湿法腐蚀工艺研究综述

硅湿法腐蚀工艺的研究现状

摘要：随着MＥMS技术的发展,通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法腐蚀工艺在MEMＳ器件制造的许多工艺过程中有大量的应用，本文介绍了湿法腐蚀工艺的发展历程,研究现状,以及未来的发展趋势,将湿法腐蚀工艺与干法腐蚀工艺进行对比，得出湿法腐蚀工艺的优缺点。重点阐述了湿法腐蚀工艺的工艺过程,简单介绍了湿法腐蚀工艺在工业领域的一些应用。

关键词：MEMS 光刻胶湿法腐蚀工艺过程

ResearcｈＳtａtｕs ｏｆWeｔEtcｈing Technology on

Silicon

Abｓtrａｃｔ:Witｈｔhe devｅｌoｐｍeｎt of Miｃrｏ-Elｅctrｏ-Mｅcｈaniｃal Sｙsｔｅｍ(MＥMＳ) ｔechnology,Wｅt Etcｈing tecｈｎoloｇｙwith ｐhotｏresist oｒｈarｄmask winｄow hasａｌarｇe ｎuｍber oｆaｐplications iｎtｈe fabriｃatｉon ｏｆMＥMS devices.Thｉs aｒtｉｃｌe dｅscrｉbes ｔｈe devｅlopmｅnt ｐｒoｃeｓｓof wｅｔeｔching ｐrocesｓ,as welｌａs thｅrｅｓｅａｒch statｕs anｄｆｕture trｅｎds，comparｉng tｈe Ｗet Eｔｃhing prｏｃeｓｓaｎｄdrｙetchｉｎg proｃｅss,we get the ａdvａnｔaｇeｓaｎd dｉsaｄｖantages of Wet Ｅtching.Thｉｓarｔicｌｅwiｌl fｏcuseｓon ｔhe proｃeｓs of Wｅt Etｃｈing,ａbrief inｔｒｏdｕcｔiｏn ｔo some apｐli ｃａtions oｆthe ｗｅt ｅｔchｉnｇprｏcess ｉn thｅｉnduｓtriａl fieｌd.

Ｋeyｗorｄs:MEMS Photｏreｓist WeｔEtchｉnｇProcess

0前言

在制造领域,人们对机械加工的的要求越来越高，工件尺寸越来越小，精度越来越高，功能却越来越多，这些要求促进了很多先进制造技术的产生,MEMS技术就是在这样的背景下产生的，MEＭS,其实就是是微机电系统——Ｍicro－Elｅcｔrｏ-Mｅchanical Sｙstems的缩写,它可以批量制作,是集微型机构、传感器和执行器以及控制电路、直至接口、通信和电源等电子设备于一体的微型器件或系统[1]。MEMS是伴随着半导体集成电路、微细加工技术和超精密加工技术的发展而共同发展起来的,MＥMS技术利用了半导体技术中的腐蚀、光刻、薄膜等现有的技术和材料，所以,从制造技术本身来讲,MEMＳ基本的制造技术相对而言还是比较成熟的。但是，MEMＳ技术更偏向于超精密机械的加工，并且要关系到微电子、材料、力学、化学、机械等学科领域。它所涉及的学科也扩展到微型尺寸下的力、电、光、磁、声、等物理学的各个分支。目前,MEMＳ技术还被广泛的运用在微流控芯片和合成生物学等领域,进而探索生物化学等实验室技术流程的芯片集成化［2]。湿法腐蚀工艺是MEＮMS技术中的一种重要工艺，本文将对湿法腐蚀工艺进行详述。

1硅湿法腐蚀工艺的原理及特点

1.1硅湿法腐蚀工艺原理

湿法腐蚀工艺在MEＭS技术起步的时候，就开始出现。是最早应用在微机械结构制造领域的微机械加工方法。所谓的湿法腐蚀,其实就是将晶片放在液态的化学腐蚀液中,对晶片进行腐蚀，在腐蚀的过程中,腐蚀液将会把它所接触的材料通过化学反应一步一步浸蚀直至溶掉。腐蚀液的种类很多,有酸性的腐蚀剂,碱性的腐蚀剂,还有有机腐蚀剂等。我们根据所选择的腐蚀剂,又可把腐蚀剂分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀剂。其中,各向同性腐蚀的试剂又分为很多种，包括各种盐类(如ＣN基、NH 基等)和酸等,但是,这些腐蚀剂，很大一部分是不能获得高纯度的,同时还要避免金属离子的玷污,因此，我们广泛采用HF—ＨNO３这个腐蚀系统。各向异性腐蚀，顾名思义，是指对硅的不同晶面有不一样的腐蚀速率。基于这种腐蚀特征，可以在硅衬底上加工出很多种类的微结构。各向异性腐蚀剂一般也可以分为两类,一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺、邻苯二酚和水）和联胺等,另一类是无机腐蚀剂,包括很多碱性的腐蚀液,如ＫＯＨ、ＮaOH、NH4ＯH等。湿法腐蚀工艺相对干法刻蚀工艺而言，湿法腐蚀的腐蚀速率更快，各向异性比较差，当然它的成本也是比较低的,但是,它的腐蚀厚度可以达到整个硅片的厚度,具有较高的机械灵敏度。不过，腐蚀厚度控制起来比较困难，且与集成电路进行集成有一定的难度。

