腐蝕與防護(hù)-第十三章 非金屬材料的腐蝕與防護(hù)

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1、非 金 屬 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 材 料 的 分 類材 料 無 機(jī) 非 金 屬 材 料金 屬 材 料有 機(jī) 材 料 ： 高 分 子 材 料 硅 酸 鹽 材 料 ：水 泥 、 玻 璃 、 陶 瓷 等 塑 料 、 橡 膠 、 纖 維 涂 料 、 粘 合 劑 等 高 溫 結(jié) 構(gòu) 陶 瓷 、 光 導(dǎo) 纖 維 等 一 、 高 分 子 材 料 高 分 子 材 料 的 基 本 知 識 高 分 子 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 基 本 概 念 有 機(jī) 高 分 子 化 合 物 是 由 有 機(jī) 低 分 子 化 合 物 在一 定 條 件 下 聚 合 而 成 的 ， 具 有 重 復(fù) 排 列 鏈 狀結(jié) 構(gòu)

2、的 高 聚 物 。 如 聚 乙 烯 塑 料 就 是 由 乙 烯 聚 合 而 成 的 高 分 子材 料 。 低 分 子 化 合 物 （ 如 乙 烯 CH2=CH2） 稱 為 單 體 nCHCHCHCHn 2222 )( 聚 合 高 分 子 材 料 的 基 本 知 識 大 分 子 鏈 重 復(fù) 排 列 的 結(jié) 構(gòu) 單 元（ 如 ） 稱 為 鏈 節(jié) ， 鏈 節(jié) 重 復(fù) 排 列的 個(gè) 數(shù) n 稱 為 聚 合 度 。 聚 合 度 越 大 ， 高 聚 物 的 大 分 子 鏈 越 長 ， 其 分 子 量 也就 愈 大 。 高 聚 物 與 具 有 明 確 分 子 量 的 低 分 子 化 合 物 不 同 ， 同一

3、 高 聚 物 因 其 聚 合 度 不 同 ， 大 分 子 鏈 的 長 短 各 異 ，其 分 子 量 也 就 各 不 相 同 。 通 常 所 說 高 聚 物 的 分 子 量是 指 其 分 子 量 的 統(tǒng) 計(jì) 平 均 值 。 如 ： 聚 氯 乙 烯 的 分 子 量 為 20000160000。 nCHClCH 2 22 CHCH 聚 乙 烯 (PE)圖 例 聚 丙 烯 (PP)圖 例 酚 醛 塑 料 (PE)圖 例 酚 醛 塑 料 (PE)圖 例 環(huán) 氧 塑 料 (EP)圖 例 環(huán) 氧 塑 料 (EP)圖 例 結(jié) 合 鍵 作 為 高 聚 物 單 體 的 低 分 子 化 合 物 必 然 具 備 不

4、飽 和 的 鍵 ，如 各 種 烯 烴 類 化 合 物 、 環(huán) 狀 化 合 物 和 含 有 特 殊 官 能 團(tuán)的 化 合 物 ， 在 聚 合 反 應(yīng) 中 能 形 成 兩 個(gè) 以 上 的 新 鍵 ， 把單 體 低 分 子 變 成 鏈 節(jié) 連 接 成 大 分 子 鏈 。 否 則 不 能 聚 合成 大 分 子 鏈 ， 也 就 不 能 形 成 高 聚 物 。 在 高 分 子 鏈 中 原 子 以 共 價(jià) 鍵 結(jié) 合 ， 這 種 結(jié) 合 力 稱 為 主價(jià) 力 高 分 子 鏈 內(nèi) 組 成 元 素 不 同 ， 原 子 間 共 價(jià) 鍵 的 結(jié) 合力 不 同 ， 聚 合 物 的 性 能 因 而 不 同 。 在 高

5、聚 物 大 分 子 之 間 一 般 是 分 子 來 鏈 連 接 的 ， （ 靠 分子 間 力 連 接 的 ） 這 一 結(jié) 合 力 范 德 華 力 ， 稱 為 次 價(jià) 力 。高 分 子 化 合 物 的 組 成 與 結(jié) 構(gòu) 大 分 子 鏈 的 結(jié) 構(gòu) 形 態(tài) ：線 型 ： 長 徑 比 1000:1， 具 有 良 好 的 彈 性 和 塑 性 ， 可溶 解 或 溶 脹 ， 加 熱 可 融 化 或 軟 化 ； 易 于 加 工 成 形 ，可 重 復(fù) 使 用 。 熱 塑 性 塑 料 PE、 PVC等體 型 ： 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) ， 不 溶 不 熔 ， 具 有 良 好 的 耐 熱 性 和強(qiáng) 度 ， 但 脆 性

6、大 ， 彈 性 塑 性 低 ， 不 能 重 復(fù) 使 用 。 熱固 性 樹 脂 酚 醛 樹 脂 等 高 分 子 的 聚 集 態(tài) 及 性 能 (晶 態(tài) 、 非 晶 態(tài) )1.晶 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 線 型 聚 合 物 固 化 時(shí) 可 以 結(jié) 晶 ， 但 由 于 分子 鏈 運(yùn) 動(dòng) 較 困 難 ， 不 可 能 完 全 結(jié) 晶 。 所 以 晶 態(tài) 聚 合 物實(shí) 際 為 晶 區(qū) （ 分 子 有 規(guī) 律 排 列 ） 和 非 晶 區(qū) （ 分 子 無 規(guī)律 排 列 ） 兩 相 結(jié) 構(gòu) ， 一 般 結(jié) 晶 度 （ 晶 區(qū) 所 占 有 的 重 量百 分 比 ） 只 有 50% 85%， 特 殊 情 況 可 達(dá) 到 98%。

7、 在結(jié) 晶 聚 合 物 中 ， 晶 區(qū) 與 非 晶 區(qū) 相 互 穿 插 ， 緊 密 相 連 ，一 個(gè) 大 分 子 鏈 可 以 同 時(shí) 穿 過 許 多 晶 區(qū) 和 非 晶 區(qū) 。結(jié) 晶 度 ： 晶 區(qū) 所 占 的 面 積 。 結(jié) 晶 度 越 大 材 料 的 強(qiáng) 度 、硬 度 、 剛 性 高 ， 但 彈 性 、 伸 長 率 低 。 高 分 子 的 聚 集 態(tài) 及 性 能 (晶 態(tài) 、 非 晶 態(tài) )2.非 晶 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 聚 合 物 凝 固 時(shí) ， 分 子 不 能 規(guī)則 排 列 ， 呈 長 程 無 序 、 近 程 有 序 狀 態(tài) 。 非晶 態(tài) 聚 合 物 分 子 鏈 的 活 動(dòng) 能 力 大 ， 彈

8、 性 和塑 性 較 好 。 由 于 其 聚 集 態(tài) 結(jié) 構(gòu) 態(tài) 是 均 相 的 ，因 而 材 料 各 個(gè) 方 向 的 性 能 是 相 同 的 。 晶 區(qū)非 晶 區(qū) 高 聚 物 的 三 態(tài)1.線 型 無 定 型 高 聚 物玻 璃 態(tài) ： 塑 料高 彈 態(tài) ： 橡 膠粘 流 態(tài) ： 粘 結(jié) 劑 高 聚 物 的 三 態(tài)2.線 型 結(jié) 晶 型 高 聚 物只 有 Tm轉(zhuǎn) 變 溫 度 ，Tm既 是 熔 點(diǎn) ， 又 是粘 流 轉(zhuǎn) 變 溫 度 。 高 分 子 材 料 的 特 點(diǎn) 分 子 量 很 大 （ 104107） 分 子 量 和 分 子 尺 寸 的 多 分 散 性 結(jié) 構(gòu) 多 層 次 性 大 分 子 或

