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发表于 2008-5-7 11:03:59
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来自： 中国福建福州
金属的腐蚀和锈蚀. b8 s; g+ P7 F& Q! f' e; ^
7 n9 K- C0 ~ S4 B! j 金属由于接触周围环境物质进行化学或电化所产生的破坏现象，叫做腐蚀。人们习惯于把金属受大气中的水分、氧气及其他腐蚀性气体等介质的影响而引起的腐蚀或变色称之为生锈或腐蚀。钢铁在大气中表面上生成的以以氢氧化物或氧化物为主的化合物，广义地称为锈。一般在高温下空气对金属的侵蚀叫做氧化，其产物叫做“氧化皮”。在强腐蚀性化学介质中所引起的侵蚀破坏叫做腐蚀，而不叫生锈。工业中最重要和最常见的钢铁的锈，呈棕红色。' ` f1 I! G' ~$ m" m! L' G
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锈蚀可以理解为金属表面形成局部微电池而引起的电化学反应。金属表面由于杂质的存在、氧化膜的缺陷、结晶结构以及机械加工不均匀等原因而产生许许多多不均衡状态，在环境方面还有局部的温差和氧浓度不均匀等重要因素，从而在金属表面上就分别出现了两个不同的反应区：一是金属变成金属离子而溶解并释放出电子的反应区；一是由于氧离子的还原和氢氧根离子的生成反应而消耗电子的反应区。两区域分别称为阳极和阴极。以铁为例，整个腐蚀过程，是铁变成了氧化铁水合物的反应。4 U! ^% B0 b, b% h m. D2 b/ I
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大气中的二氧化硫、硫化氢、氯气等都会促进金属的腐蚀。如二氧化硫在铁表面易氧化而溶于水中成为硫酸，促进腐蚀。硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，进而在氧的作用下生成硫酸铁。生成的硫酸铁又水解生成硫酸，继续促进腐蚀。这样，一分子的硫酸并不只腐蚀一个铁原子。有资料表明，一分子的硫酸至少要腐蚀100个铁原子。所以工业大气中的各种尘埃及腐蚀性气体对金属危害极大。
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做好防锈工作的意义3 u# {6 Q* V, o# X( y3 j
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锈蚀问题遍及各行各业。金属材料及机械设备绝大部分都是以铁为主体的，而铁金属中的铸铁、碳钢和低合金等又特别容易生锈。还有铜、镁等有色金属也很容易腐蚀变色。表面生锈会使金属制品和机械设备的性能及商品价值受到极大损害，甚至会引起重大故障而使设备报废。据统计，世界上冶炼得到的金属中约有1/3由于生锈在工业中报废。当然，其中有2/3可通过回炉获得再生，但仍有10%以上由于生锈不可避免地损失掉。这是直接损失，而间接损失往往更大，无法精确估计。总之，生锈给人类带来的经济损失和社会危害是巨大的。据一些经济发达国家如美、英、日、法等调查材料表明，腐蚀造成直接经济损失占国民生产总值的3%~4%。1986年，我国机械工业总产值的5.64%。由此推算，到2000年我国机械工业每年腐蚀损失将高达299.7亿元。由此可见，普及防锈知识，搞好防锈工作具有重大的经济意义。3 L- v) ~4 I) x0 c+ D" z4 p/ n8 T
; `5 u* K9 ^1 U1 K2 F' r2 a 防止金属锈蚀的方法6 l4 y/ j& m6 ?5 {. r8 [
# {: u( B; ?4 w7 w5 J- x4 q 为了避免生锈，可采用多种多样的防护措施。根据不同的防锈要求，可采用永久性和暂时性两种防锈方法。永久性防锈多采用涂料或电镀等方法。而暂时性防锈则多采用防锈油脂进行防护。当然、防锈水，气相缓蚀剂、可剥性塑料、充氮封存等方法也常被采用。其目的都是使金属表面与环境隔离，以保护金属不会受环境中的腐蚀介质的影响，从而防止金属锈蚀。
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防锈添加剂的作用机理
