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•第三章、金属腐蚀与防护•学习目的：•1、了解金属腐蚀的种类•2、了解金属腐蚀的原因和分类•3、了解金属防腐蚀的方法3.1、金属腐蚀的种类•1）、化学腐蚀•金属表面在各种化学介质作用下所受到的腐蚀，称为化学腐蚀。化学腐蚀气体中的腐蚀不导电溶液中的腐蚀气体腐蚀，是指干燥气体同金属相接触，使金属表面生成化合物。如钢材在轧制、焊接、热处理过程中，因高温氧化而生成氧化皮。在不导电溶液中的腐蚀，是指金属在诸如石油、乙醇等有机液体中受到的腐蚀。•2）、电化学腐蚀•电化学腐蚀是金属与周围电解质溶液相接触时，由于电流作用而产生的腐蚀。•电化学腐蚀是最常见的，它的表现形式很多，又可以分为：空气腐蚀、导电介质中的腐蚀和其他条件下的腐蚀。3.2、金属腐蚀的原因和分类•金属腐蚀有外部原因和内部原因，但主要是内部原因起主要作用。1）、金属腐蚀的内部原因：•越活泼的金属它的电极电位负值越大，容易失去电子而溶入电解质溶液中，也就越容易被腐蚀。金属腐蚀的内部原因还有：⑴金属的化学成分不稳定，含有杂质；或金相组织不均匀，结晶先后不同，先结晶部分不易腐蚀，后结晶部分容易腐蚀。⑵金属表面的物理状态不均匀，机械加工后造成变形，应力分布不均匀，例如：棱角、边缘、弯板折弯部位等处易受腐蚀。2）、金属腐蚀的外界原因：⑴湿度引起的腐蚀金属表面受到一定的湿度的作用，例如：金属表面的水，就会产生腐蚀。水的来源有雨水、水蒸气以及材料或产品被水浸湿等，特别是用于热带地区的产品，温度若达到60℃以上、湿度若达到65%~75%以上时，金属表面就会形成露水膜而使产品锈蚀。⑵污染物引起的腐蚀大气中的灰尘甚多，灰尘落在金属表面，易结露造成腐蚀。大气中的有害气体，如CO2、SO2、H2S等，其中SO2与水反应后对金属的腐蚀尤为严重，而H2S对有色金属腐蚀最为严重。⑶温度变化引起的腐蚀四季温度变化、昼夜温度变化及地区气温不同等等，都会因温度的变化而使金属表面锈蚀。如夏季白天炎热，晚上温度下降；冬季将金属材料、产品从室外运至室内，温度由低变高等等。上述情况都会使金属表面结露而加速腐蚀。⑷化学品引起的腐蚀酸、碱、盐等化学物质对金属表面的浸渍，会使金属表面产生腐蚀。⑸加工污染引起的腐蚀金属材料及其产品在机械加工、运输保管过程中，很难避免人为的和自热造成的污染。例如加工前的各种工序处理不彻底，酸、碱、盐处理后冲洗不干净，潮湿放置，泥水灰尘的附着等，都会使金属腐蚀。3）、金属腐蚀的分类•⑴晶间腐蚀•⑵电偶腐蚀•⑶缝隙腐蚀和点蚀•⑷金属表面积物腐蚀•⑸电蚀•⑹露点腐蚀3.3、金属防腐方法1、钝态法•所谓钝态，是指金属比普通状态下更耐腐蚀的状态。•先在浓硝酸中浸过之后，再浸入稀盐酸的铁，要比未浸过浓硝酸就浸入稀盐酸的铁难于发生腐蚀。这样，金属的电位与普通状态相比显著的移向贵金属，这种状态称为钝态。•因此金属可以经过物理的、化学的以及金相学的处理，使之形成在某种环境下不腐蚀的钝态。•金属出现钝态有两种情况：•其一是可在金属表面形成可见的膜，叫做机械的钝态；•其二若看不到金属表面膜的存在，叫做化学的钝态。•总之，金属表面处于钝态是理想的表面状态。2、覆膜法•覆膜法是用其他金属或非金属覆盖金属表面，以保护基体金属的方法。3、环境处理法•常有的方法是向电解质水溶液中添加缓蚀剂，除去腐蚀因子，使腐蚀速度大大降低。这是因为在局部电池的阳极或阴极处吸附了缓蚀剂，从而具有防腐的效果。4、阴极保护法•所谓阴极保护，就是把被保护金属作为阴极通以直流电，进行阴极极化，使其处于阴极状态，从而达到防止金属腐蚀的目的。•阴极保护通常与涂膜配套使用，涂膜的性能与状态很大程度上影响着阴极保护的效果。涂膜可以改变阴极极化表面上的电化学反应的性质，涂膜状态的不同，可以使牺牲阳极和辅助阳极的保护作用半径在1m到几十米的范围内变化。阴极保护法又可分为：1）、牺牲阳极法•阳极应该是比被保护金属更活泼（也就是更负）的金属，将阳极与被保护金属相连，形成原电池，电子由阳极流到被保护金属。阳极必须周期性的更换。