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影响金属制品锈蚀的因素下

2021-08-18 来源:灵武市农业机械网

影响金属制品锈蚀的因素(下)

2、空气的温度

温度对锈蚀的影响并不是孤立的,同时也受到相对湿度的影响。一方面储存环境气温的升高会加速金属制品的锈蚀速度,因为热能可加速化学反应的进行,同时温度升高能减轻阴极的极化作用,但是这种作用只有在温度很高时并且这种温度的升高并不至使金属制品表面水膜干涸的情况下才能表现出来。在大气锈蚀中气温的作用可以从大气锈蚀的速度公式看出:

H-65

V = -----× (1.054)t

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式中:V--大气锈蚀速度

H--空气相对湿度(%)

t--空气温度

当相对湿度超过65%时,空气温度升高对锈蚀速度才表现出促进作用;但当气温升至80℃时,由于氧在水膜中溶解度的明显下降,锈蚀反而受到抑制。

另外气温的骤变,对金属制品锈蚀的影响也比较大。当气温骤然降低时,在绝对湿度较大的情况下就可能在金属制品的表面发生结露现象。将温度较低的金属制品移入气温较高的环境中时,如冬季运输的金属制品,其本身的温度常与库内的温度相差较大,入库后就很容易出现结露现象。结露后会严重加速金属制品的锈蚀,因此必须引起注意。

图6-6所示是在一定气温下,相对湿度不同时可能结露的温差。从图中可以看出,空气温度在5~50℃的范围内相对湿度达到65%~75%,当气温骤然下降6℃时,就可能产生结露现象。气温变化的温度越大,可能发生结露的相对湿度也就越低。我国各地区的昼夜温差都超过6℃,有的地区昼夜温差可达15℃以上。在这种情况下,即使空气相对湿度较低,也可能出现结露现象。因此,应使储存金属制品的库内温度保持相对稳定。避免出现结露现象对防锈是有实际意义的。

3、空气中的氧的作用

氧气和水一样,是金属在大气中锈蚀的必要因素,缺少其中之一,金属就不会被锈蚀。一方面氧气能溶解并渗透金属表面的水膜,以铁为例,在金属表面将发生下面的锈蚀反应:

½O2 + H2O + 2e → 2OH-

Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + ½O2 + H2O → 2Fe(OH)3

另一方面,在大气锈蚀过程中,阴极去极化作用主要是氧的去极化作用。也就是说,氧是主要的去极化剂。阴极去极化剂不断地从阴极取走电子,而使阴极可以不断受由阳极给出的电子,使阴极过程继续进行,金属不断被溶解。所以在大气锈蚀过程中,氧和水一样是促进锈蚀的重要因素。

4、空气中的有害气体与杂质

在空气中,通常还含有各种工业有害气体及锈蚀性杂质尘埃等,它们对金属制品的锈蚀的影响很大。

(1)二氧化硫

二氧化硫是空气污染物中对金属制品锈蚀影响最大的有害气体。

空气的暴露试验,钢铁、铜和锌等金属的锈蚀速度与空气中二氧化硫含量近似地成正比关系。图6-7所示为二氧化硫含量对钢铁锈蚀速度的影响,空气中的二氧化硫含量对铝的影响比较特殊,干燥空气中影响很小,而在湿度较高时(如相对湿度在98%以上),空气中只要含有微量二氧化硫(0.01%),锈蚀速度就会剧烈上升,如果二氧化硫浓度增加到0.1%,铝的锈蚀速度可增大4~10倍;二氧化硫浓度再增大到1%时,锈蚀速度的增大又缓慢下来。空气中的二氧化硫一般都超过0.15%,许多比较耐蚀的金属制品在这种环境下储存都有被严重锈蚀的可能。

二氧化硫对金属制品锈蚀的影响作用主要是二氧化硫溶解在金属表面水膜中生成亚硫酸,加强了锈蚀的电化学作用。酸能溶解多种金属表面具有保护作用的氧化膜,使电化学锈蚀的阴极过程变得容易;同时酸的氢离子又能使阴极过程加速。虽然二氧化硫在空气中的含量远远小于氧的含量,但是由于二氧化硫在电解液中的溶解度要比氧大1000倍以上,因此当空气中二氧化硫含量为0.015%,电解液中二氧化硫的浓度就等于氧的浓度。

(2)硫化氢

在干燥空气中硫化氢只能引起部分金属表面变色(铜、黄铜、银和铁比较明显),但在潮湿大气中,由于使液膜酸化而对铜镍特别是铁和镁锈蚀的促进作用较大,同时可能引起不锈钢的锈蚀。

(3)氯化物

工业大气中的氯化氢、氯这两种气体都对金属制品具有较强的锈蚀作用,因为它们溶解在水膜中能形成盐酸。海洋大气中常含一定量的食盐微粒,能促进钢铁以及铜、铝等的锈蚀。食盐的作用主要是氯离子的作用,由于氯离子的体积很小,能穿透金属表面的保护膜,同时氯离子容易吸附在金属氧化膜上,取代金属氧化膜中的氧生成中溶性氯化物。氯化氢气体和空气中的含盐量对金属锈蚀的影响如图6-8和图6-9所示。

空气的成分与污染物性质与地区有关,因此按照对金属锈蚀的影响,把空气分为工业大气、城市大气、海洋大气与农村大气。其中工业大气中因含二氧化硫、氯化氢等有害气体较多,对金属锈蚀的影响最大;海洋大气中含有食盐微粒且湿度较大,对金属锈蚀的促进作用也很明显,海洋大气中食盐含量随着与海岸距离的增加而减少,所以金属锈蚀速度也常随储存场所与海岸距离的增加而减小。农村大气的影响最小。

除了上述因素对储存的金属制品的锈蚀具有影响之外,还有其他一些因素,例如包装材料,特别是与金属制品直接接触的包装材料对金属的锈蚀有一定的影响,有些包装纸的成分中含有相当量的氯离子和酸,有的还含有还原性硫。包装纸的毛细管的凝聚作用,还能降低金属制品锈蚀的临界相对湿度。此外某些微生物对金属的锈蚀具有促进作用。在潮湿的条件下,铁细菌可以在钢铁上生长繁殖,并促进钢铁的锈蚀。少数霉菌,如思曲霉菌能促进铝的锈蚀,在湿热条件下,仪器仪表也常因微生物(主要是霉菌)的繁殖而引起严重的锈蚀。微生物对金属商品的锈蚀,主要是由于微生物新陈代谢产物的作用,以及沉淀物的影响所致。

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