[发明专利]防腐蚀覆盖层

说明书

金属腐蚀是一种电化学过程，金属腐蚀的进行需要下述六个基本因素：

1．阳极(发生腐蚀的带正电荷的金属)。

2．阴极(获得电子并不会腐蚀的带负电荷的物体)。

3．阳极和阴极浸于其中的电解质。电解质是一种导电溶液，在其中水分子(H₂O)电离成氢离子(H⁺)和氢氧根离子(OH^-)。土壤湿度通常能满足这一条件。

4．使阳极和阴极电连接的导电路径。这个导电路途可为连接两个电极的管线或其它金属结构本身或导线。

5．氧气。

6．阳极和阴极之间的电位差。

一旦满足这些条件，电流就能通过，在阳极上的金属即被消耗。铁的完整腐蚀反应可以表示如下：

                                               伏特        0.440O₂+2H₂O                +4e^-         4(OH)^-     0.815   1.255

由于从铁原子中逃逸出两个电子，就发生了腐蚀。电子通常遵守欧姆定律，该定律描述了当电位差(电压)为某一值并且电阻为某一值时，许多电子是如何移动(即电流)的。数学关系式为： I = E R ]]>

其中-I是以安培表示的电流

    -E是以伏特表示的电动势

    -R是以欧姆表示的电阻，它是对于电子移动的阻力

化学热力学定律提供了电化学反应的数学关系式。该定律指出，为了阻止从每个铁原子中逃逸出两个电子(即阻止腐蚀)，阳极和阴极之间的电压(即推动力)必须降至小于零伏特的值。

为了使电压达到小于零，必须使铁带上负电，或富含电子。这就意味着相对于某个带正电荷的物体来说铁要作成为阴极。这个原理就用在钢铁管道的阴极保护中。

上述化学热力学定律可由能斯脱方程描述，用于上述反应时可表示如下：

E是电压，〔O₂〕和〔H₂O〕是在腐蚀的钢铁界面上腐蚀电池中氧和水的“表观”浓度值。

为了仅仅阻止腐蚀，E的值必须达到零；若要完全停止腐蚀，E须为负值。

一个腐蚀工程师可以采用的措施是通过改进“电池环境电位”并使E值为负值来处理上述公式中的部分Ⅰ。对于浸没或埋入的结构如管线，在某种形式的电压源作用下，电子可被强行驱动回到铁上。这个电压源可以是一个整流器，它将外加电流(发送过量的电子)施加到铁上，或者它可以是一个牺牲阳极。这些形式的阴极保护体系都是常用的。

上述公式的部分Ⅱ表明，可从涂层的阻挡性能方面对腐蚀进行抑制。当公式中的氧〔O₂〕和水〔H₂O〕的浓度降低时，E值将变得更负。若金属上的涂层对水和氧是完全不渗透的，则E将成为负值。

人们常采用防水涂层如聚烯烃涂层将易于腐蚀的管道和其它钢结构或其它金属保护起来。这些涂层被认为是基于减少金属表面上水分子浓度的防腐蚀措施。

意想不到的是发现在某些情况下，防水涂层并不能如希望的那样有效地防止腐蚀。本发明涉及能提供相当优异耐腐蚀性的一种防腐蚀覆盖层。而且令人惊奇地发现，即使本发明这种覆盖层被刺穿即穿孔时，也能提供腐蚀保护。