9、聚 合 物 ， 或 高 聚 物高分子特點(diǎn) 高 分 子 材 料 的 優(yōu) 勢 1.資 源 2.吸 水 性 3.疏 水 性 4.阻 尼 性 能 5.生 物 性 能 6.輕 質(zhì) 高 強(qiáng) 7.透 明 性 8.加 工 性 9.耐 蝕 、 絕 緣 性 高 聚 物 的 基 本 特 性（ 1） 機(jī) 械 性 能 低 強(qiáng) 度 高 彈 性 和 低 彈 性 模 量 粘 彈 性 高 耐 摩 性（ 2） 物 理 、 化 學(xué) 性 能 高 絕 緣 性 低 耐 熱 性 低 導(dǎo) 熱 性 高 熱 膨 脹 性 高 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 老 化 高 分 子 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù)高 分 子 材 料 的 腐 蝕 高 分 子 材 料

10、由 于 環(huán) 境 因 素 的 物 理 作 用 、化 學(xué) 作 用 或 生 物 作 用 ， 導(dǎo) 致 其 物 理 化 學(xué) 性能 和 機(jī) 械 性 能 逐 漸 退 化 ， 以 至 最 終 喪 失 其使 用 功 能 的 現(xiàn) 象 稱 為 高 分 子 材 料 的 腐 蝕 ，俗 稱 老 化 高 分 子 材 料 腐 蝕 的 各 種 途 徑 和 破 壞 形 式高 聚 物介 質(zhì) 滲 入 滲 透溶 出 透 過遷 移 化 學(xué) 反 應(yīng) 、 分 解溶 劑 化 、 溶 脹銀 紋 、 龜 裂（ 應(yīng) 力 腐 蝕 ）應(yīng) 力溫 度 突 變 外 觀 變 化機(jī) 械 、 物 理 、 介 電 性 能 下 降溫 度時(shí) 間 （ 1） 物 理 腐 蝕

11、 高 分 子 材 料 的 物 理 腐 蝕 ： 在 介 質(zhì) 中 的 溶 解 兩 種 形 式 ： 溶 脹 、 溶 解 介 質(zhì) 向 材 料 內(nèi) 部 滲 透 擴(kuò) 散 ； 材 料 中 的 某 些成 分 ， 如 增 塑 劑 、 穩(wěn) 定 劑 等 添 加 劑 或 低 相對 分 子 質(zhì) 量 組 分 也 會(huì) 向 介 質(zhì) 遷 移 物 理 腐 蝕 的 影 響 因 素 溶 劑 和 高 分 子 材 料 的 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 越 相 似 ， 溶解 的 可 能 性 越 大 ， 如 極 性 相 近 等 非 晶 態(tài) 材 料 結(jié) 構(gòu) 松 散 ， 容 易 溶 解 晶 態(tài) 材 料 結(jié) 構(gòu) 緊 密 ， 分 子 間 作 用 力 強(qiáng) ， 不容

12、 易 溶 解 相 對 線 性 非 晶 態(tài) 材 料 來 說 ， 分 子 質(zhì) 量 增 大 ，溫 度 降 低 ， 溶 解 減 緩 （ 2） 化 學(xué) 腐 蝕 化 學(xué) 腐 蝕 是 指 發(fā) 生 不 可 逆 化 學(xué) 反 應(yīng) 所 導(dǎo) 致的 腐 蝕 ， 它 往 往 是 氧 化 、 水 解 、 取 代 和 交聯(lián) 等 反 應(yīng) 的 綜 合 結(jié) 果 分 為 二 類 ： 酸 、 堿 、 鹽 類 的 水 溶 液 腐 蝕 氣 體 氧 化 水 解 反 應(yīng) 高 分 子 鏈 中 除 碳 外 ， 還 含 有 O、 N、 Si等 原 子 ， 它們 與 C之 間 構(gòu) 成 極 性 鍵 ， 如 醚 鍵 、 酯 鍵 、 酰 胺 鍵 等 ，水

13、能 與 這 些 鍵 發(fā) 生 作 用如 ： 聚 酯 的 水 解 反 應(yīng) ： 2 R COOR H O R COOH HOR 氧 化 反 應(yīng) 大 氣 中 的 氧 、 臭 氧 、 污 染 物 （ NO2、 SO2等 ） 在 一 定 的 環(huán) 境 條 件 下 使 高 聚 物 發(fā) 生 化學(xué) 反 應(yīng) 而 破 壞 降 解 高 聚 物 的 降 解 過 程 就 是 相 對 分 子 量 下 降 的過 程降 解 的 特 征 形 態(tài) 的 變 化 ： 最 初 材 料 表 面 粗 糙 ， 慢 慢地 變 成 了 多 孔 結(jié) 構(gòu) 腐 蝕 過 程 中 齊 聚 物 和 單 體 的 產(chǎn) 生 分 為 表 面 腐 蝕 （ 體 積 變 小

14、 ） 、 本 體 腐 蝕（ 幾 何 形 狀 保 持 不 變 ） 降 解 的 途 徑分 為 光 照 、 熱 、 機(jī) 械 、 化 學(xué) 降 解熱 降 解 對 非 生 物 降 解 高 分 子 材 料 起 主 要 作 用所 有 生 物 降 解 高 分 子 材 料 都 含 有 可 水 解 的 鍵 光 降 解 ： 實(shí) 質(zhì) 是 光 氧 化 降 解 取 決 于 分 子 鏈 所 吸 收 波 長 的 能 量 和 化 學(xué) 鍵 的 強(qiáng) 度 紫 外 光 能 量 高 ， 一 般 高 于 引 起 高 分 子 鏈 上 化 學(xué) 鍵斷 裂 所 需 要 的 能 量 生 物 降 解 與 微 生 物 腐 蝕 引 起 降 解 的 微 生

15、物 主 要 包 括 真 菌 、 霉 菌 和 藻 類 ；微 生 物 不 僅 表 現(xiàn) 在 其 新 陳 代 謝 所 產(chǎn) 生 的 酸 性 產(chǎn) 物的 腐 蝕 ， 而 且 往 往 反 映 在 其 會(huì) 使 密 封 圈 失 效 ， 絕緣 件 喪 失 絕 緣 性 等光 -生 物 降 解高 能 輻 射 降 解 穩(wěn) 定 性 次 序 ： 聚 苯 乙 烯 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 聚 四氟 乙 烯 降 解 的 影 響 因 素 化 學(xué) 鍵 ： 酐 和 原 酸 酯 鍵 的 水 解 反 應(yīng) 速 率 最快 ， 其 次 是 酯 和 酰 胺 鍵 pH值 ： 通 過 催 化 作 用 影 響 反 應(yīng) 速 率 共 聚 物 成 分 水

