做罐头用的马口铁镀了层锡;房顶上的白铁皮表面镇了一层锌;你的自来水笔笔插上,镀着一层铬或镍.更彻底的办法,是给铁注射"强心针"——加入其他金属,制成不锈合金.大名鼎鼎的不锈钢,就是在钢中加入一点镍和铝而制成的合金.2。来自于防锈应针对金属腐蚀的原因采取适当的方法。常用的方法有：[改变金属的内部组织结构] 例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。[保护层法] 在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如：1．在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。2．用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。3．用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。[电化学保护法] 利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。[对腐蚀介质进行处理] 消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。[电化学保护] 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫阴极保护法。这种方法主要有以下两种：[牺牲阳极保护法] 此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等，例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋桨的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。[外加电流保护法] 将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。

腐蚀是金属表面部分或者全部剥离、溶解或软化的化学反应。“生锈”经常被误用或者误解，它仅仅指铁和钢。“腐蚀”不仅包含黑色金属，而且包含有色金属。以下内容主要讨论腐蚀的成因和纠正措施。移除热量是金属加工液最重要的功能之一。有效移除热量，就能保证刀具的良好使用寿命，以及工件的几何精度。和油相比，水在移除热量方面性能更卓越；但纯水和新加工的金属接触后会导致腐蚀。因此，腐蚀是每位用户，也是水基金属加工液制造商必须面对的问题。干切削过程也会面对腐蚀问题，并不仅仅由水基金属加工液引起。引起金属表面腐蚀有许多种原因，下面做具体介绍。1季节性腐蚀腐蚀可以发生在一年内的任何时候。一般来说，7～9月的温度和相对湿度较高，在美国东部和中西部更容易发生腐蚀。干旱地区，如克罗拉多州、新墨西哥州、亚利桑那州、犹他州及加州，这些地方的相对湿度较低，腐蚀情况就很少发生。2手印腐蚀当工件接触人手后，就容易发生腐蚀。搬运过程中新机床和金属工件表面留下的手印，会导致腐蚀。这种情况普遍存在于皮肤呈酸性的人群，以及表面光洁度高的工件。使用手印中和剂能防止类似的手印腐蚀。随着温度上升，包括腐蚀在内的化学反应速度就会更快。夏季高温和空气中的水分和氧气也是加速腐蚀的原因。当水分凝结在工件表面，就会形成电池的电解液。秋冬季节能提供防锈保护的加工液浓度，当湿度持续上升时，就不再提供有效的防锈保护。因此，适当的浓度调整非常必要。秋冬季节，浓度1:30(3.3%)已经足够；但湿热季节，浓度可能需要提高到1:25(4%)，或者不再看到工件表面生锈为止。需要注意的是，提高中央槽系统的浓度，会导致泡沫和皮炎问题。金属加工液用户也可能需要增加防锈添加剂，这取决于金属加工液的种类、用户对化学品的限制、添加剂的有效性以及所使用的加工液。3pHpH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。4污垢再循环金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。5水通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。3pHpH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。4污垢再循环金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。5水通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。3pHpH值是金属加工液控制腐蚀的一个重要参数。超过9的高pH值，可以保护黑色金属，但对有色金属腐蚀防护不利，如：铝、黄铜和青铜。水硬度会影响加工液的平衡，不同地理区域的水硬度是不同的，调节水硬度会优化加工液的表现性能。单机条件下如果pH值较低，最简单的解决方法是倾倒和清洗，然后按照推荐浓度加新鲜金属加工液。如果是加工黑色金属的中央槽系统，可以用适当添加剂，将pH值调整到8.8~9.2。如果pH值特别高，往往是金属加工液已经受到污染，需要倾倒和换新液。4污垢再循环金属加工液的金属微粒，往往被认为是“污垢”或“碎屑”。如果没有及时清理，碎屑会在工件表面堆积而形成电池，碎屑下面的金属往往会生锈。单机条件下，应及时排空—清洗—用清水冲洗，按照推荐浓度加新鲜金属加工液。5水通常水中的化学物质是积累的，会提高加工液的腐蚀程度。所有水包含离子，部分离子富有侵蚀性，会导致大部分金属腐蚀。水含有超过100×106的氯化物、超过100×106的硫化物，或50×106硝酸盐，这些离子被认为富有侵蚀性。氯化物、硫化物和硝酸盐破坏金属表面的防护层，导致腐蚀。持续加水会提高中央槽系统的氯化物、硫化物和硝酸盐含量。金属加工液使用时间越长，离子的侵蚀性更高。每种金属加工液的配方，都需要维持浓度来发挥“最佳点”。定期检测金属加工液浓度，可以避免加工性能和环境问题。如果用户怀疑水有侵蚀性时，可取样并通过全分析来确定。当中央槽系统的金属加工液被怀疑导致腐蚀，请取样并检测离子含量。当氯化物、硫化物和硝酸盐浓度超过可接受范围，可使用去离子水或者蒸馏水作为工艺用水，也可选择防腐蚀性能高的金属加工液。溶解在水中的固体，可以破坏金属加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是“水硬度”，是由于钙和镁离子溶解在水中引起。二价离子和皂类、润湿剂和乳化剂反应所形成化合物，溶解度会降低。这种不溶解的成分，耗竭机床和工件防锈剂。硬水指的是含量超过250×106碳酸钙或者15“德国克”(德国硬度标准)。硬度越高，越容易产生腐蚀。电导率是另一个检测金属加工液中溶解离子的方法。高电导率增加了腐蚀、金属加工液的不稳定、残留物和其他问题。超过4MilliSiemens/cm被认为高电导率。