1.2硅湿法腐蚀工艺的工艺过程

根据所选的腐蚀剂的不同,湿法腐蚀工艺可以分为硅的各向同性湿法腐蚀工艺和硅的各向异性湿法腐蚀工艺,他们之间的对比如图1．１所示。本文主要是对硅基各向异性湿法腐蚀工艺进行研究现状的综述,所以,这里对硅基各向异性湿法腐蚀工艺的工艺过程进行简单叙述。

(a)各向同性湿法腐蚀(b)各向异性湿法腐蚀

图1．1 硅的各向同性腐蚀和各向异性腐蚀对比

硅的湿法腐蚀工艺的主要包括硅片的清洗、氧化、光刻、湿法腐蚀等，最后，使用光学显微镜或扫描电镜腐蚀形貌进行观测。其中，最关键的工艺过程是光刻,光刻工艺又包括了旋转匀胶、前烘、对准曝光、显影、后烘、显影检查等工艺过程。在光刻之后和腐蚀之前,需要用ＨF缓冲液把腐蚀窗口的二氧化硅腐蚀进而达到去除的目的,最后,用丙酮把硅片表面的光刻胶去除掉[3]。

硅湿法腐蚀的工艺流程如图1.2所示。

图１.2硅湿法腐蚀的详细工艺流程

1.3湿法腐蚀和干法刻蚀的对比

湿法腐蚀是一种传统的腐蚀工艺。它的优点是操作起来比较简便,它对设备要求也比较低,而且容易于实现大批量生产,并且腐蚀的选择性也比较好。它的缺点就是化学反应的各向异性较差，横向钻蚀会使所得的腐蚀剖面呈现出圆弧形状。这不仅会使图形剖面发生变化,而且，只要稍有过刻蚀时,剖面就会产生虚线,最终导致薄膜上图形的线宽比原来抗蚀剂膜上形成的线宽小,并且，随过腐蚀的时间迅速增大，精确控制图形也会变得愈加困难。湿法腐蚀工艺的另一问题就是,抗蚀剂在溶液中，特别是在温度比较高的溶液中，很容易受到破坏而使掩蔽失效,所以,对于那些只能在这种条件下进行腐蚀的薄膜，必须采用更为复杂的掩蔽方案[4]。对于那些采用微米级和亚微米量级线宽的超大规模集成电路，刻蚀方法必须要具有比较高的各向异性特性,这样才能保证图形的精度，但是湿法腐蚀工艺不能满足这个要求。

干法刻蚀是一种用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。当气体以等离子体这种形式存在时，它就会具备两个特点：一个是等离子体中的这些气体化学活性会比常态下的化学活性强很多,根据选择被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以让它更快地与材料进行反应,实现刻蚀去除的目的；另外,它还可以利用电场对等离子体进行引导和加速,使它具备一定能量,当其轰击被刻蚀物的表面时,会将刻蚀物材料的原子击出,从而达到利用物理中的能量转移来实现刻蚀的目的。所以,干法刻蚀是晶片表面的物理和化学两种过程相互平衡的结果。

湿法腐蚀工艺和干法腐蚀工艺的对比，如表1.1所示。

表１.1 湿法腐蚀工艺和干法腐蚀工艺的一般对比

考虑湿法腐蚀工艺干法刻蚀工艺

1存在腐蚀高高

2腐蚀速率高,可变适中,可变

3腐蚀均匀性适中,可变适中，可变

4材料选择性慎重选择下，高低,可变

5圆片质量高适中

6掩膜选择性慎重选择下,高适中,可变

7使用光刻胶掩膜某些情况下不能用高

8光刻图形分辨率适中高

9背面衬底暴露高低

10腐蚀可靠性适中，可改进高

11腐蚀重复性适中，可改进高

12培训和维护低适中

13操作者暴露于化学品适中低

14单位工艺成本低适中

15设备成本低高

2湿法腐蚀工艺的研究现状

2.1国外研究现状

国外的科学技术水平领先我们很多，这主要是因为他们的科学研究起步比我们早很多，科研的环境也比我们好。当然，国外对硅的各向异性湿法腐蚀工艺的研究也是比较早的,并且已经取得大量的研究成果。国外对硅的湿法腐蚀工艺的研究，主要是集中在腐蚀剂、腐蚀剂浓度、添加剂、温度、腐蚀时间等因素对腐蚀速率、腐蚀选择性、粗糙度等结果的影响。