16、的 吸 收 ： 由 于 水 解 作 用 是 水 和 不 穩(wěn) 定 功能 基 團(tuán) 間 的 雙 分 子 反 應(yīng) ， 因 此 親 水 性 的 高聚 物 降 解 速 率 大 （ 3） 環(huán) 境 應(yīng) 力 開 裂 在 應(yīng) 力 與 某 些 介 質(zhì) （ 如 表 面 活 性 劑 ） 共 同 作 用 下 ，不 少 高 分 子 材 料 會(huì) 出 現(xiàn) 銀 紋 ， 進(jìn) 一 步 長 成 裂 紋 ，直 至 發(fā) 生 脆 性 斷 裂 ， 其 斷 裂 應(yīng) 力 比 在 惰 性 環(huán) 境 中低 的 多 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 環(huán) 境 應(yīng) 力 開 裂 銀 紋 ： 介 質(zhì) 滲 入 高 分 子 材 料 內(nèi) 部 會(huì) 使 材 料 表 面 增塑 和

17、 屈 服 強(qiáng) 度 降 低 ， 在 應(yīng) 力 作 用 下 ， 材 料 表 面 層產(chǎn) 生 塑 性 形 變 和 大 分 子 的 定 向 排 列 ， 結(jié) 果 在 材 料表 面 形 成 有 一 定 量 物 質(zhì) 和 濃 集 空 穴 組 成 的 纖 維 狀結(jié) 構(gòu) ， 這 稱 為 銀 紋 環(huán) 境 應(yīng) 力 開 裂 的 類 型 （ 按 介 質(zhì) 分 ） 介 質(zhì) 是 表 面 活 性 物 質(zhì) 、 溶 劑 型 物 質(zhì) 、 強(qiáng) 氧 化 性 介質(zhì) 影 響 因 素 高 分 子 材 料 的 性 質(zhì) 相 對 分 子 量 小 、 分 布 窄 的 材 料 因 分 子 間 解 纏 溶解 而 使 開 裂 所 需 時(shí) 間 短 ； 結(jié) 晶 度

18、高 容 易 產(chǎn) 生 應(yīng) 力集 中 ， 且 在 晶 區(qū) 和 非 晶 區(qū) 的 過 渡 交 界 處 容 易 受 到介 質(zhì) 作 用 ， 因 此 易 于 應(yīng) 力 開 裂 環(huán) 境 介 質(zhì) 的 性 質(zhì) 主 要 決 定 于 材 料 與 介 質(zhì) 間 的 相 對 表 面 性 質(zhì) 或 溶度 參 數(shù) 差 值 高 分 子 材 料 腐 蝕 的 防 護(hù) 措 施 選 擇 合 適 的 高 分 子 材 料 。 如 在 有 機(jī) 溶 劑環(huán) 境 中 選 擇 聚 四 氟 乙 烯 加 入 抗 老 化 劑 。 如 在 塑 料 和 橡 膠 生 成 過程 中 加 入 穩(wěn) 定 劑 、 抗 老 化 劑 合 理 的 工 藝 操 作 。 如 在 實(shí) 際

19、 使 用 環(huán) 境 中避 免 接 觸 有 機(jī) 溶 劑 、 高 溫 等 修 復(fù) 。 如 管 道 或 設(shè) 備 發(fā) 生 局 部 破 壞 ， 可以 用 玻 璃 鋼 修 補(bǔ) 二 、 硅 酸 鹽 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 混 凝 土 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 玻 璃 與 陶 瓷 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 混 凝 土 的 腐 蝕 與 防 護(hù)混 凝 土 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 混 凝 土 是 一 種 復(fù) 雜 的 建 筑 材 料 ， 它 是 碎 石 或 爐渣 在 水 泥 或 其 它 膠 結(jié) 材 料 中 的 凝 聚 體 水 泥 熟 料 由 硅 酸 三 鈣 （ 3CaOSiO2） 、 硅 酸 二鈣 （ 2CaO

20、SiO2） 、 鋁 酸 三 鈣 （ 3CaOAl2O3） 和鐵 鋁 酸 四 鈣 （ 4CaOAl2O3Fe2O3） 等 組 成 。 這 些 熟料 與 水 作 用 （ 水 合 作 用 ） 凝 固 后 即 成 為 水 泥 石 。 整體 呈 堿 性 混 凝 土 是 一 種 多 微 孔 的 非 均 質(zhì) 性 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 ，腐 蝕 介 質(zhì) 從 孔 隙 的 滲 透 是 侵 蝕 的 主 要 原 因 水 泥 混 凝 土 的 腐 蝕 危 害 尤 其 在 海 洋 環(huán) 境 、 西 部 鹽 漬 地 區(qū) 以 及 拋 灑 防 冰鹽 的 北 方 地 區(qū) ， 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 的 腐 蝕 比 較 嚴(yán) 重 在 其 內(nèi) 部

21、以 及 干 燥 環(huán) 境 中 的 混 凝 土 構(gòu) 筑 物 的腐 蝕 緩 慢 ， 危 害 性 沒 有 引 起 人 們 足 夠 的 認(rèn) 識 美 國 鋼 筋 混 凝 土 的 修 復(fù) 費(fèi) 用 每 年 2500億 美 元 ，其 中 1550億 美 元 花 費(fèi) 在 橋 梁 上 ； 英 國 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 修復(fù) 費(fèi) 用 費(fèi) 為 155億 英 鎊 ； 加 拿 大 僅 維 護(hù) 和 修 復(fù) 一 座遭 受 堿 集 料 反 應(yīng) 破 壞 的 25m高 的 大 壩 ， 累 計(jì) 費(fèi) 用就 高 達(dá) 15億 加 元 ； 我 國 建 筑 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 的 腐 蝕 損 失每 年 達(dá) 1000億 元 混 凝 土 腐 蝕 的 類 型按

22、 形 態(tài) 分 類 溶 出 型 腐 蝕 分 解 型 腐 蝕 膨 脹 型 腐 蝕 （ 結(jié) 晶 型 腐 蝕 ） 細(xì) 菌 腐 蝕 堿 集 料 反 應(yīng) （ 1） 溶 出 型 腐 蝕 來 源 于 軟 水 的 作 用 水 泥 石 中 Ca(OH)2受 到 軟 水 作 用 ， 產(chǎn) 生 物 理性 溶 解 并 從 水 泥 石 中 溶 出 ， 引 起 混 凝 土 強(qiáng)度 減 小 ， 酸 度 增 大 ， 孔 隙 增 大 ， 加 劇 溶 解 ，造 成 惡 性 循 環(huán) （ 2） 分 解 型 腐 蝕 來 源 于 pH7的 溶 液 （ 包 括 酸 性 溶 液 和 碳 酸 ） 、 鎂 鹽 溶 液 炭 化 作 用 。 CO2或 含

23、 有 CO2的 軟 水 與 水 泥 中 的 Ca(OH)2等起 反 應(yīng) ， 導(dǎo) 致 混 凝 土 中 堿 度 降 低 和 混 凝 土 本 身 的 粉 化 形 成 可 溶 性 的 鈣 鹽 。 在 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ， 酸 性 溶 液 能 與 硬 化 水泥 石 中 的 鈣 離 子 形 成 可 溶 性 的 鈣 鹽 ， 造 成 腐 蝕 鎂 鹽 侵 蝕 。 含 有 氯 化 鎂 、 硫 酸 鎂 或 碳 酸 氫 鎂 等 鎂 鹽 的 地 下水 、 海 水 及 某 些 工 業(yè) 廢 水 ， 所 含 有 的 Mg 2 與 硬 化 水 泥 石中 Ca2 起 交 換 作 用 ， 生 成 Mg(OH)2和 可 溶 性 鈣

