各类金属容器的腐蚀及防腐

何沛

近年来, 随着酿造行业机械化程度的不断提高, 金属设备的使用量越来越大, 金属容器已代替了过去的瓷缸瓦罐, 以特有的性能被更多的酿造厂家所采用。在深层发酵酿醋新工艺中, 从原料处理到成品食醋几乎全都是金属容器和金属管道设备; 在酱油发酵和成品贮存以及各类酱制品的发酵中也都使用了各类金属容器设备。但酿造厂主要生产的酱油、食醋和各类酱制品都是金属腐蚀剂( 电解质)。如果一旦金属容器的防腐问题注意的不够, 不但会造成机械设备损坏.而且严重地影响各类产品的质量。所以各酿造厂家必须重视金属容器的腐蚀防护工作。

一、金属腐蚀的机理和类型

金属腐蚀是由外部介质与金属本身之间的化学作用或电化学作用所引起的一种损坏。其主要机理是发生氧化还原反应, 金属失去电子成为金属阳离子的过程, 一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。电化学腐蚀是最普通、最常见的金属腐蚀, 也是造成酿造金属容器设备腐蚀的主要因素。

(一) 电化学腐蚀: 见图(1)

图1 腐蚀电池

1、腐蚀电池

在阳极区金属被溶解成为金属离子。电子由阳极区流向阴极区, 电子被能吸收的物质吸收, 金属被腐蚀。

(1) 大电池腐蚀

不同金属接触面组成金属构件, 由于材料不同在电解质溶液中，形成大电池。

反应式: Fe→Fe2++2-

O2+2H2O+4-→4OH-

酱油和其它酱制品都是富含NaCI的电解质,当用金属容器盛装时必然会引起金属容器的腐蚀。

(2) 浓差电池腐蚀

将同一种材料, 插入两个浓度不同的盐液中,用盐桥连通,成为浓差电池, 使金属发生腐蚀。较稀溶液接触的金属被溶解腐蚀,与较浓溶液接触的金属则被析出。

(3) 微电池腐蚀

由于所有的碳钢都含有FeC3和石墨,当它们与电解质溶液接触时,它们之间形成了许多微小的电池,由于这种微电池的作用,即使碳钢单独存在电解质溶液中也会遭到腐蚀。

2、 化学腐蚀:

大多数场合是金属和空气中的氧起作用而造成金属腐蚀。

反应式: 2Fe+O2→2FeO

由于化学腐蚀在金属腐蚀中是很微弱的,所以化学腐蚀是金属容器腐蚀的次要因素。

3、 微生物腐蚀:

微生物的腐蚀主要是铁细菌在金属表面腐蚀产物形成结核状被覆层, 作为阴极与金属表面的好气部分相对应形成腐蚀电池。

图2 铁细菌在器壁表面的微生物伴随电化腐蚀

二、金属腐蚀的现象

(一) 全面性腐蚀:

(二) 局部腐蚀:

(1) 选择性腐蚀; 见图(a)

(2) 溃疡性腐蚀; 见图(b)

(3) 表面下腐蚀; 见图(c)

(4) 点腐蚀: 见图(d)

(5) 晶间腐蚀: 见图(e)

(6) 穿晶腐蚀, 见图(f)

(7) 晶间腐蚀, 见图(g)

三、防腐的办法

(一) 护屏保护法

利用负性金属作为保护料的金属保护。见图(3)。

图3 保护料固定在器壁上

将负电性金属料与被保护金属容器相接和,(将锌连接在金属容器壁),此时钢壁为阴极，锌为阳极,此时腐蚀电池便成为包括锌极的三电极,锌被腐蚀,金属容器受到保护而防止腐蚀。

(二)、引入外部电源保护法

引入外加的电源,将电源的负极连接在金属容器上,正极接外部金属保护料上。见图(4)。

1.直流电源；2.导线；3.金属器壁；4.电解质；5.保护料
图4 金属容器阴极保护

(三) 金属镀层电化学保护法

将金属容器表面镀上一层负性电性强的金属保护层,可镀锌,铝,这样可防止金属容器发生电化腐蚀,以达到防腐的作用。

(四) 在金属容器上涂一层防腐层如: 油漆,树脂,橡胶,3301#不饱和聚脂树脂等都是可以借鉴的良好防腐涂料。

四、结论和建议

金属容器的防腐是一项很重要的工作,近年来发展很迅速,各种各样的防腐办法和措施五花八门。近来发展起来的加入缓冲剂防腐法,是采用缓冲剂加入腐蚀介质中来进行防腐。由于对此项方法的机理尚缺乏进一步了解,因此,还未选出一种适合于我们酿造食品的缓冲剂,这还有待于我们通过实验加以选定。虽然防腐的方法很多,但是所有的方法都是消极的,被动的,只是一种暂时的解决办法。所以,笔者认为,要从根本上将金属容器改换成玻璃钢,塑料等非金属防腐,耐腐材料容器,才能从根本上解决腐蚀问题。

参考文献:

〔1〕《中国调味品》1984.7

〔2〕金属腐蚀的基本理论,石油化工实用防腐蚀技术第一册, 1974, 燃化部出版社

〔3〕金属的腐蚀与保护,曹楚南译

〔4〕上海市合成树脂研究所,塑料工业,石油化工出版社,1978