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在防锈油脂中，一般都添加防锈添加剂以改善其防锈性能。. }2 @! ~+ F. d; C- f ?& k
* B! D/ ^) {) E/ W 油溶性防锈添加剂是油的表面活性剂。这些防锈添加剂在油中的溶存状态是由其本身亲油基和疏油基结构特征所决定的。在金属表面涂有添加缓蚀剂的润滑油时，缓蚀剂的极性分子定向地吸附的油金属界面和油-空气界面。由于定向吸附的结果，缓蚀剂在油-金属界面上的浓度远远大于它在油中的浓度，所以防锈油中虽然加入缓蚀剂的量不多，但由于它在油-金属界面相对集中，所以可达到明显的防锈效果。1 d( S1 Z t9 ?4 v, T9 B: d
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缓蚀剂的吸附形式主要有物理吸附和化学吸附两种。防锈剂在油-金属界面上的吸附是物理吸附还是化学吸附，要依具体情况而定。总的说来两种吸附都存在。哪种占主导地位，取决于防锈添加剂分子极性的强弱、金属种类、介质（基础油）差异和外界条件不同。极性较弱的添加剂方要靠物理吸收，吸附不牢固，遇热便脱附，一般防锈效果比较差。极性较强的防锈添加济主要是化学吸附，吸附较牢固，受热不易脱附，所以防锈效果比较好。
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/ [4 a; |4 ~4 Z 缓蚀剂极性强弱影响着它的油溶性。极性较强的其油溶性越差。在油溶性差时可加些助溶剂补救。缓蚀剂的非极性部位，即烃基大小于结构对缓蚀剂的防锈性和油溶性也都有影响。一般来说，烃基越长，吸附膜越厚，阻止腐蚀介质的穿透力越强、但烃基也不能过长，否则油溶性降低，低温时尤为明显。所以烃基长长短要选择适中。
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防锈油的防锈原理
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防锈油脂之所以能防锈是它能对引起金属生锈的水、氧、硫化氢、二氧化硫、氯化钠和二氧化碳等腐蚀介质进行物理化学隔离。防锈油脂大多采用石油润滑为基础油，但纯矿物油并不能有效阻挡腐蚀介质。实验证明：水蒸气可以穿透油膜，而且以恒速进行。增加油腻厚度也只能减弱水蒸气的穿透速度。油脂实际上也不能阻止硫化氢和二氧化硫等腐蚀介质的穿透。因此必须加入各种防锈添加剂，依靠添加剂在金属表面形成排列整齐致密的吸附层，才能有效地抵御各种腐蚀介质的侵入。
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当然，仅仅靠极性缓蚀剂分子在界面上的吸附还不能完全起到缓蚀作用。如果没有油层存在，缓蚀分子的定向吸附就不可能排列很紧，添加剂分子也无法自由运动，以共同堵塞孔隙和保持油腻的完整。因此，在基础油中加入各种功能添加剂，制成各种性能的防锈油脂，这样的油脂就能起到保护金属的作用。
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. d0 @$ R7 Y9 K: X- d+ f2 V 防锈油脂的组成与调配5 z" _0 i6 V+ X1 [
, \; Z2 ?4 n0 y$ W, O 防锈油脂由多种材料混合制成。一般含有成膜剂、油溶液性缓蚀剂、分散剂、抗氧剂、防霉剂和消泡剂等。
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成膜剂可使金属制品表面上形成一层油膜。基础油对防锈膜起到增强和保护作用。基础油的亲水或疏水性，以及抗氧性和极性，都对防锈油的防锈性能有很大影响。因而注意选用适当的基础油，对保证防锈油的使用性能是十分重要的。 F9 ` r7 ^2 Y1 t5 B& r
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防锈油脂一般由几种防锈剂配合使用，以发挥其互补的配伍作用。一般防锈油使用的防锈都是具有极性基的油溶性高分子有机化合物，种类很多。根据不同防锈油性能要求与使用对象和环境选择使用。 |
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发表于 2008-5-7 11:48:01