24、 鹽 、 導(dǎo) 致 水泥 石 的 分 解 （ 3） 膨 脹 型 腐 蝕 來 源 于 硫 酸 鹽 溶 液 、 結(jié) 晶 型 鹽 類 溶 液 硫 酸 鹽 侵 蝕 。 硫 酸 鹽 與 混 凝 土 中 的 氫 氧 化 鈣 作 用 ， 生 成硫 酸 鈣 ， 再 進(jìn) 一 步 與 水 化 鋁 酸 鈣 作 用 ， 生 成 硫 鋁 酸 鈣 ，體 積 膨 脹 兩 倍 以 上 鹽 類 結(jié) 晶 膨 脹 。 某 些 鹽 不 與 水 泥 石 反 應(yīng) ， 但 可 以 在 水 泥石 孔 隙 中 產(chǎn) 生 結(jié) 晶 。 如 無 水 Na2SO4在 高 溫 干 燥 時(shí) 形 成Na 2SO410H2O結(jié) 晶 ， 體 積 是 原 來 的 4

25、倍 堿 性 介 質(zhì) 如 K2CO3和 Na2CO3也 是 具 有 膨 脹 型 的 腐蝕 介 質(zhì) （ 4） 微 生 物 腐 蝕 來 源 于 硫 桿 菌 等 有 氧 和 水 時(shí) ， 細(xì) 菌 將 硫 轉(zhuǎn) 變 成 硫 酸 。 硫 來源 于 礦 物 硫 、 油 田 中 的 硫 化 物 或 者 污 水 （ 5） 堿 集 性 反 應(yīng) 來 源 于 強(qiáng) 堿 （ Na2O和 K2O） 與 SiO2作 用 水 泥 石 中 的 強(qiáng) 堿 與 骨 料 中 活 性 的 SiO2作 用 ， 在 骨料 中 形 成 一 層 致 密 的 堿 -硅 酸 鹽 凝 膠 （ 如Na2SiO32H2O） ， 再 遇 水 產(chǎn) 生 膨 脹 ，

26、使 骨 料 遇 水泥 石 之 間 的 界 面 脹 破 ， 導(dǎo) 致 混 凝 土 整 體 破 壞 。 它是 影 響 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 物 耐 久 性 壽 命 的 重 要 因 素 ，是 當(dāng) 前 材 料 學(xué) 科 研 究 的 前 沿 之 一 鋼 筋 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 的 腐 蝕 機(jī) 理 它 是 混 凝 土 和 鋼 筋 的 復(fù) 合 體 它 按 腐 蝕 形 態(tài) 分 為 兩 種 ： 由 于 混 凝 土 的 耐 久 性 不 足 ， 其 本 身 被 腐 蝕 破 壞 ，同 時(shí) 也 由 于 鋼 筋 的 裸 露 、 腐 蝕 而 導(dǎo) 致 整 個(gè) 結(jié) 構(gòu) 破壞 混 凝 土 本 身 未 腐 蝕 ， 但 由 于 外 部 介

27、 質(zhì) 的 作 用 ， 導(dǎo)致 混 凝 土 本 身 化 學(xué) 性 質(zhì) 的 改 變 或 引 入 能 誘 發(fā) 鋼 筋腐 蝕 的 離 子 如 氯 離 子 ， 使 鋼 筋 表 面 鈍 化 作 用 喪 失（ 水 泥 石 的 堿 性 使 鋼 筋 處 于 鈍 態(tài) ） ， 引 起 鋼 筋 的銹 蝕 。 銹 蝕 產(chǎn) 物 為 鐵 的 氫 氧 化 物 、 氧 化 物 ， 導(dǎo) 致體 積 增 大 2 4倍游 離 的 碳 酸 能 使 水 泥 石 形 成 酸 性 分 解 型 腐 蝕 ， 但 腐蝕 緩 慢 ， 比 其 它 酸 性 溶 液 的 腐 蝕 輕 微 的 多 混 凝 土 腐 蝕 的 影 響 因 素 混 凝 土 的 化 學(xué) 成

28、 分 ： 造 成 堿 集 性 反 應(yīng) 。 另 外 二 氧 化 硅 的 結(jié)晶 度 越 差 ， 活 性 越 大 ， 則 堿 活 性 的 膨 脹 率 越 大 混 凝 土 的 孔 隙 率 或 密 實(shí) 度 環(huán) 境 因 素 大 氣 中 的 CO2： 當(dāng) CO2含 量 超 過 0.3 時(shí) ， 產(chǎn) 生 炭 化 ， 并且 使 堿 性 降 低 ， 而 混 凝 土 中 的 鋼 筋 保 持 鈍 態(tài) 的 最 低 堿 度 為pH 11.5 酸 性 氣 體 ： SO2、 H2S、 NOx等 與 堿 作 用 濕 度 ： 濕 度 增 加 ， 氣 體 對 混 凝 土 的 腐 蝕 增 強(qiáng) 水 ： 軟 水 會(huì) 導(dǎo) 致 溶 出 型 腐

29、 蝕 ； 硬 水 含 有 Ca(HCO 3)2或Mg(HCO3)2能 把 水 中 的 Ca(OH)2變 成 CaCO3沉 淀 下 來 ， 使水 泥 石 密 實(shí) 混 凝 土 的 防 護(hù) 措 施 實(shí) 行 全 面 的 腐 蝕 控 制 出 發(fā) 點(diǎn) ： 最 大 限 度 地 保 證 混 凝 土 自 身 密 實(shí) 完 好 ，保 持 高 堿 度 防 止 有 害 離 子 入 侵 基 本 措 施 就 是 提 高 混 凝 土 自 身 的 防 護(hù) 能 力 ， 包括 選 擇 良 質(zhì) 水 泥 、 增 加 水 泥 用 量 ， 降 低 水 灰 比 ，使 用 優(yōu) 良 外 加 劑 、 摻 和 料 、 增 加 混 凝 土 保 護(hù) 層

30、厚 度 ， 表 面 增 設(shè) 耐 蝕 層 ： 如 做 玻 璃 鋼 或 涂 刷 氯磺 化 聚 乙 烯 涂 料 等 。 預(yù) 埋 穿 墻 套 管 ， 避 免 破 壞建 筑 物 的 整 體 性 ， 不 隨 意 開 口 。 嚴(yán) 格 控 制 設(shè) 備 、管 道 “ 跑 、 冒 、 滴 、 漏 ” 現(xiàn) 象 采 用 防 腐 蝕 材 料選 用 耐 蝕 水 泥加 入 鋼 筋 阻 銹 劑非 金 屬 防 腐 涂 料 ： 聚 苯 乙 烯 、 環(huán) 氧 煤 焦油 等塑 料 、 花 崗 石 、 耐 酸 瓷 板 （ 磚 ） 、 玻 璃鋼采 用 聚 合 物 水 泥 混 凝 土 （ 樹 脂 混 凝 土 ）陰 極 保 護(hù) ， 保 護(hù) 鋼

31、 筋 玻 璃 與 陶 瓷 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù)玻 璃 及 其 結(jié) 構(gòu) 凡 熔 融 體 通 過 一 定 方 式 冷 卻 ， 因 粘 度 逐漸 增 大 ， 而 具 有 非 晶 結(jié) 構(gòu) 特 征 和 固 體 機(jī) 械性 質(zhì) 的 物 質(zhì) ， 不 論 其 化 學(xué) 組 成 及 硬 度 范 圍如 何 ， 都 可 稱 之 為 玻 璃 玻 璃 態(tài) ： 非 晶 態(tài) 結(jié) 構(gòu) ： 短 程 有 序 ， 長 程 無 序 玻 璃 體 的 特 性 各 向 同 性 介 穩(wěn) 性 能 量 高 于 晶 體 ， 熱 力 學(xué) 不 穩(wěn) 定 粘 度 大 ， 動(dòng) 力 學(xué) 穩(wěn) 定 凝 固 特 性 玻 璃 由 熔 融 態(tài) 變 為 固 態(tài) 的

