1、,第四章 第一节表面覆盖层,一、覆盖层应满足的基本要求二、金属表面的预处理三、覆盖层的分类四、金属覆盖层五、非金属覆盖层,表面覆盖层是用耐蚀性能良好的金属或非金属材料覆盖在耐蚀性能较差的材料表面，将基底材料与腐蚀介质隔离开来，以达到控制腐蚀的目的。 工业上普遍应用的保护层有金属覆盖层和非金属覆盖层两大类。它们的实现方法有化学方法、物理方法和电化学方法。,一、覆盖层应满足的基本要求：1、结构紧密，不透过介质；2、与底层金属粘结力强；3、高硬度，耐磨；4、分布均匀。,二、金属表面的预处理目的：清洗被污染的金属表面以获得宜于涂覆物质和涂覆方法的基体金属表面、使金属表面达到所要求的粗糙度以保证覆盖层的
2、质量和防腐效果。方法包括： 1、除油 2、除锈 3、机械处理,1、除油：从金属表面除掉油脂的过程脱脂（习惯叫做除油）。油污的种类： 皂化类动植物油脂。皂化反应。 非皂化类矿物油。乳化剂,除油机理： 皂化作用去动物植物油 乳化作用去矿物油用表面活性剂 溶解作用用有机溶剂 物理影响因素：搅拌、温度、超声波,2、除锈：从金属表面除掉锈蚀产物或氧化皮除锈。方法包括：手工和动力工具除锈，化学除锈(酸洗)，火焰除锈，喷砂、抛丸等。手工除锈 ：采用钢丝刷、铲刀、废砂轮、砂布用手工方式除去金属表面锈层和氧化皮，一般用在工件和设备表面积小，或不能使用其他除锈方法的场合 动力工具除锈：气动除锈、电动除锈喷射（喷砂
3、）除锈：除锈效果好，可使基体露出金属本色。,三、表面覆盖层保护技术的主要种类,电镀 化学镀 金属镀层 热喷涂（喷镀） 热浸 金 属 浸镀覆 盖 层 金属衬里 双金属复合板,涂料覆盖层非金属 玻璃钢衬里覆盖层 搪瓷 橡胶衬里,金属覆盖层（按在介质中的腐蚀行为）,阳极性覆盖层 在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位负。在覆层缺陷处形成的腐蚀电池中，覆层是阳极，能够对基体金属起到阴极保护作用。在一定条件下的锌、镉、铝对碳钢为阳极性覆盖层保护性能取决于覆盖层厚度,阳极性覆盖层,(2) 阴极性覆层,在使用环境中，覆层材料的电位比基体金属的电位正。如果覆盖层存在缺陷，基体金属为阳极，将加速基体金属的
4、腐蚀。起机械隔离作用。如铁表面上覆盖铬、镍、铜、铅、锡等。保护性能取决于覆盖层厚度和孔隙率* 覆层的极性不是绝对的，当环境条件改变时，覆层和基体金属的电偶关系可能发生反转。例如在有机酸中，锡比铁电位负，为阳极,阴极性覆盖层,(1)电镀利用直流或脉冲电流作用从电解质中析出金属，并在工件表面沉积而获得金属覆盖层的方法叫电镀 。镀件阴极与直流电源负极相连。镀层金属阳极与直流电源正极相连,（一）、金属镀层,电镀锌原理,电镀的优点：镀层金属纯度高，分布均匀，与基体金属结合牢固。镀层具有较高硬度和耐磨性能。有一定的孔隙。为获得同样保护效果所需要的覆层金属最少。镀层厚度容易控制，一般在常温下进行。电镀适应范
5、围广，从正电性金属到负电性金属，从低熔点金属到高熔点金属，从高纯金属到合金，都可以进行电镀。,电镀的用途用于细小、精密的仪器仪表零件的保护；抗磨蚀的轴类的修复：硬镍铬、镍磷镀层；外表美观，用于装饰：金、银、铜、镍、铂、铑等；导电：金、银、铜等；防腐蚀：锌、镉、铂、铬及锌镍、锡锌等。,2)化学镀不使用外电源，利用化学方法使溶液中金属离子还原并沉积在基体表面的过程。 在金属、半导体、非导体材料上沉积铜、镍、锡、钴、银、金、钯、铂、铑。 化学还原镀、置换镀。,化学还原镀：使用合适的还原剂使镀液中的金属离子还原为金属而沉积在非金属表面的一种镀覆工艺。 依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的
