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    氯离子如何腐蚀金属材料

    2018-3-30 10:25:55      点击:
    氯离子较其他离子对金属材料一般都有较强的腐蚀,在工业中对氯离子腐蚀也是让企业主们很脑火的问题,这就需要我们冷静的思考问题静下心来了解氯离子腐蚀金属材料的具体原因。

    图(1)氯离子诱发的锈蚀在金属材料表面形成“蚀坑”
    1,破坏钝化膜
    水泥水化的强碱性环境使混凝土内金属材料表面产生一层致密的钝化膜。该钝化膜中含有Si-O键,它对金属材料有很强的保护能力。然而该钝化膜只有在强碱性环境中才是稳定的,当PH值小于11.5时,这层钝化膜就开始变的不稳定,当PH值小于9.88时,已经生成的钝化膜逐渐被破坏,新的钝化膜也很难生成。氯离子是一种很强的去钝化剂,当进入混凝土到达金属材料表面吸附于局部钝化膜处时,可使该处的PH值迅速降低到4以下,从而破坏钝化膜。
    2,形成腐蚀电池
    如果在大面积金属材料表面上具有高浓度氯离子,则其所引起的腐蚀可能是均匀的腐蚀。但是在不均质的混凝土中,常见的是局部腐蚀。氯离子对金属材料表面钝化膜的破坏发生在局部,使这些部位露出了铁基体,与尚完好的钝化膜区域形成较大的电位差。铁作为阳极而受腐蚀,大面积钝化膜区域作为阴极。腐蚀电池作用的结果是在金属材料表面产生蚀坑,由于是大阴极对小阳极,所以蚀坑发展十分迅速。
    3,加速阳极反应的进行
    氯离子不仅促成了金属材料表面腐蚀电池的形成,而且加速了电池的作用。氯离子与阳极反应生成的铁离子结合生成氯化铁,将阳极产物及时带走,使阳极反应加速进行。而氯化铁是可溶的,遇到氢氧根就能生成氢氧化亚铁,将氯离子置换出来,而不是消耗掉。也就是说,凡是进入混凝土中的氯离子不会被消耗掉,而是长期存在在混凝土中,周而复始地起到破坏作用,危害极大。

    图(2)混凝土钢筋箍已经被氯离子腐蚀断裂
    4年就锈蚀断裂的箍筋
    图2的箍筋是从一个投入使用仅仅4年的海洋混凝土结构中取出,箍筋两端已经锈断,这个箍筋的直径为8mm,4年就锈断了,说明锈蚀速度至少达到每年1mm。可见氯离子诱发的锈蚀,由于是大阴极对小阳极,其发展速度相当惊人。
    4,导电作用
    腐蚀电池的要素之一是要有离子通路,而氯离子的存在强化了离子通路,降低了阴阳极之间的电阻,提高了腐蚀电池的效率,从而加速了电化学腐蚀过程。氯化物还提高了混凝土的吸湿性,这也能减小混凝土的电阻率。
    北京耐默公司根据氯离子的腐蚀现象开发出了一种氯离子专用防腐材料-KN17高分子陶瓷聚合物,可以有效的解决氯离子腐蚀,已经大量的推广应用。
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