造成金属生锈的主要因素有:
(1)大气相对湿度
在相同温度下,大气的水蒸气含量与其水蒸气饱和含量的百分比,叫做相对湿度。在某一相对湿度以下,金属锈蚀速度很小,而高于这一相对湿度后,锈蚀速度陡然增加。这一相对湿度称为临界湿度。良多金属的临界湿度在50%一80%之间,钢铁约是75%。大气相对湿度对金属锈蚀的影响最大。当大气湿度高于临界湿度后,金属表面便泛起水膜或水珠,若是大气中含有的有害杂质溶解于水膜、水珠,即成电解液,加剧锈蚀。
(2)气温与湿度
大气温度与湿度两者联系关系影响金属锈蚀。这有以下一些主要情况:第一,大气的水蒸气含量,随气温升高而增大;第二,气温高促使锈蚀加剧,尤其在湿润环境里,气温越高,锈蚀速度越快。在相对湿度低时,温度对锈蚀的影响还不太显著,但在高于临界湿度时,跟着气温升高,锈蚀量急剧增大。另外,假如大气与金属间有温差,则在温度低的金属表面形成冷凝水、也导致金属生锈。
(3)侵蚀性气体
污染空气中的侵蚀性气体,以二氧化硫对金属侵蚀影响最大,特别是对钢、铜及其合金的危害尤甚。大气中二氧化硫主要来源于煤的燃烧。同时,燃烧产物二氧化碳也有侵蚀作用。在厂附近的大气中混有侵蚀性气体。如硫化氢、氨气、盐酸气等都是促使金属锈蚀的因素。
当然,大气中的氧对金属锈蚀是最为常见,而且随时随地发生作用,这是不问可知的。
(4)其他因素
大气中含有大量尘埃,如烟雾、煤灰、氯化物和其他酸、碱、盐颗粒等,有的本身具有侵蚀性,或者是水珠的凝聚核,也都是锈蚀因素,如氯化物被以为是侵蚀金属的"死敌"。
了解了金属生锈的原因,就可以得出“金属防锈的方法”:
金属防锈的方法一:改变金属的内部组织结构
例如制造各种耐侵蚀的合金,如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。
金属防锈的方法二:保护层法
在金属表面笼盖保护层,使金属制品与附近侵蚀介质隔离,从而防止侵蚀。如:1.在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或笼盖搪瓷、塑料等耐侵蚀的非金属材料。2.用电镀、热镀、喷镀等方法,在钢铁表面镀上一层不易被侵蚀的金属,如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜,从而阻止水和空气等对钢铁的侵蚀。3.用化学方法使钢铁表面天生一层细密不乱的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的玄色四氧化三铁薄膜等。
属防锈的方法三:对侵蚀介质进行处理法
消除侵蚀介质,如常常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在侵蚀介质中加入少量能减慢侵蚀速度的缓蚀剂等。
金属防锈的方法四:电化学保护法
利用原电池原理进行金属的保护,想法消除引起电化侵蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。将被保护的金属作为侵蚀电池的阴极,使其不受到侵蚀,所以叫阴极保护法。阴极保护法主要有以下两种:
牺牲阳极保护法:此法是将活泼金属(如锌或锌的合金)连接在被保护的金属上,当发生电化侵蚀时,这种活泼金属作为负极发生氧化反应,因而减小或防止被保护金属的侵蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等,例如水中钢铁闸门的保护,通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋桨的舵上焊上若干块锌块,来防止船壳等的侵蚀。
外加电流保护法:将被保护的金属和电源的负极连接,另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后,使金属表面产生负电荷(电子)的聚积,因而按捺了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在泥土、海水及河水中的金属设备受到侵蚀。
电化学保护的另一种方法叫阳极保护法,即通过外加电压,使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中侵蚀。
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