32、 過 程 在 一 定 范 圍 內(nèi) 進(jìn) 行 連 續(xù) 性 在 凝 固 過 程 中 ， 玻 璃 的 物 理 和 化 學(xué) 性 質(zhì) 是 隨 溫 度連 續(xù) 變 化 的 玻 璃 的 組 成 無 機(jī) 玻 璃 的 主 要 成 分 是 SiO2、 堿 和 堿 土 金屬 氧 化 物 以 及 Al、 Zn、 Pb、 P等 氧 化 物 即 ： Na2SiO3、 CaSiO3、 SiO2 等 玻 璃 的 制 法 ： 原 料 主 要 是 純 堿 、 石 灰 石 和 石 英 復(fù) 雜 的 物 理 、 化 學(xué) 變 化 ， 主 要 反 應(yīng)Na 2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2 高 溫 CaCO3+SiO2=CaSiO3+

33、CO2 高 溫 玻 璃 熔 爐 種 類 特 性 用 途普 通 玻 璃 在 較 高 溫 度 下 易 軟 化 窗 玻 璃 、 玻 璃 瓶 、 玻 璃 杯 等石 英 玻 璃 膨 脹 系 數(shù) 小 ， 耐 酸 堿 ，強(qiáng) 度 大 ， 濾 光 化 學(xué) 儀 器 ； 高 壓 水 銀 燈 、紫 外 燈 等 的 燈 殼 ； 光 導(dǎo)纖 維 、 壓 電 晶 體 等光 學(xué) 玻 璃 透 光 性 能 好 ， 有 折 光 和色 散 性 眼 鏡 片 ； 照 相 機(jī) 、 顯 微鏡 、 望 遠(yuǎn) 鏡 用 凹 凸 透 鏡等 光 學(xué) 儀 器玻 璃 纖 維 耐 腐 蝕 、 不 怕 燒 、 不 導(dǎo)電 、 不 吸 水 、 隔 熱 、 吸聲 、

34、防 蟲 蛀 太 空 飛 行 員 的 衣 服 、玻 璃 鋼 等鋼 化 玻 璃 耐 高 溫 、 耐 腐 蝕 、 強(qiáng) 度大 、 質(zhì) 輕 、 抗 震 裂 運(yùn) 動(dòng) 器 材 ； 微 波 通 訊 器 材 ;汽 車 、 火 車 窗 玻 璃 等玻 璃 的 分 類 陶 瓷 及 其 結(jié) 構(gòu) 陶 瓷 的 主 要 成 分 ： 硅 酸 鹽 原 料 ： 粘 土 （ Al2O32SiO2H2O） 、 石英 、 長 石 等 特 性 ： 抗 氧 化 、 抗 酸 堿 腐 蝕 、 耐 高 溫 、絕 緣 、 易 成 型 等 優(yōu) 點(diǎn) 陶 瓷 的 結(jié) 構(gòu) 陶 瓷 一 般 由 晶 相（ 主 要 組 成 相 ） 、玻 璃 相 和 氣 相（ 孔

35、 洞 ） 組 成 。其 顯 微 結(jié) 構(gòu) 是 由原 料 、 組 成 和 制造 工 藝 所 決 定 的 。 陶 瓷 顯 微 組 織 示意 圖 陶 瓷 主 要 種 類 ：土 器 ： 磚 瓦 (自 然 冷 卻 ， Fe2O3含 量 較 多 )(淋 水 冷 卻 ， Fe3O4、 FeO較 多 )陶 器 ： 彩 陶 江 蘇 宜 興 的 紫 砂 壺 、 秦 漢 兵 馬 俑瓷 器 ： 碗 盤 茶 具收 藏 珍 品炻 器 ： 水 缸 、 砂 鍋瓷 都 景 德 鎮(zhèn)注 ： 彩 釉 搪 瓷 不 屬 于 陶 瓷青 瓦 氮 化 硅 陶 瓷（ Si3N4 ）是 灰 白 色 固 體 ，硬 度 為 9， 是 最硬 的 材 料

36、之 一 。它 的 導(dǎo) 熱 性 好 且膨 脹 系 數(shù) 小 ， 可經(jīng) 受 低 溫 高 溫 、驟 冷 驟 熱 反 復(fù) 上千 次 的 變 化 而 不破 壞 ， 因 此 是 十分 理 想 的 高 溫 結(jié)構(gòu) 材 料 。 步 兵 戰(zhàn) 車 用 絕 熱 陶 瓷 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 可 使 其 不 易 被 紅 外 探測 器 發(fā) 現(xiàn) 并 被 紅 外 制 導(dǎo) 武 器 所 摧 毀 ， 提 高 了 生 存 率 玻 璃 與 陶 瓷 材 料 腐 蝕 的 機(jī) 制 玻 璃 與 陶 瓷 的 耐 蝕 性 它 們 通 常 僅 在 堿 性 溶 液 和 特 殊 酸 性 環(huán) 境 中 才 有 較 高 的 腐蝕 速 率堿 性 ：酸 性 ： 除 氫 氟

37、酸 、 高 溫 磷 酸 外 ， 幾 乎 耐 其 它 所 有 無 機(jī) 酸 的侵 蝕當(dāng) 磷 酸 的 溫 度 高 于 300 時(shí) ， 能 溶 解 二 氧 化 硅 2 2 3 22SiO NaOH Na SiO H O 2 4 24 2SiO HF SiF H O 4 2 62 (SiF HF H SiF 硅 氟 酸 ) 2 2 5 2 2 5O O ( )Si PO Si PO 焦 磷 酸 硅 硅 酸 鹽 材 料 的 耐 酸 性 也 與 物 相 相 關(guān) 一 般 來 說 ， 材 料 中 二 氧 化 硅 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 越 高 ，耐 酸 性 越 強(qiáng) ， 質(zhì) 量 分 數(shù) 低 于 0.55的 天 然 及

38、 人造 硅 酸 鹽 材 料 基 本 上 不 耐 酸 含 有 大 量 CaO、 MgO等 堿 性 氧 化 物 的 硅 酸 鹽 材料 耐 堿 、 不 耐 酸玻 璃 與 陶 瓷 在 水 介 質(zhì) 中 的 腐 蝕 機(jī) 制 多 相 結(jié) 晶 體 材 料 的 分 別 溶 解 （ 包 括 離 子 交 換 ） 玻 璃 的 腐 蝕 行 為 水 解 破 壞 的 是 Si O R（ R為 Na 、 Ca2 等 ） 而 不 是 SiO Si。 水 解 時(shí) ， R形 成 水 溶 性 鹽 進(jìn) 入 溶 液 ， 而 R為 H置 換 ， 新 形 成的 Si O H與 原 有 的 Si O Si形 成 膠 狀 物 ， 阻 止 腐 蝕