日本名古屋大学的KｅｎｊｉTokoro等人［５]把半球形的硅样品在TＭＡH和KOH溶液中的进行腐蚀，他们对硅的各向异性湿法腐蚀特性进行了研究,并得出如下结论：<1０0>与<111>晶向硅在ＴＭAH 溶液中的腐蚀速率比和在KOＨ溶液的速率比相比，大约只有后者中的一半；搅拌这个过程对KOH溶液腐蚀的影响基本上可以忽略不计,但是搅拌对TMAH溶液腐蚀却有一定的影响;在所有的腐蚀面中,{１０0}面是最光滑的,它的粗糙度随着腐蚀剂浓度增大而逐渐减小。其实验装置如图2.1所示。

（a）半球形硅样品（ｂ）实验装置

图2.1 Kenji Tokoro 等人的腐蚀实验装置

A.Merlｏs和 M.C.Ａcerｏ等人［６]在TＭAH溶液中添加异丙醇( ＩPA）,对腐蚀速率、粗糙度和钻蚀比等方面进行了相关研究,经过实验,他们发现:随着TＭAH 浓度的降低，{1０0｝面的腐蚀速率增加而且表面粗糙度也同时增大，2５wｔ%的TMＡＨ溶液腐蚀效果是最好的;ＩPA的添加使得腐蚀速率小幅度地下降，但是腐蚀表面却变得更加光滑;添加ＩＰA使得

TMＡＨ溶液腐蚀结构的钻蚀比明显减小，需要凸角补偿的区域也显著减少了,相关实验图片如图2．2所示。

（ａ) 25wｔ%TMAH 溶液腐蚀5小时(b) ２５wt%TMAH：１7%IPA 溶液腐蚀５小时

图２.2 A.Mｅｒｌos和M.C Acｅｒo等人的湿法腐蚀实验结果

2.2国内研究现状

跟国外比起来，国内对湿法腐蚀工艺的研究,起步比较晚，因为微机电系统的研究需要很多昂贵的设备,所以国内开始组建微机电系统实验室也比较晚,因此,国内在这方面的研究成果没有国外多。国内的很多研究成果也都是在外国成熟的研究基础上研究出来的,国内对于硅的湿法腐蚀特性的研究主要集中在应用研究这一块，微结构或微器件的制作工艺这一块研究成果比较显著，理论研究相对较少。

厦门大学萨本栋微机电研究中心的增毅波、孙道恒等人[７]把超声技术运用在硅湿法腐蚀工艺中，他们对超声湿法腐蚀的系统进行了改进,使用6０℃，１０%质量分数的KＯＨ溶液,在超声频率为5９kHz,超声功率为60~１8０Ｗ的条件下，对（10０)硅片进行了湿法腐蚀实验，最后，使用激光共聚焦扫描显微镜对腐蚀后硅片的表面粗糙度进行了测量。同时，他们的实验探究了超声参数对腐蚀表面质量的影响。他们的实验结果表明,当超声功率在１20W的时候，可以获得相对平滑的腐蚀表面，表面粗糙度为０.0２um左右。在湿法腐蚀工艺中运用超声技术,可以明显改地改善腐蚀的表面质量,当ＫＯH溶液的温度和浓度比较低的时候，选择合适的超声参数可以获得较高要求的表面质量。改进前和改进后的实验装置如图2.3所示。

（a)改进前的实验装置(b)改进后的实验装置

图2.３改进前后实验装置对比

周勇亮，张峰等[8]研究了湿法腐蚀工艺在PDMＳ微流控芯片制作方面的应用。他们利

用1５%的四甲基氢氧化铵溶液和各向异性硅腐蚀硅（１０0)制作微型模具，然后经过浇模和中真空键合这两个过程后，得到PDMＳ微流控芯片。整个过程耗时大概在1０个小时。用SEＭ和激光共焦显微成像设备观察整个成像的过程,并且对硅片模具及PＤＭS微流控芯片图案的一致性及粗糙度进行了详细分析，最后的结果表明，硅片模具图案的相对标准偏差要低3%左右,相应的表面粗糙度是０.05１ｕm,而ＰDMS微流控芯片相应的是１%和０.1８３um。他们还利用湿法腐蚀工艺制作出来的PＤMＳ微流控芯片进行了一些实验。图２.4是他们用湿法腐蚀工艺制作微流控芯片的过程。

