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腐蝕的危害性及使用防腐蝕涂層的必要性

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腐蝕的危害性及使用防腐蝕涂層的必要性

發布日期:2021-10-28 作者: 點擊:

在自然界,幾乎所有發現的金屬元素都處于他們的熱力學穩定狀態,并且主要以氧化物、硫化物和鹵化物組成的礦石形態出現。由于

金屬單質具有恢復到其熱力學穩定化合物的傾向,因此從礦石中提取金屬必須消耗大量能量。在大多數情況下,暴露在潮濕空氣中的金屬

容易被氧化,形成氧化物。如果這些氧化物是多孔狀的或者是基本結合力不強,那么金屬基本容易被腐蝕。如果形成的氧化物是一層致密

防水層,那么金屬發生鈍化,并且有優異的耐腐蝕性。然而,在含有侵蝕性離子的環境中,鈍化膜很容易破裂,進而形成具備腐蝕并且腐

蝕速率加快。因此,對于那些不具有鈍化性的金屬或在容易使鈍化膜破壞的侵蝕性環境中使用的鈍化金屬來說,都需要使用涂層防止其發

生腐蝕。

由于腐蝕能造成大災難、產生巨大經濟損失,因此對世界上大多數工業來說,解決腐蝕問題都是一個艱巨的任務。 腐蝕問題不分國界,

各國都存在,而且不分條件,如在室溫和高溫下都會發生腐蝕,根據腐蝕的表現形式,目前將材料的腐蝕形式主要分為一下幾類: 均勻腐

蝕;縫隙腐蝕;點腐蝕;電化學腐蝕;晶間腐蝕;優先溶解腐蝕;磨損腐蝕;應力腐蝕開裂(SCC) ;腐蝕疲勞;微生物腐蝕(MIC) 。

其中任何一種腐蝕形式導致的失效敏感性取決于所用材料的本質、使役狀況和周圍環境。新的調查顯示,全球范圍內直接有腐蝕造

成的年損失(主要包括修理、維護和更換的材料、設備和服務)約為4萬億美元,約占美國國內生產總值(GDP) 的4%  。這個數

字還不包括環境破壞、資源浪費、生產損失或者由于腐蝕造成的人身傷害的部分。據腐蝕介紹,采用現有的腐蝕控制技術,每年可以

凈節省25%的成本。而且通過使用創新性智能涂層,能夠節約高達35%及以上的成本。因此,對于材料或者構件來說,需要開發一種有效

的、環境友好的和經濟上可行的技術,用于生產和應用智能涂層以盡可能減少其腐蝕的發生。

智能涂層也稱為智能/自修復涂層,具有多功能性,同時含有對服役環境產生緩釋作用的優化元素或組分。應用智能/自修復涂層是改

善腐蝕并提供防護,從而提高金屬結構耐久性的一種經濟有效方法。從汽車到飛機、從化工到家用設備,各種工程結構都可以使用這些涂

層體系而獲得有效保護。智能涂層是以環氧樹脂為基料,通過添加高分子和納米粒子,在室溫下對構件起到防腐蝕作用。然而,像航空和

工業應用的燃氣渦輪發動機等用于高溫環境的一些設備 ,需要采用金屬和陶瓷智能涂層來提高其使用壽命。此外,涂層還應該是采取不同

的表面工程技術制備的不同組分的多層體系。智能涂層必須適應周圍的環境和問題,通過形成適當的耐腐蝕膜(如氧化鉻、氧化鋁)顯著

提高構件的使用壽命。因此,對于科學家和工程師而言,根據使用條件選擇不同的材料和智能涂層是一項具有挑戰性的任務。

補充知識:金屬在有水存在的環境中發生溶液腐蝕。然而,溶液腐蝕并不需要金屬完全浸沒在水中就能發生。由于溫度波動或鹽類氣

溶膠吸濕性雜質,即使相對溫度低于100% (例如,在溫暖潮濕的天氣,水在低溫材料表面的冷凝)的情況下,水也會在其表面凝結,從而

發生溶液腐蝕。



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