39、 繼續(xù) 進(jìn) 行 ， 整 個(gè) 過 程 受 H 向 內(nèi) 擴(kuò) 散 控 制 酸 侵 蝕 主 要 是 氫 氟 酸 與 高 溫 磷 酸 的 腐 蝕 另 外 ， 某 些 光 學(xué) 玻 璃 中 ， 降 低 了 SiO 2的 含 量 ， 加 入 大 量 的Ba、 Pb及 其 它 重 金 屬 的 氧 化 物 ， 由 于 這 些 氧 化 物 的 溶 解 ，使 這 類 玻 璃 易 為 醋 酸 、 硼 酸 等 弱 酸 腐 蝕 堿 侵 蝕 OH 破 壞 Si O Si， 而 形 成 Si OH及 Si O Na， 因 此 腐 蝕 較 水 或 酸 性 溶 液 為 重 ， 并 不 受 擴(kuò)散 控 制 堿 對 玻 璃 的 侵 蝕

40、主 要 受 玻 璃 表 面 與 界 面 反 應(yīng) 所支 配 的 反 應(yīng) 過 程 影 響 ， 因 此 與 陽 離 子 在 表 面 上 的吸 附 力 有 關(guān) ， 吸 附 力 強(qiáng) ， 影 響 大 相 同 pH下 ， 不 同 陽 離 子 的 堿 侵 蝕 強(qiáng) 度 次 序 為 ： Ba2 Sr2 NH4 Rb Na Li N(CH3)4 Ca2 大 氣 對 玻 璃 的 侵 蝕 和 風(fēng) 化 大 氣 侵 蝕 的 實(shí) 質(zhì) 是 水 汽 、 二 氧 化 碳 、 二 氧 化 硫等 作 用 的 總 和 水 汽 比 水 溶 液 具 有 更 大 的 侵 蝕 性 。 因 為 它 與 玻璃 主 要 發(fā) 生 離 子 交 換 的 釋

41、 堿 反 應(yīng) ， 其 產(chǎn) 物 不 斷 的沉 積 在 原 來 部 位 ， pH增 大 風(fēng) 化 ： 玻 璃 和 大 氣 長 期 作 用 ， 在 表 面 出 現(xiàn) 霧狀 的 薄 膜 或 點(diǎn) 片 狀 白 斑 、 細(xì) 線 狀 模 糊 物 、 彩 虹 等過 程 風(fēng) 化 過 程 分 為 溶 解 和 水 解 浸 析 兩 種 形 式 大 氣 中 酸 性 氣 體 、 不 通 風(fēng) 的 高 溫 高 濕 環(huán) 境 ， 加 速風(fēng) 化 防 止 玻 璃 風(fēng) 化 的 方 法 表 面 處 理 法 氣 體 處 理 法 、 鹽 類 處 理 法 、 酸 類 處 理 法 、胺 類 處 理 法 、 有 機(jī) 防 霧 劑 處 理 法 電 化 學(xué)

42、處 理 法 其 它 防 風(fēng) 化 法 酒 防 霉 粉 法 、 夾 紙 法 選 擇 性 腐 蝕 當(dāng) 玻 璃 經(jīng) 過 熱 處 理 ， 存 在 雙 相 組 織 孤 立 的硼 酸 鹽 相 彌 散 在 高 SiO2基 體 中 時(shí) ， 富 B2O3的 硼 酸鹽 易 在 酸 中 發(fā) 生 選 擇 性 腐 蝕 ， 形 成 疏 松 的 玻 璃 ，孔 洞 直 徑 在 3 6nm之 間 ， 在 通 過 弱 堿 性 處 理 ， 溶去 孔 洞 內(nèi) 部 的 高 SiO2殘 存 區(qū) ， 可 擴(kuò) 大 孔 洞 直 徑 簡 單 的 鈉 玻 璃 可 通 過 熱 處 理 腐 蝕 工 藝 ， 可以 獲 得 具 有 分 子 篩 功 能 、

43、孔 洞 為 0.7nm的 疏 松 玻璃 應(yīng) 力 腐 蝕 在 介 質(zhì) 和 靜 態(tài) 拉 應(yīng) 力 下 ， 玻 璃 會(huì) 產(chǎn) 生 應(yīng) 力 腐 蝕 介 質(zhì) ： 水 、 甲 醇 、 甲 酰 胺 等 影 響 玻 璃 腐 蝕 的 因 素 化 學(xué) 組 成 硅 酸 鹽 玻 璃 的 耐 水 性 和 耐 酸 性 主 要 決 定 于 硅 氧和 堿 金 屬 氧 化 物 的 含 量 硅 氧 含 量 越 高 ， 硅 氧 四 面 體 連 接 的 程 度 越 高 ，耐 酸 性 越 好 ； 堿 金 屬 氧 化 物 中 以 氧 化 鉀 影 響 最 大 ，氧 化 鈉 其 次 ， 氧 化 鋰 再 次 之 抗 水 性 一 般 隨 金 屬 的

44、 陽 離 子 半 徑 增 加 而 下 降 ；當(dāng) 玻 璃 中 含 有 多 中 堿 金 屬 氧 化 物 時(shí) ， 抗 水 性 比 單以 堿 金 屬 好 各 種 氧 化 物 中 ， 以 氧 化 鋯 的 耐 堿 性 最 好 ， 氧 化鋁 、 氧 化 鋅 、 氧 化 鈣 等 均 對 耐 水 性 和 耐 酸 性 均 有利 ， 而 氧 化 鋇 對 耐 水 、 耐 酸 、 耐 堿 均 不 利 熱 處 理 玻 璃 再 退 火 中 與 爐 氣 接 觸 ， 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 提 高 。 原 因 是 爐 氣中 的 酸 性 氣 體 （ SO2） 可 以 中 和 表 面 堿 性 氧 化 物 ， 形 成 硫酸 鈉 的 “

45、白 霜 ” ， 它 易 除 去 ， 從 而 降 低 表 面 堿 性 氧 化 物 的含 量 ， 提 高 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 。 退 火 玻 璃 較 淬 火 玻 璃 的 密 度 大 ， 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 緊 密 ， 化 學(xué) 穩(wěn) 定性 好 ， 但 硼 硅 酸 鹽 玻 璃 例 外 表 面 狀 態(tài) 可 通 過 表 面 處 理 提 高 玻 璃 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 ， 方 法 有 ： 用 水和 酸 處 理 ， 使 表 面 生 成 一 定 厚 度 的 高 硅 氧 膜 ， 去 掉 對 侵 蝕介 質(zhì) 由 親 和 力 的 成 分 （ 如 氧 化 鈉 、 氧 化 鉀 等 ） 。 涂 膜處 理 ： 涂 覆 有 機(jī) 硅

46、 或 有 機(jī) 硅 烷 類 等 憎 水 物 質(zhì) ， 減 少 水 化 作用 溫 度 與 壓 力 升 溫 增 加 玻 璃 的 腐 蝕 速 率 當(dāng) 壓 力 提 高 到 （ 29.498） 10 5Pa時(shí) ， 玻 璃 將 在 短 時(shí) 間內(nèi) 劇 烈 地 被 破 壞 ， 同 時(shí) 有 大 量 氧 化 硅 轉(zhuǎn) 入 溶 液 中 。 例 如 ：高 壓 水 位 計(jì) 玻 璃 陶 瓷 材 料 的 腐 蝕 行 為（ 1） 陶 瓷 材 料 的 玻 璃 相 的 腐 蝕 與 玻 璃 類 似 ， 主 相（ 晶 體 相 ） 有 其 自 身 的 特 點(diǎn)（ 2） 無 機(jī) 非 金 屬 晶 體 材 料 的 腐 蝕 水 介 質(zhì) 中 的 腐 蝕