2）、外加电流阴极保护法•阳极与电源的正极相连，被保护的物体与负极相连。阳极通常是以不活泼的金属所组成，具有很长的使用寿命。第四章金属前处理工艺本章内容：一.前言1.涂装前处理目的2.涂装前处理的分类3.涂装前处理的作用二.除油、脱脂1.分类2.影响除油能力的工艺因素3.除油剂的选择通则4.除油质量检查方法三.除锈1.机械法除锈2.化学法除锈四.表面调整五.磷化1.基本原理2.影响磷化的因素3.磷化膜质量评定项目与方法六、钝化•培训目的•1、了解涂装前处理的工艺流程、目的、分类及作用。•2、掌握影响除油能力的工艺因素、除油质量的检查方法。•3、了解除锈的方法。•4、了解表面调整的目的。•5、了解磷化的基本原理•6、掌握影响磷化的因素以及磷化膜质量的评定项目和方法•涂装前处理工艺流程图：预清理上件高压水洗预脱脂脱脂水洗1水洗2表调磷化水洗3水洗4预清理上件烘干汽车一厂驾驶室电泳线工艺流程图高压热水洗预脱脂脱脂水洗一水洗二表调磷化水洗三水洗四UF2泳前纯水洗泳后纯水洗图例水泵板式换热器阴极电泳零次冲洗UF1一、前言1.1、涂装前处理目的涂装前处理是涂装的重要步骤，是提高涂装漆膜附着力、耐蚀性能和装饰性能的必要工作。涂装前处理目的：清除被涂物表面的油脂、油污、腐蚀产物、残留杂质物等，并赋与表面一定的化学、物理特性，达到增加涂漆层附着力，增加被涂物的保护性和装饰性目的。1.2.涂装前处理的分类按处理方法分类：机械法除油喷砂、抛丸火焰法动力工具手工方法化学法除锈钝化表调磷化按材质分类：按材质分类木材水泥塑料有色金属材料非金属材料钢铁材料金属材料1.3、涂装前处理的作用钢铁表面处理常用功能性工序：除油脱脂、除锈、中和、表调、磷化、钝化。选择适当的前处理工艺，可以显著提高涂层的性能和发挥涂层的作用。磷化膜可以提高涂层与底材的结合力和防护性。而经过磷化处理的，能提供一个“粗糙面”，给涂层以很好的咬和力，大大提高了附着力，实现涂层的性能。•同时，最重要的是磷化膜的存在可以抑制涂层的膜下腐蚀，这可以保证涂层在被损伤后，腐蚀不会在大面积发生，以致锈蚀穿孔。这主要是由于磷化膜提供的均一性表面，可抑制局部的电化学腐蚀。酸洗工艺对于高质量要求的前处理是不推荐的。表1：前处理工艺对阴极电泳涂层耐蚀性的影响涂装前处理方式盐雾实验性能h（冷扎钢板涂膜厚度20um）无处理约100脱脂处理约200脱脂+铁系磷化约400脱脂+酸洗+锌锰镍三元磷化约400脱脂+锌锰镍三元磷化约800二、除油、脱脂金属在存储、搬运和加工过程中，表面不可避免地被外界的一些污染物所污染。除油，又称为脱脂，目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。2.4、除油质量检查方法2.3、除油剂的选择通则2.2、影响除油能力的工艺因素2.1、除油方法分类•2.1、除油方法分类：机械除油手工擦刷喷砂抛丸火焰灼烧化学法除油强碱清洗溶剂乳化清洗弱碱性清洗（表面活性剂）溶剂清洗酸性清洗剂清洗2.4、除油质量检查方法2.3、除油剂的选择通则2.2、影响除油能力的工艺因素2.1、除油方法分类2.2、影响除油能力的工艺因素除油质量的好坏主要取决于除油温度除油时间机械作用除油剂1）、除油温度•一般说来，温度越高，除油越彻底。这是因为三方面的原因：•第一,温度使油污的物理性能发生变化，•第二,促进化学反应的进行，一般的说，温度每上升10度，化学反应速度提高一倍；•第三，加速表面活性剂分子的运动，从而促进浸润、乳化、分散等作用。•但是，并不是所有场合都是温度越高越好，各种除油剂有其适合的温度范围，在采用某些种类表面活性剂的除油液中，过高的温度会使表面活性剂析出聚集如同油珠附着在表面上，造成磷化膜发花不均匀。所以，最重要的是要保持正常的工艺温度。•脱脂循环换热系统：循环泵换热器2）、除油时间•在除油操作中，必须保证有足够的除油时间，压力喷射除油时间一般为1.5~3分钟，浸渍除油为3~5分钟。•在流水线作业中，往往不允许采用太长的时间，因此一般先用喷射预除油1分钟，再用浸渍除油3分钟。3）、机械作用•在除油中，借助于压力喷射或搅拌等机械作用是非常有效的，一般的说，压力喷射比浸渍除油速度快1倍以上。