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铸铁为什么不生锈起皮(铸铁的腐蚀机理)

100次浏览     发布时间:2025-03-31 12:06:03    
  1. 腐蚀有哪几种不同的形式?
  2. 水溶液中腐蚀速度由那些因素控制?
  3. 怎样防止腐蚀?


腐蚀有哪几种不同的形式?

均匀腐蚀——一个例子是大气腐蚀:如果相对湿度高,空气中的可溶性灰尘或气体杂质与铸铁表面接触,电导率高的水滴或水膜形成在暴露的铸铁表面上,便开始了腐蚀反应。这些是一般导致铸铁均匀锈蚀的条件。

点蚀——当铸铁表面较小的部位的腐蚀明显地快于其他部位时,随着时间的延伸,点蚀便发展了。这种点蚀受下列条件的促进:

  1. 夹杂物的存在,诸如熔渣质点。
  2. 在平滑表面上存在的间断,如结疤和重叠。
  3. 表面涂层的中断处。
  4. 引起局部腐蚀速度的不均一环境。点蚀是一个自行延续的过程,因为蚀坑底部的溶液一般比整个溶液的酸性更强,并且缺氧。

铸铁缸套表面上的点蚀

电池电流即双金属腐蚀——如果铸铁与别的腐蚀倾向小于铸铁的金属如镍,铜、钛或它们的合金成电性接触,并且二者都处在腐蚀性溶液中,由于接触,铸铁将遭受增加的腐蚀。电池电流(即双金属)腐蚀的严重程度取决于暴露金属的相对面积和溶液的电导率。例如,大面积的铜和小面积的铸铁,二者都处在低电导率的溶液中,铁将腐蚀得快,但距离接点越远,腐蚀程度越小。

处在缺氧微生物条件下的细菌腐蚀——当土壤中存在某种细菌将那里的硫酸盐离子还原时,在缺氧状态下,埋入地下的铸铁有时发生腐蚀。腐蚀产品中存在着硫酸铁,就是还原硫酸盐的细菌活动的证明。

周期应力腐蚀——如果周期应力作用在处于腐蚀环境中的铸铁构件上,则铸铁件的疲劳极限要比处在空气中的相同的构件的疲劳极限低,这被称为腐蚀疲劳:随着腐蚀环境严重程度的增加,此作用更为显著。

缝隙腐蚀——在溶液侵入缝隙处,常可观察到强烈的腐蚀。在这些蚀点上严重贫氧和酸度增大。这些条件导致增大腐蚀侵害的速度。

铸铁泵的电池电流腐蚀:位于缸筒的端部,紧靠炮铜衬套的部位。

侵蚀腐蚀——快速流动的液体,如果其中又存在着悬浮的固体物质。由于固体物质通过碰撞,机械地破坏和瓦解金属表面上的保护膜,因而就能加速腐蚀。气蚀——在液体中形成气泡,继又破碎——如果在气泡破碎时所释放的能量破坏了铸铁的表面膜,那么气蚀也能加速腐蚀侵害。


在快速水流中,铸铁件上因气蚀作用发生侵蚀性腐蚀的例子



水溶液中腐蚀速度由那些因素控制?

水溶液中腐蚀速度是由以下因素决定的:

溶氧量——增加溶氧量增大腐蚀速度。如果溶液中的溶氧量各处不同,那么在溶氧量低的那些地方将遭受腐蚀;这种差别的充气程度将导致铸铁的不均匀腐蚀。

PH值——对于铸铁来说,酸性溶液(含有大量的氢离子,PH值较低)比碱性溶液的腐蚀性更强。

电导率——溶液传导电流的能力一般随其溶盐量和气体量的增大而增大,从而导致腐蚀速度增加。

温度——一般地讲,铸铁的腐蚀速度随其温度的增加而增加。然而,由于在水中氧的溶解能力随温度的升高而降低,铸铁腐蚀存在一个最大速度,大约在80℃。所以沸水中的腐蚀要比80℃的水小。

合金元素—某些合金元素如大量的镍、铬的存在可以降低铁的腐蚀倾向。石墨性的腐蚀残余物——当铸铁已经腐蚀时,石墨、磷共晶体及其它任何不溶的物质遗留在表面上——与金属结合着。这些残渣将被受不同程度水合的氧化铁所填充,所以常常在腐蚀构件的尺寸上并没有明显的变化。石墨性腐蚀残余物是软的,具有可渗透性,但一旦形成,它可阻止反应物的侵入,从面起了一种防止进一步腐蚀的保护作用。这种残渣所起的保护作用程度,将取决于它的紧密性和牢固性。例如,片状石墨铸铁,(其石墨形成网状)在搅拌条件下比球墨铸铁具有更好的抗蚀性,因为球墨铸铁中的石墨以不连续的石墨球的形式存在,其粘附性较小。在石墨性腐蚀残余物不受搅动的地方,则片状石墨和球状石墨的保护性将是相似的。

石墨性腐蚀残余物:含有石墨、磷共晶、硫化锰、碳化铁和氧化铁未受腐蚀的铸铁 石墨性腐蚀残留物



怎样防止腐蚀?

设计——设计过程中在异种金属接触部位采取措施能够预防电池电流腐蚀:审慎选择电化学性质相容的金属;在异种金属之间插入惰性的绝缘材料;或者通过涂层把金属与环境隔离开。

不同的充气量——充气量的差异将助长局部腐蚀,因而预防这种现象的出现是有益的——例如,避免缝隙或其它可发生贫氧的区域。

保护(涂)层——防止铸铁与其环境间直接接触所用的保护(涂)层有氧化皮、油漆、搪瓷、陶瓷、混凝土、沥青涂层、树脂粘结材料,以及用其他金属喷涂。对于苛刻环境下埋设的管件,使用松的聚乙烯套。保护层的选择取决于条件的严重程度,构件的作用,以及保护(涂)层施加的难易。所有的保护层都起屏障作用,然而,某些金属保护层如锌、铝,对于铸铁来说,通过优先腐蚀还提供附加的保护,甚至在保护层被刺穿时也是这样。这种作用被称为牺牲性腐蚀。这些金属还形成不溶的腐蚀产物成为腐蚀侵蚀的屏障。

缓蚀剂——可以通过向溶液中加入起缓蚀作用的化学品,降低反应速度减缓腐蚀。缓蚀剂的例子有铬酸盐、磷酸盐、苯甲酸盐(阳极性的),以及少量可容的镁、锌或镍的氢氧化物(阴极性的)。

阴极保护——当把铸铁连接到第二个更易腐蚀的金属上时,铸铁遭受的腐蚀损害要比它单独使用时小得多。一般阴极保护可以通过把铸铁与某种作为牺牲性阳极的铝、锌、镁棒或板连接起来而获得。这种保护也可以施加直流电,使涛铁成为阴极而得到。


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