47、 晶 體 相 的 能 量 狀 態(tài) 較 玻 璃 相 低 ， 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 耐腐 蝕 性 通 常 也 較 玻 璃 相 好 主 要 分 為 水 解 、 離 子 交 換 、 溶 解 氧 化 鋁 陶 瓷 主 要 為 剛 玉 晶 相 ， 耐 一 般 酸 堿 ， 但 在高 溫 硝 酸 、 高 溫 堿 性 液 中 被 腐 蝕 氣 體 腐 蝕 蒸 氣 侵 蝕 多 晶 體 陶 瓷 會(huì) 造 成 比 液 體 更 為 嚴(yán)重 的 腐 蝕 氣 體 中 最 普 遍 的 腐 蝕 是 氧 化 ， 水 蒸 氣 可 以加 快 陶 瓷 材 料 的 氧 化 進(jìn) 程 其 它 液 體 的 腐 蝕 熔 融 玻 璃 、 熔 融 鹽 、 熔

48、 融 金 屬 等 均 可 造 成晶 體 陶 瓷 材 料 的 腐 蝕 溶 解 （ 3） 孔 隙 度 的 影 響 孔 隙 會(huì) 降 低 材 料 的 耐 蝕 性（ 4） 玻 璃 陶 瓷 在 水 介 質(zhì) 中 的 腐 蝕 行 為 玻 璃 陶 瓷 又 稱 微 晶 玻 璃 ， 是 一 種 通 過 控制 玻 璃 結(jié) 晶 化 而 制 成 的 多 晶 固 體 ， 有 獨(dú) 特的 物 理 、 化 學(xué) 性 能 ， 優(yōu) 良 的 使 用 性 能 ， 廣泛 地 應(yīng) 用 在 高 科 技 ， 尤 其 是 武 器 裝 備 方 面 主 要 是 局 部 腐 蝕 ， 破 壞 形 式 是 溶 解 （ 包括 離 子 交 換 ） 木 材 的 腐

49、 蝕 與 防 護(hù) 木 材 的 特 點(diǎn) 優(yōu) 點(diǎn) ： 單 位 體 積 小 ， 強(qiáng) 度 高 ， 導(dǎo) 熱 性 小 ，加 工 容 易 ， 熱 膨 脹 系 數(shù) 小 缺 點(diǎn) ： 各 項(xiàng) 異 性 ， 容 易 變 形 ， 吸 濕 性 高 可燃 ， 容 易 腐 朽 腐 蝕 類 型 水 的 腐 蝕 密 度 大 ， 水 的 滲 透 力 小 ； 升 溫 增 壓 某 些成 分 易 溶 出 酸 的 腐 蝕 穩(wěn) 定 ： 低 溫 的 有 機(jī) 酸 、 氫 氟 酸 、 磷 酸 、 低 濃 度 的鹽 酸 不 穩(wěn) 定 ： 硫 酸 、 硝 酸 、 二 氧 化 硫 和 亞 硫 酸 堿 的 腐 蝕 苛 性 堿 、 氨 水 產(chǎn) 生 腐 蝕 鹽

50、 的 腐 蝕 碳 酸 鹽 的 腐 蝕 小 某 些 具 有 結(jié) 晶 膨 脹 性 的 鹽 類 （ 如 硫 酸 鈉 ） 的 腐 蝕 嚴(yán) 重 容 易 水 解 的 鐵 、 鋁 、 鉻 、 鋅 的 鹽 類 水 解 后 生 成 游離 酸 ， 造 成 木 材 松 弛 氣 體 的 腐 蝕 氯 、 溴 、 氧 化 氮 等 氣 體 破 壞 木 材 ； 干 燥 常溫 下 空 氣 對 木 材 無 腐 蝕 石 油 產(chǎn) 品 和 溶 劑 的 腐 蝕 原 油 和 石 油 產(chǎn) 品 不 腐 蝕 木 材 ； 氯 化 和 硝 化的 烴 類 化 合 物 也 無 腐 蝕 作 用 ； 乙 醇 無 腐 蝕 ，但 能 溶 解 木 材 內(nèi) 的 樹

51、 脂 和 其 它 雜 質(zhì) 細(xì) 菌 腐 蝕 通 常 稱 為 木 材 腐 朽 ， 是 木 材 的 大 敵 木 材 腐 朽 菌 生 長 需 要 木 材 的 含 水 量 通 常 在25 150 之 間 木 材 的 腐 蝕 防 護(hù) 木 材 存 儲 的 物 理 防 腐 控 制 濕 度 ： 干 存 法 、 水 淋 法 、 水 存 法 木 材 的 化 學(xué) 防 腐 見 效 快 ， 處 理 方 便 ， 但 有 污 染 ， 一 般 防 止 水 淋 樹 脂 類 和 油 類 防 腐 劑 ： 酚 醛 樹 脂 、 石 蠟 、 瀝 青 、松 香 、 硫 磺 有 機(jī) 溶 劑 ： 五 氯 苯 酚 等 ， 價(jià) 格 便 宜 ， 但

52、致 癌 鹽 類 防 腐 劑 ： 是 水 溶 性 的 ， 有 氯 化 鋅 、 氟 化 鈉 、硫 酸 銅 等 毒 物 ： 是 油 溶 性 的 ， 能 產(chǎn) 生 有 毒 氣 體 ， 如 溴 甲烷 、 磷 化 鋁 等 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕 與 防 護(hù) 復(fù) 合 材 料 由 兩 種 或 兩 種 以 上的 物 質(zhì) ， 用 適 當(dāng) 的 方法 復(fù) 合 而 成 的 一 種 新型 材 料 連 續(xù) 相 ： 稱 為 基 體 分 散 相 ： 增 強(qiáng) 材 料 ，如 纖 維 、 顆 粒 狀 填 料 復(fù) 合 材 料 的 分 類1 按 照 基 體 來 分非 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 ： 如 樹 脂 基 復(fù) 合 材 料 、

53、橡 膠 基 復(fù) 合材 料 、 陶 瓷 基 復(fù) 合 材 料 等金 屬 基 復(fù) 合 材 料 ： 鋁 基 復(fù) 合 材 料 、 鈦 基 復(fù) 合 材 料 和 銅基 復(fù) 合 材 料 等 。 2 按 照 增 強(qiáng) 相 的 形 態(tài) 來 分 類 纖 維 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料顆 粒 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料疊 層 復(fù) 合 材 料 SiC顆 粒Al2O3片 Al2O3纖 維 增強(qiáng)相三種類型 復(fù) 合 材 料 的 性 能1 比 強(qiáng) 度 和 比 模 量 高2 抗 疲 勞 和 破 斷 安 全 性 能 好 復(fù) 合 材 料 的 疲 勞 強(qiáng) 度 較 高 ;破 壞 安 全 性 能 好3 高 溫 性 能 優(yōu) 良 提 高 基 體 材 料

54、 的 使 用 溫 度 和 高 溫 強(qiáng) 度 和 模 量4 減 振 性 能 好 避 免 構(gòu) 件 在 工 作 狀 態(tài) 下 產(chǎn) 生 共 振 ； 另 外 復(fù) 合 材 料的 吸 振 性 能 好 比強(qiáng)度比較碳纖維 樹脂 硼纖維 樹脂 玻璃纖維 樹脂 鈦 鋼 鋁 復(fù) 合 材 料 中 的 增 強(qiáng) 材 料 1 增 強(qiáng) 纖 維 ： （ 1） 璃 纖 維 ： （ 2） 碳 纖 維 ： （ 3） 硼 纖 維 （ 4） 芳 綸 纖 維 （ K evler纖 維 ） （ 5） 碳 化 硅 纖 維 ： （ 陶 瓷 纖 維 ） 2 增 強(qiáng) 顆 粒 ： Al 2O3、 SiC 、 Si3N4、 TiC、 B4C和 石 墨 等 常

