耐腐蚀材料

耐腐蚀材料 任何一种材料只是在一定的介质和工作条件下才具有特定的耐蚀性。同一类材料也因牌号很多、成分有别、性能也各有差异。显然, 耐蚀材料的选择是产品设计中一项细致而复杂的工作。为此, 应先了解产品的结构特点、使用性能、使用价值、使用环境( 如受力状况、腐蚀介质种类及浓度、温度、物料状态, 是否要求导电、绝缘或散热, 以及密度及磁性要求等)及寿命, 再结合所掌握的材料特性或查相关资料或作必要辅助实验, 在材料使用性、加工性卜耐用性及经济性( 特别是制成的产品的综合经济性)等方面作出综合评价, 从而选出最合理的耐蚀材料。 1. 应先选择对使用介质及工作条件有耐蚀性的材料, 这是防止产品失效最积极的措施( 特别对易造成重大灾难及不易维护的场合) 。此时, 应了解不同材料在此介质及工作条件中可能的腐蚀形式, 如金属的均匀腐蚀、应力的腐蚀、电偶腐蚀、点蚀, 陶瓷的化学溶解及塑料的老化、溶胀等, 再考虑相关因素选择合适的材料。如一般碳钢、低合金结构钢在常温硝酸、浓碱液、浓硫酸、浓氢氟酸中很耐蚀; 纯铝特耐浓硝酸腐蚀; 钛在氧化性介质中比大多数不锈钢耐蚀, 特别是在海水中更突出( 不易产生点蚀及应力腐蚀), 是制作海水中热交换器的极佳材料; 氮化硅陶瓷除氢氟酸外, 能耐各种酸和碱腐蚀等。 2. 温度不高及受力状况允许下优先选择塑料( 含塑料、橡胶衬里及玻璃钢、聚氨酯)。因为塑料对大多数酸、碱、盐的耐蚀性比一般金属好, 且成形加工容易, 成本也较低, 还可节约贵重金属( 如铝、铅、不锈钢等), 并且不会产生应力腐蚀, 电偶腐蚀等电化学腐蚀( 但相当部分易老化及受部分溶剂影响, 制成的装置或产品不用维护或易于维护。如聚丙烯除浓酸如浓硫酸等强氧化性介质外, 几乎耐各种酸、碱、盐腐蚀(仅少数溶剂可使其溶胀) ; 耐酸酚醛( 用耐酸石棉填充) 特别能耐各种浓度盐酸、低中浓度硫酸腐蚀; 而聚四乙烯在强酸、强碱、强氧化剂甚至“ 王水” 中都不腐蚀, 耐各种溶剂, 耐候性特好, 吸水率几乎为零, 已广泛应用于各种耐蚀零件、结构及涂层上。另外, 塑料在工业中广泛的应用已导致机械设计及工艺的巨大变化, 导致了传统金属加工业的日益萎缩( 如在电器、玩具、建材、装饰装瑛、工艺品甚至机器生产、化工装置、汽车、飞机上), 导致了产品的更新换代及市场的激烈竞争, 也导致了传统机械工业企业产业结构、产品结构、生产工艺的调整变化及机械工业内涵的延伸。这一点, 是同传统金属材料打交道的机械工程技术人员应注意和弥补的。 3. 对容易产生腐蚀和不易维护的部位, 以及对产品美学价值影响较大的部位, 应选耐蚀性高的材料, 以减少腐蚀造成的损失, 美学价值的降低或降低维护成本, 如高楼防护栏选不锈钢, 轿车雨刮器用不锈钢发黑处理代碳钢涂饰等。耐蚀性高的材料不一定成本就高, 如碳钢常用于制浓酸贮罐等, 而聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、耐酸酚醛等原料价格不高, 用其批量生产产品时, 生产成本也不高( 不少还低于金属件)。 4. 对金属材料, 不仅要注意材料品种牌号, 还应选择腐蚀倾向小的热处理状态( 如1 8 一8 不锈钢的固溶处理等)。因为不同的金相及组织, 有时使耐蚀相差较大。另外, 不同材料组合接触时应注意可能产生电偶腐蚀( 此时, 最好考虑用单一金属品种材料, 或作绝缘处理, 或选塑料、陶瓷等不导电材料)。 5. 所选材料除应满足要求的耐蚀性外, 还应满足产品或装置工作时的力学性能, 物理性能( 如耐热性、绝缘性、密度、导磁性等), 成形加工性等。如高温介质, 可选不锈钢或陶瓷; 高压介质可选钢( 含钢材、塑料、橡胶) 或玻璃钢; 绝缘保温可选塑料或陶瓷; 质轻无磁性可选塑料、铝、钦等; 要拼焊的大型工程结构应选可焊性好的低碳合金钢、奥氏体不锈钢或玻璃钢等。 6. 对受力较大的结构或产品的材料选择时, 还应注意防止应力腐蚀开裂或腐蚀疲劳( 主要针对金属材料)。不少材料不受力时还耐腐蚀, 但受一定拉应力或交变应力后, 力学性能明显下降, 易产生应力和介共同作用下的腐蚀脆性断裂, 从而造成意外灾难。不同金属材料的应力腐蚀破裂有其产生的特定介质, 还与成份有关( 如含相的奥氏体不锈钢、高铬高镍不锈钢、双相不锈栩的抗应力腐蚀性就比其他不锈钢好得多),可查有关资料确定。