•喷射压力通常为（0.1-0.2）Mpa(用于压力喷射的除油剂必须是低泡的，以免泡沫过多影响正常操作和除油液流失)；•浸渍除油也不能认为是静止浸渍，必须装备循环泵，使溶液不停的搅动，每小时的循环量约为槽液体积的2-3倍。•预脱脂喷淋管路4）、除油剂（脱脂剂）•除油剂的组成和使用方法对除油效果有很大的影响。例如，含有表面活性剂的碱液除油比单独的碱性物溶液除油效果好。•一般常用的低碱性清洗液配方和工艺如下：浸泡型喷淋型三聚磷酸钠4～10g/L4～10g/L硅酸钠0～10g/L0～10g/L碳酸钠4～10g/L4～10g/L表面活性剂5～20g/L1～3g/L消泡剂00.5～3.0g/L表面调整剂0～3g/L0～3g/L2.4、除油质量检查方法2.3、除油剂的选择通则2.2、影响除油能力的工艺因素2.1、除油方法分类2.3、除油剂的选择通则•在进行选择除油产品之前，应考虑以下几个方面的问题：•a.被处理零件的材质•b.油污的种类及数量•c工艺配套性•d.注意与下道工序的配合2.4、除油质量检查方法2.3、除油剂的选择通则2.2、影响除油能力的工艺因素2.1、除油方法分类2.4、除油质量检查方法•在涂装行业用得最普通的是水膜法，通过观察水膜连续破裂情况，判定除油情况。•表2：生产中金属清洁度常用的判定方法判定方法方法要点检查对象目视法用肉眼、5倍放大镜或管内检查器检查油、脂、锈、氧化皮等擦拭法用白稠布或绒布，也可用滤纸擦揩，检查布上的沾污物油脂及锈迹等水膜破裂法洗净物用水润湿，水膜应完整油脂•脱脂工艺：更改文件号底图登记号旧底图登记号描校标记处数描图日期更改文件号签字处数标记会签软盘号CAD工序名称车间签字日期审核（日期）会签（日期）工段保护用具部件名称第页共页工艺装备使用材料质量、工艺参数控制内容检验基准工步号工步内容涂装工艺卡5脱脂循环泵脱脂槽温度游离碱度排管加热器前处理脱脂剂仪表显示设备维护员仪器化验化验员3分钟PA30-IM2（A）PA30-IM2（B）仪表显示设备维护员表面无油污，无返锈现象目测设备维护员编号：5121件/小时2次/班2次/班2次/班编制（日期）标准化（日期）批准（日期）管道循环压力工件表面质量产品名称部件图号检验人员检验工具及方法检验频次时间工艺工序号涂装车间FDQC-2378-01FDQC-45驾驶室BBBB调整循环管路压力及槽液温度达到规定范围检查泵、阀门是否有泄露，定期检查管路、喷嘴，避免阻塞，检查泵及压力表是否有损坏每班检查槽液，槽液游离碱度高时，让其自然降低；游离碱度低时，补加预脱脂A组分；脱脂能力下降时，补加预脱脂B组分3生产过程中加强巡视，发现工件脱钩及时按自行葫芦急停按钮根据槽液油污程度操作除油器对脱脂液进行除油546五征汽车一厂五征载货汽车55-65℃10-20点0.1-0.2MPa32根据化验结果及时填加脱脂剂，清槽频率1年/次。配槽初期，游离碱度保持在基准下限，使用后期调整为基准上限•预擦洗脱脂槽三、除锈3.1、除锈方法：除锈方法硫酸基磷酸基盐酸基喷砂抛丸化学除锈手工机械除锈电动工具3.2、化学法除锈•化学除锈一般是酸洗法，碱法也有使用。酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。•利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。•酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。•常用酸洗缓蚀剂以减少基体金属的溶解。特殊钢或非铁金属则常用混合酸或草酸、铬酸、柠檬酸等。•下面介绍几种常用的酸。a)硫酸一般情况下钢铁大都使用硫酸酸洗，其浓度为98%的浓硫酸经稀释后使用，温度的影响很大，一般在60~80度是起除锈能力最强，除锈时间最短。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温使用，温度50～80℃，使用浓度10%～25%。用浓硫酸酸洗因为连续使用而导致铁离子浓度增加时，酸洗能力会下降