(文章取材自网路,作者佚失,但内容经过188金宝搏苹果下载 整理润饰)
防止金属腐蚀最有效的方法是藉由研究腐蚀的机构与了解腐蚀的成因,以找出适当的金属防蚀方法,所谓「知己知彼、百战百胜」。
如前所述,发生腐蚀的主要原因包含电化学及化学作用,因此只要能阻止或抑制其产生电化学或化学作用,就可以达到防止腐蚀的效果,比如,选用耐蚀或适当处理过的金属材料,使用涂料或腐蚀抑制剂将金属表面与环境隔绝开来,大量使用阴极防蚀以防止化学电池的发生,或是使阳极形成钝化层以保护其内部金属,均为有效的方法。
1. 防蚀材料的选择和处理
选择适当的材料是防止金属腐蚀的最基本方法。例如,在适当成本考虑下选用不銹钢或是其它耐腐蚀材料。
但是这样的材料也不一定就能起到完全防止腐蚀的发生,例如,沃斯田铁系的不銹钢料如果经由銲接或高温缓冷的过程,到达425°C附近,会在其晶格界面析出碳化铬,日后此区域将会因缺乏铬而迅速发生腐蚀的现象,此种腐蚀现象又称为「不銹钢敏化现象」,因此如果使用在这样的场合,配合适当的处理是必要的。
除此之外,铸件在冷却过程中发生的偏析现象也会形成局部贾凡尼电池作用、材料经过冷却加工后亦可能产生应力腐蚀现象,这些都必须经由均质化退火(目的在使材料成份分布均匀)、弛力退火(目的在消除残留应力)等步骤来防治腐蚀的发生。
2. 使用涂料覆层和腐蚀抑制剂
可以用来防止金属腐蚀的覆层大致可以分为有机质覆层、无机涂层和金属覆层三大类:
-
有机质覆层,如油漆或喷漆。
有机质覆层的目的是为了隔离阳极和阴极,而油漆(paints)则是一般最常见的有机质覆层,它是由有机媒质(vehicle)、不溶性颜料(pigment)与其它物质等混合而成,媒质的成分可以是植物油的亚麻仁油或桐油,也可以是合成树脂和挥发性稀释剂(thinner)的混合物。 -
无机涂层,如珐瑯质涂层、水泥涂层等都是。
无机涂层如果使用玻璃珐瑯则必须保持没有裂隙,以往常用的「彩色锅」就是这一类涂层的例子,但是经过热冲击(thermal shock)后容易破裂是其主要缺点;水泥涂层可以使用涂佈或喷覆的方式,一般厚度约为10~30mm,较厚的涂层可以用金属网来补强;化学转化涂层是目前常用的涂层方式,硝酸盐、铁氟龙都是这一类涂层的代表,阳极处理涂层更是铝及铝合金有效的防蚀方式。 -
金属涂层,如电镀、热浸法。
电镀以镀铬为主,而热浸法中热浸镀锌则日益受到重视,更是近年来在钢铁防蚀应用上常用之方法。
金属覆层是近年来公共工程极为重视的防蚀方法,一般使用于土木营造、电力、通讯、铁道、造船等方面,良好的金属涂层佈,可以延长结构寿命,相较于有机涂层必须定期维修的缺点,金属涂层更具有成本优势,经年不必维修等优点,例如採用热浸镀锌构材或钢索桥梁,就可以耐用数十年以上,而据文献指出,美国布鲁克林大桥(Brooklyn bridge)上的镀锌钢索使用就超过了百年。
3. 阴极防蚀
「阴极防蚀法」又称「阴极保护法」,其最主要的目的是想办法将需要被保护的金属变成阴极,这样就可以确保该金属不被腐蚀,因为依据电化学电池理论,阳极会失去电子造成腐蚀,而阴极则会获得电子受到保护,因此只要想办法将需要被保护的金属变成阴极,该金属就可以不被腐蚀了。
阴极防蚀的主要方式有两种:
-
第一种方法是施以外部电压(impressed voltage)。外加电压一般为直流电,将电源的负极连接到需要被保护的金属上,这样可以人为强迫可能被腐蚀的金属变成阴极,并将正极连接到辅助阳极上,通过电解质(泥土或其他物质)构成一个迴路,使得腐蚀反应停止或反向进行。
被作为外加电流的辅助阳极通常採用的是高硅铸铁阳极(high silicon cast iron),另外还有石墨(Graphite)、混合氧化物(mixed metal oxide)、镀有钛或鈮的铂电极(platinum coated titanium or niobium coated rod and wires)等阳极。 -
另一种方法是以它种金属作为阳极成为牺牲阳极(sacrificial anode),在阳极耗尽前定期更换新的牺牲阳极即可。
可以参考「贾凡尼次序」的金属活性排列顺序来选用牺牲阳极金属,要注意不建议选用差距太大的阳极(电位差大的金属),否则阳极金属的消耗将非常快速。
比如,在船舶的船壳上使用「锌」来当作牺牲阳极,锌和钢铁之间电极电位不同,会产生些微电位差,电子就会从电位较高的锌流入到电位较低的钢铁中,此时,锌不断的失去金属离子产生电子而遭到腐蚀,钢铁则不断地接受电子而抑制了铁离子的形成,从而避免腐蚀,但近年来因为环保议题(锌阳极有含镉)以及原物料价格波动,现在已经渐渐被「铝合金」阳极所取代。