6、溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。,置换镀：将金属镀件与镀液中的金属离子发生置换反应。 锡镀层：,3)热喷涂（喷镀） 将（接近）熔化的涂层材料的微粒喷到制品表面上形成覆盖层的方法。 热喷涂可分为气喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。 喷镀材料：Zn、Al、Cu、Pb、Mo、W、Ta。高碳钢、不锈钢。 粗糙、结合力不牢固，耐蚀性差。 适用于大型不易搬动的固定设备。,三种喷涂方法的比较,热喷涂操作过程表面清理：钢铁基体需进行非常彻底的喷射或抛射除锈，需要一定的粗糙度，一般达到1/2以上。操作参数 喷涂距离
7、：一般1 喷涂角度：射流轴线与基材表面切线之间的夹角，一般不能小于 喷枪移动速度：一般 封闭处理 一般用乙烯基树脂、酚醛、改进型环氧酚醛树脂或聚氨树脂填充孔隙,优点：镀层厚度不受限制，对修复较长工件特别有利。喷涂工艺和设备比较简单，移动方便，不管设备和部件的形状和尺寸，都可按需要得到良好的喷涂层。 缺点：涂层结构不强，不能形成合金或焊住。质点的重迭堆砌使喷涂层存在很大孔隙率，这对防护效果不利，需要采取封闭措施。,热喷涂应用,在钢铁构建上喷涂铝、锌、不锈钢等耐蚀金属或合金涂层，长效防护。等离子喷涂形成的涂层可耐高温，一般被用在耐高温和高耐磨的工件表面。钢铁件上喷涂不锈钢或其它耐磨金属，用于耐磨蚀
8、防护。,4)渗镀(表面合金化) 通过固体扩散，使一种或几种金属元素渗入基体金属表面形成表面合金层的方法。故又称表面合金化。 在钢铁、铜、钼、镍、铌、钛、钨等表面，渗Zn 、 Al 、Cr 、 CrAl 、 AlSi 、CrAlSi。 厚度775um,渗镀： 在高温下将气态、固态或熔化状态的欲渗镀的物质（金属或非金属元素）通过扩散作用从被渗镀的金属的表面渗入内部以形成表层合金镀层的一种表面处理的方法。 所形成的镀层称为渗镀层。 用于提高抗氧化性（抗蚀性）、耐热性和耐磨性等。 渗镀层与基体金属之间是靠形成合金来结合的，因而结合牢固，镀层不易脱落。,5)热(浸)镀 热浸镀简称热镀。热镀是把被镀件浸入
9、到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。镀层金属的熔点必须必被镀金属的熔点低得多，故热镀层金属都采用低熔点金属及其合金，如锡（231.9）铅（327.4）锌（419.5）铝(658.7) 及其合金，钢是最常用的基体金属。,（二）、金属衬里,在碳钢或低合金钢设备内部衬上耐蚀金属薄板， 既可满足设备耐蚀性能方面的要求，又可节省 耐蚀金属材料，克服衬层金属强度不足的缺点常用的衬里金属有不锈钢、铝、铅、钛。 方法：局部固定法包括焊接和局部爆炸。 整体松衬法是将衬里壳体焊接好，经检验合格后放入外壳内。这种方法的缺陷是外壳和衬里层之间存在间隙，影响承压和传热。在整体衬里后进行热膨胀或爆炸，可
10、以清除壳体与衬里层的间隙。,封头爆炸衬铝示意,（三）、双金属复合板(包复),将两种不同金属板材迭合，制成复合板 。碳钢(或低合金钢)不锈钢复合板(简称不 锈复合钢板)主要用热轧法制造， 覆层不锈钢板厚度通常为1.5 3.5 毫米，是复合板厚度的1520%，能大大节省不锈钢。 碳钢钛复合板主要用爆炸复合。覆层厚 度通常为2 3毫米。,覆层金属和覆盖方法的选择,对覆层金属的选择，主要考虑能否在预定使用的环境中有良好的耐蚀性。其次应考虑覆层金属与基体金属的电偶关系，以及设备对覆层金属提出的物理，机械性能方面的要求。还应进行经济比较。 对于覆盖方法的选择主要考虑需要的覆层厚度，对覆层孔隙率的要求，以及覆层施工能否适应设备的结构和尺寸。,覆盖层的保护效果和使用寿命取决于三个方面的因素：覆层材料在使用环境中的耐蚀性 、强度、塑性和耐磨性。覆层的均匀性、孔隙和缺陷。覆层与基体金属的结合力。,*复层材料的耐蚀性可以通过合理选材来解决。使复盖层保护达不到要求保护效果的主要原因是覆盖层不连续，缺陷多，以及与基体结合差。这是覆盖层保护应用中必须注意解决的问题，特别是要注意施工技术的选择和施工质量的保证。,
