【研发】防腐涂料防腐机理分析--志盛威华研发部

    防腐涂料防腐机理分析--志盛威华研发部

耐高温腐蚀是指材料在高温下与环境介质发生化学或电化学反应，导致材料变质的现象称为高温腐蚀（hightemperature corrosion）。高温又是指对高于金属指再结晶温度以上，即大约在0.3～0.4倍材料熔点以上的温度，大体上温度要在380℃以上的高温环境。耐高温抗腐蚀涂料是指涂层耐高温，抗氧扩散，抗腐蚀介质扩散，封闭效果好，抗腐蚀，能很好的保护基体不被氧化腐蚀。文中指的耐高温防腐涂料测试是以北京志盛威华公司耐高温防腐涂料，数据具有针对性，数据不代表其他耐高温防腐涂料数据。

耐高温腐蚀方式主要是氧化腐蚀为主，兼顾其他腐蚀。高温腐蚀的机理是取决于液体介质和固态金属之间的作用：物理溶解，化学腐蚀，电化学腐蚀大体三种腐蚀，腐蚀的介质是单质（o2、cl2等），非金属化合物（h2o、co等），金属氧化物（mno3、v2o5等），金属盐（nacl、na2so4等）和腐蚀性固态颗粒冲刷下的腐蚀等。

变形金属加热时组织和性能变化示意图

志盛威华多年高温防腐涂料研发过程中发现，氧化腐蚀是高温腐蚀中最常见的一种形式，热力学表明，几乎所有的金属（除pt、au等）在大气环境中都有自发发生氧化的倾向，氧化的损耗占钢产量的7～10％，高温腐蚀涉及的范围很广新的高科技时代，为提高效率，许多装备要提高运行温度，许多新技术需要在高温下实现，如：锅炉、反应釜、内燃机、涡轮发动机等，特高温环境多集中在冶金、石油、航空航天等部门设备部件上。

金属高温氧化的热力学基础公式

热力学数据表明，自然界中绝大多数金属氧化物的g均为负值，即使在常压条件下po2=2.13×104pa,注意除以标准大气压p0下，g比gø稍正，但仍为负值。 常态下，氧化反应的随温度升高有由负向正变化的趋势，即金属自发氧化的趋势随温度上升而减小，这与人们的直觉相反，然而这正是金属冶炼要在高温下进行的热力学依据。

常温下绝大多数金属氧化物的分解压远小于大气中氧的分压，即在此状态下金属都有自发氧化的趋势随着温度的升高，金属氧化物的分解压增大，金属自发氧化的热力学趋势减小，调节体系氧分压能够改变金属的自发氧化热力学倾向，根据这一原理可以实施金属的可控气氛热处理。

金属高温腐蚀标准吉布斯自由能－温度关系图

金属高温氧化的基本过程分为两个方式，物理吸附阶段：o2向o2/mo界面扩散，发生物理吸附，其吸附热

金属高温下氧化的规律，多数金属和合金的氧化动力学曲线为抛物线。原因是生成致密的氧化膜，氧化速率与膜厚成反比，反应受扩散控制。n2，扩散阻滞作用比膜增厚所产生的阻滞更严重，如：掺杂等因数。

以上综述，耐高温涂层的温度要高，涂层要致密，抗腐蚀性药强，北京志盛威华公司的zs-811耐高温防腐涂料 耐温1700℃采用了志盛威华特制硅--氧--炭合成高温无机再改性溶液和超微无机聚合物片状金属氧化物作为填料，涂层高达耐温1800℃，涂层受热高温后溶液和填料晶格发生交联，致密玻璃相状态，高温下tg相界稳定，可以有效防止氧化介质的侵入，避免氧化晶格产生。涂料涂层耐酸耐碱性好，硬度高，硬度高，涂层可以长期耐明火烧烤，在炙热的火中防氧化防腐效果好。

抗氧的扩散可以达到90%以上，zs-811耐高温防腐涂料 耐温1700℃中含有大量抗老化耐腐蚀因子和oh活性基团，它与填料中的活性组分及钢铁、或是其他材质活性表面快速交联反应，生成三维结构的无机聚合物防腐涂层，将涂层与基体连成一体，形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热高温防腐涂层，特别适用于工作在高温，腐蚀环境下的钢铁、或是其他材质结构的长效高温下防护。

高温火焰下的硫的腐蚀的要求更高，zs-811耐高温防腐涂料 耐温1700℃可以在高温环境中保护基体防腐腐蚀，抗氧化，致密封闭，耐磨保护等作用，涂层稳定性高，在高温环境下会与其他活性分子反应，使用寿命长。高温防腐涂料在航天航空、石油石化、冶金、电力、军队系统已广泛应用，适用于烟囱烟道、窑炉、高炉、反应釜、热交换器、石油石化裂解装备、感应发热设备、发动机部件、真空高温设备、回转窑、烘干设备等上应用。

在一定温度范围内，某些金属的氧化服从立方规律，如cu在100～300℃及各气压下，zr在600～900 ℃、1×105pa氧中的恒温氧化。金属的高温氧化过程比较复杂，不同的金属、不同的温度可能遵循的规律不同。

金属氧化的机理，金属氧化的扩散模型，金属表面形成致密的氧化膜，扩散是氧化过程的控制因素，金属氧化的电化学模型（wagner理论），可推出抛物线规律，适用于厚氧化膜 ，氧化物的电导率越大，金属的氧化速率越大。温度升高，金属氧化的速率显著增大，对于金属过剩型氧化物（n型半导体），速率与氧压无关，对于金属离子不足型氧化物（p型半导体），随氧压增大，速率先增大，后平缓，高温下燃烧产物对金属的高温氧化影响很大。含硫气体（硫蒸气、so2、h2s）加速高温腐蚀硫化物的性质，热力学稳定性差，生成自由能比氧化物高，体积大，表面膜易破裂，晶格缺陷较多，易生成低熔点共晶体，cr、al可有效的抗硫蚀。

选用高温下抗腐蚀的金属一是贵金属，如：au、pt等，二是与氧的亲和力强，且生成致密的保护性氧化膜的金属和合金。多采用金属的合金化提高其氧化性能，通过选择性氧化生成优异的保护膜，如：cr2o3、 al2o3、 sio2，生成具有尖晶石结构的复合氧化膜，通式：ao·b2o3，控制氧化膜的晶格缺陷浓度，降低离子的扩散速率（原子价规律），增强氧化物膜与基体金属表面的粘附力。

研发yanfa相关"防腐涂料防腐机理分析--志盛威华研发部"就介绍到这里，如果对于研发这方面有更多兴趣请多方了解，谢谢对研发yanfa的支持，对于防腐涂料防腐机理分析--志盛威华研发部有建议可以及时向我们反馈。