4. 金属钝化(阳极保护)
「钝化」或称为「过动态(Passivity)」是一种金属的特殊现象,它发生的现象是使得原先易受到腐蚀的阳极金属反而受到保护。有些金属在特定的环境下,会发生活性转变,也就是说原先「活性」很强的金属,腐蚀速率应该要随着电极电位增加而增加,但是当阳极极化电位到达某一定电位时,腐蚀速率反而急遽下降,形成所谓「钝化」的现象,这种钝化的现象使得原先容易受到腐蚀的金属(例如,铁),甚至在强酸中(例如,硝酸)也不会继续受到腐蚀。
在活化到钝化转移的过程中,产生变化的临界电位称之为「钝化电位」,此时金属会产生一层约30Å(1Å=10-10m)的钝化膜覆盖在金属的表面,保护金属不至于继续遭受腐蚀。在工程应用上,钝化可以在一定的控制下达到防止腐蚀的效果。
容易产生钝化现象的金属有铁、镍、铬、钛。在金属「活性区」中,它的极化现象与一般非钝化金属相似,当电极间电位增加时,电流密度及腐蚀速率会随着增加,可是当电位达到临界电位,此时即进入钝化区,其间电流密度骤减,腐蚀速率急遽降低,电位如果再持续增加,金属就会形成过钝化现象,此时腐蚀速率会再度增加。利用金属钝化的特性,我们可以使其电位维持在钝化区内,以达到特定金属的防腐效果。
如前所述,有些金属在贾凡尼电位的顺序是属于阳极性较强的一端,但如果在受到较高电位(阳极极化)或是特定环境下形成一层钝化层,则可以抑制腐蚀。
此外,应用上可以使用钝化剂使金属材料之腐蚀电位往较不易腐蚀(noble)的方向移动,常用的钝化剂有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等无机氧化物质,通常移动的电位不会超过数毫伏特或是数拾毫伏特,应用范围是内燃机、整流器、冷却水塔等。
来问你个问题,考考你:
不銹钢水龙头上的黑斑是腐蚀吗?
不需要买特制清洁剂,用刮刀就可以清除水龙头的黑色斑点类铁锈
延伸阅读:
何谓「铜」基地与「镍」基地电路板(PCB)?
电子工业中零件或电路板镀镍(Ni)的目的何在?
什么是红铜、纯铜、青铜、黄铜、白铜、生铜、熟铜?
金属腐蚀相关文章:
原来腐蚀的原因只是人家元素想要有一个稳定的未来,谈金属腐蚀(1)
化学腐蚀是金属发生腐蚀的主要原因之一,谈金属腐蚀(2)
电化学腐蚀其实比化学腐蚀影响还严重,谈金属腐蚀(3)
用贾凡尼次序(Galvanic Series)来决定金属的阴极与阳极,谈金属腐蚀(4)
七种会影响金属腐蚀的因素,谈金属腐蚀(5)
七个造成钢铁腐蚀的现象与原因,谈金属腐蚀(6)
贊助商广告
PayPal
欧付宝
If Galvanized Mild steel fix to Aluminum extrusion 9mill finish)by bolt fixing and without any isolation. how long they can last ( because such combination may oxidize shortly ) thanks SY
Reply
Steven,
下面是ChatGPT的回答。另外,多久后会开始氧化,得看环境与碳钢品质,我没有这方面的资料。
当镀锌软钢固定在铝挤型材料上,且没有任何隔离措施时,会因为这两种异质金属直接接触而产生电化学腐蚀。这种腐蚀是因为铝和钢具有不同的电极电位,当有电解质(如水)存在时,会形成一个电化学电池,导致其中一种金属腐蚀速度加快。
影响寿命的因素:
环境:潮湿或盐分高的环境(如海岸地区)会加速腐蚀。
电解质存在:水(尤其是盐水)会促进电化学反应。
接触面积:接触面积越大,腐蚀速度通常越快。
防护措施:缺乏防护涂层或隔离措施会加速腐蚀。
预期寿命:
在没有隔离措施的情况下,这种组合的寿命会因环境条件而异:
干燥、室内环境:在最小的湿气暴露下,可能可持续数年(5-10年)。
潮湿、室外环境:腐蚀可能在几个月到几年内开始。
海岸或工业环境:可能在几个月内看到显着腐蚀,几年内失效。
预防方法:
隔离:使用塑胶垫片或橡胶垫圈等非导电材料来隔离金属。
涂层:涂覆保护层,如油漆、铝的阳极氧化处理或钢的进一步镀锌。
定期维护:定期检查和维护接头,以及早发现腐蚀迹象。
结论:
在缺乏隔离和防护措施的情况下,镀锌软钢与铝挤型材料的组合在恶劣环境中可能在几个月内开始腐蚀,并在几年内失效。为了确保长寿命,关键是採取隔离或防护涂层措施。
Reply
188金宝搏苹果下载 您好,
小弟是PCB设备相关工作
镀铜夹板工件白铁的部分发生金属腐蚀严重到整个像风化一样变灰色粗糙的金属现象
该部分是有做绝缘 会浸泡在硫酸铜里是属于如绝缘未做好也应该是带负电 不明白这状况是不是也算电化学腐蚀?