55、 用 的 復(fù) 合 材 料 1 聚 合 物 基 復(fù) 合 材 料 （ 1） 玻 璃 纖 維 增 強(qiáng) 塑 料 （ 玻 璃 鋼 ） ： 性 能 特 點(diǎn) （ 綜 合 ） ： 高 強(qiáng) 度 、 高 的 沖 擊 韌 性 、 良 好的 低 溫 性 能 ； 低 的 熱 膨 脹 系 數(shù) 、 絕 緣 、 絕 熱 性 、 耐腐 蝕 ， 防 磁 ， 微 波 穿 透 性 好 ， 吸 水 性 低 。應(yīng) 用 ： 用 于 制 造 要 求 自 重 輕 的 受 力 構(gòu) 件 、 要 求 無磁 性 、 絕 緣 性 、 耐 腐 蝕 性 的 零 件 ， 如 航 天 和 航 空工 業(yè) 中 的 雷 達(dá) 罩 、 直 升 飛 機(jī) 的 機(jī) 身 ， 制

56、 造 輕 型 船 、艦 和 賽 艇 等 ， 制 造 冷 卻 塔 ， 代 替 不 銹 鋼 制 造 一 些容 器 和 管 道 等 。 2 金 屬 基 復(fù) 合 材 料(1) 纖 維 增 強(qiáng) 鋁 基 復(fù) 合 材 料 （ 硼 纖 維 增 強(qiáng) 鋁 基 符 合 材 料 ）組 成 ： 硼 纖 維 鋁性 能 特 點(diǎn) ： 高 的 拉 伸 模 量 、 高 橫 向 模 量 、 高 的 抗 壓 強(qiáng) 度 、 剪 切強(qiáng) 度 和 疲 勞 強(qiáng) 度 以 及 比 強(qiáng) 度 。應(yīng) 用 ： 飛 機(jī) 和 航 天 器 的 蒙 皮 、 長 梁 和 航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 葉 片 。（ 2） 顆 粒 增 強(qiáng) 鋁 基 復(fù) 合 材 料特 點(diǎn) ： 與 纖

57、 維 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料 相 比 ， 顆 粒 增 強(qiáng) 金 屬 基 復(fù) 合 材 料的 工 藝 簡 單 ， 價(jià) 格 便 宜 ， 已 在 汽 車 等 民 用 工 業(yè) 中 應(yīng) 用 。 SiC顆 粒 增 強(qiáng) 鋁 基 復(fù) 合 材 料 ： 性 能 優(yōu) 異 ， 用 于 制 造 衛(wèi) 星 支 架等 ； 民 用 上 ， 已 用 于 汽 車 的 驅(qū) 動(dòng) 軸 、 剎 車 盤 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 缸 套 、 活 塞 和 連 桿 等 非 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕（ 1） 聚 合 物 基 復(fù) 合 材 料 的 界 面 結(jié) 合 界 面 浸 潤 化 學(xué) 鍵 作 用 物 理 吸 附 擴(kuò) 散 作 用 （ 2） 聚 合

58、 物 基 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕 途 徑 腐 蝕 介 質(zhì) 對 樹 脂 基 體 的 影 響 物 理 侵 蝕 、 化 學(xué) 反 應(yīng) 對 增 強(qiáng) 纖 維 的 影 響 作 用 途 徑 有 ： 氣 泡 、 微 裂 紋 、 沿 界 面 的 滲 入 對 復(fù) 合 材 料 界 面 的 影 響 介 質(zhì) 聚 集 ， 溶 脹 產(chǎn) 生 拉 應(yīng) 力 從 界 面 析 出 可 溶 性 物 質(zhì) ， 產(chǎn) 生 滲 透 壓 化 學(xué) 反 應(yīng) （ 3） 聚 合 物 基 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕 機(jī) 制 水 解 氧 化 反 應(yīng) 引 起 斷 鍵 應(yīng) 力 開 裂 聚 合 物 的 溶 脹 與 溶 解 溶 出 滲 透 壓 引 起 的 破 壞

59、纖 維 /樹 脂 脫 粘 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕（ 1） 金 屬 基 體 與 纖 維 增 強(qiáng) 物 的 界 面 結(jié) 合 物 理 結(jié) 合 結(jié) 合 強(qiáng) 度 主 要 與 纖 維 表 面 的 粗 糙 度 有 關(guān) 溶 解 與 浸 潤 結(jié) 合 相 互 溶 解 ， 在 不 同 組 元 形 成 的 溶 解 擴(kuò) 散 區(qū)內(nèi) 形 成 原 子 間 結(jié) 合 力 反 應(yīng) 結(jié) 合 結(jié) 合 強(qiáng) 度 較 大 （ 2） 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 的 耐 蝕 性它 的 耐 蝕 性 一 般 比 金 屬 基 體 差原 因 如 下 ： 合 金 元 素 在 增 強(qiáng) 物 /基 體 界 面 處 偏 析 圍 繞 增 強(qiáng) 物 產(chǎn)

60、生 殘 余 應(yīng) 力 在 增 強(qiáng) 物 周 圍 基 體 中 位 錯(cuò) 密 度 高 增 強(qiáng) 物 /基 體 界 面 處 產(chǎn) 生 空 洞 由 于 制 備 過 程 中 基 體 金 屬 與 增 強(qiáng) 材 料 發(fā) 生 反 應(yīng) 而導(dǎo) 致 活 性 界 面 層 界 面 層 的 電 偶 效 應(yīng) 金 屬 基 復(fù) 合 材 料 的 腐 蝕 鋁 基 復(fù) 合 材 料 應(yīng) 用 廣 碳 /鋁 復(fù) 合 材 料 易 發(fā) 生 電 偶 腐 蝕 ， 這 是 由 于 碳 纖維 具 有 導(dǎo) 電 性 ， 其 在 電 解 質(zhì) 中 的 電 位 也 較 高 碳 化 硅 /鋁 復(fù) 合 材 料 的 耐 蝕 性 與 基 體 相 比 ， 降 低不 多 銅 基 復(fù)

61、合 材 料 在 海 水 中 的 耐 蝕 性 與 相 應(yīng) 的 基 體 差 不 多 ， 腐 蝕產(chǎn) 物 膜 的 成 分 是 Cu 2(OH)3Cl Al基 復(fù) 合 材 料 的 防 護(hù) 技 術(shù) 熱 處 理 退 火 消 除 殘 余 應(yīng) 力 等 施 加 保 護(hù) 涂 層 化 學(xué) 保 護(hù) 膜 （ 鉻 酸 轉(zhuǎn) 化 膜 ） 、 硫 酸 陽 極 保護(hù) 膜 、 有 機(jī) 涂 層 、 激 光 表 面 處 理 （ 熔 覆 一層 合 金 ） 、 熱 噴 涂 、 包 鋁 、 緩 蝕 劑 改 善 Al基 復(fù) 合 材 料 的 設(shè) 計(jì) 在 增 強(qiáng) 相 表 面 上 施 加 涂 層 ， 除 了 可 以 改 善界 面 間 的 潤 濕 性 、 減 少 界 面 反 應(yīng) ， 釋 放 熱應(yīng) 力 外 ， 還 可 以 減 少 電 偶 腐 蝕