Reply
Shao,
铁件放在硫酸铜溶液中不是会变成硫酸亚铁,还是我误会了什么?
Reply
188金宝搏苹果下载 感谢回覆
不好意思小弟不才对于相关的理论都不清楚,疑问白铁不是耐酸吗?为何经过硫酸铜电镀 会形成腐蚀 形成硫酸亚铁 是因为成份含铁就会发生这个问题吗?
Reply
Shao,
你的白铁是不銹钢吗?不锈钢也是分等级的,不锈钢之所以可以防锈是因为其表面会析出一层緻密的Cr氧化膜保护其底层金属,这层氧化模如果有破洞就会腐蚀。
Reply
188金宝搏苹果下载 您好
小弟是从事电动车产业,想请教如果连接器两端的金属材质不同,例如一端是金,另一端是锡,会有电位差腐蚀吗?如果有的话,大概多少时间后产生吗?
小弟不才 , 望大大能帮忙解惑
Reply
Kevin,
金(Au)与锡(Sn)是存在电位差的,而且久了的确会发生电位差腐蚀,我们的产品之前就发生过,当时的情况为镀锡连接器接上软板镀金手指,腐蚀其实只要有电位差与溶剂或是其交接处随时都在发生,只是明显与否而已。
你想知道的应该是多少时间后会影响到产品的功能吧?这个其实我也不知道,因为这个会与你的产品有多少电流流过,还有金属的厚度有关。
我们那时候的经验是2~3年左右就出问题,但是我们的产品对阻抗属于比较敏感,所以只能参考。详细的可能要去问专精这方面的专家,我也无法深入探讨。
Reply
188金宝搏苹果下载 您好,
感恩您的快速回应,非常受用,再三感谢。
Kevin
Reply
188金宝搏苹果下载 您好
小弟是机构RD,从事电脑代工业
看到大大说的电位差腐蚀,
1. 想请问塑胶对金属会有电位差腐蚀吗?
2. 小弟的负责的产品有防水需求 IP65,机壳内部是防水区域,所以水气不会进来(也不能进来),A件(碳纤板)外观有喷漆2涂2烤/内部附铝箔,做盐雾测试 碳纤板 与 铝箔 会产生电位差吗?
3. 把问题在描述清楚一些,是盐雾实验后碳纤板织纹表面有类似气泡的现象,我认为是盐结晶卡在织纹内造成的,但厂商分析说是碳纤板与铝箔起电位差反应,所以才想了解 塑胶与金属是否会有电位差腐蚀现象
小弟不才 , 望大大能帮忙解惑
Reply
Chris,
就我的了解,碳纤维虽然不是金属,但也是可以导电的,所以在碳纤维与金属接触处或是之间存在电解液的时候是可能产生电位差的。
当然,还是建议你找工研院之类的研究机构确认会比较妥当。
Reply
188金宝搏苹果下载 您好,
谢谢您整理有关金属腐蚀的相关资料,很开心能在茫茫文章中看到您整理,corrosion-07 “毫”伏特,虽不影响理解与阅读,但刚好发现,也想请教最后一个水龙头黑斑是否为生锈?
个人认为是生锈,期待您的回覆,祝 家人朋友平安顺心
胡小薰 敬上
Reply
胡小薰,
水龙头上的黑斑有两种情形:
1. 异物附着于水龙头后长期未清洗干净,以致脏污堆积,严重者发生局部腐蚀。如落尘、金属粉屑、异物沾黏等。
2. 使用酸性或硷性清洁剂清洁不当或清洁后有化学药剂残留造成腐蚀。
其实还有第三种,但情况较少,就是沾附了其他金属,太久未清洁后也可能造成氧化还原。
Reply
188金宝搏苹果下载 您好,
了解,感谢您迅速且详尽的回覆。
敬祝 平安喜乐
胡小薰 敬上
Reply