图2.4 湿法腐蚀工艺制作PDMS微流控芯片的过程

中国科学院电工研究所的杨忠山、黄经筒和谭敏等人[9］研究了湿法腐蚀工艺在制作微型针阵列方面的应用。采用湿法腐蚀这种工艺方法制作出来的的微型针,可以穿透皮肤，加强药物的穿透性，这些成果有可能为透皮性给药技术提供一种比较好的解决方案。他们实验的工艺过程如图2．5所示。

图2．５湿法腐蚀工艺制作微型针阵列

中国电子科技集团的林丙涛，唐光庆等人[1０］对硅的湿法腐蚀工艺研究进行了创新,采用ST-石英进行试验，对影响ST-切向石英表面腐蚀质量的相关因素进行了研究，并且对试验结果进行了详细分析。他们的实验基片材料为双面抛光的SＴ-切向石英晶体,掩膜板材料是Ｃr／Aｕ双层金属膜,腐蚀液是ＨF和NＨ4F的按一定配比混合溶液。他们通过实验主要研究了:基片的清洗、腐蚀液成分的配和腐蚀温度等工艺参数对基片表面腐蚀质量的影响,可以通过选择最佳的试验参数,以约０．7um／mｉn的腐蚀速率,最后加工出来了满足要求的晶体表面。

西北工业大学的黎永前、李薇等人[11]使用复合湿法腐蚀工艺,制备硅基三维曲面，并取得了一些成果。他们提出：可以将各向异性湿法腐蚀工艺和各向同性湿法腐蚀工艺相结合,得到一种复合工艺, 通过控制刻蚀工艺的相关参数,使用体硅加工工艺，最后成功得到了硅基材料的三维曲面回转体结构。在刻蚀过程中，通过各向异性湿法腐蚀控制结构的深度,通过各向同性湿法腐蚀对结构曲面进行抛光，得到高品质的表面质量。最后，通过实验，对湿法腐蚀过程的工艺参数进行优化,采用直径范围在６０0~1０00um的圆形掩模板，在硅材料表面进行刻蚀，最后得到了高度为100~200um的三维曲面回转结构。他们的方法工艺简单、有效并且便于操作，在制作不同曲面形状的三维硅结构和聚合物光学器件模具方面将会得到广泛的应用。

2.3硅湿法腐蚀工艺的发展趋势

硅湿法腐蚀工艺是微机电系统领域最为关键的技术之一,随着人们对微型器件的需求越来越多，MEMS领域的新方法新结构也会层出不穷,当然，为了满足他们的需求，人们肯定会加大了对硅湿腐蚀工艺的研究,会在它的基础上发展创新出更多的工艺方法。同时,现代产业化对低成本、均匀性以及批量生产的需求,使得硅湿法腐蚀工艺将长期占据MEMＳ领域微结构成型的重要技术。腐蚀速率以及腐蚀表面质量是衡量硅湿法刻蚀工艺的最重要的两大指标,腐蚀速率分布决定了腐蚀结构的形状,影响了设计结构的工艺实现。腐蚀表面粗糙度决定了器件的性能。近几年来MEＭS领域的学者对着两大问题进行了比较深入的研究，也得到了相对成熟的结论，但是对相关影响因素的研究还不够系统和完善,因此还需对相关影响因素以及腐蚀机理做更深入和系统的研究。硅湿法腐蚀工艺是一门紧紧贴近实际应用的工程技术,所以只要更加深入系统的进行物理化学分析和研究，并长期进行观察和实验，相信硅湿法腐蚀工艺将会取得更长足的进步,并在ＭEMＳ领域发挥越来越重要的作用。

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金属腐蚀与防腐 柯昌鑫 1303230011 新能源材料与器件 摘要：金属腐蚀对人类社会产生巨大的危害，对金属材料的腐蚀进行防护是十分必要的。文章介绍了金属腐蚀的本质和危害，对金属腐蚀防护的方法和重要性进行了详细的阐述。 关键词：金属腐蚀本质危害防腐 引言：金属腐蚀研究的发展早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀。金属腐蚀问题有很多解决方法，随着科技进步，越来越多的金属防护方法面世，这些方法各有千秋，也有不足。 1.金属腐蚀的本质：金属材料受周围介质的作用而损坏，称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时，在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应，使金属转入氧化（离子）状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能，破坏金属构件的几何形状，增加零件间的磨损，恶化电学和光学等物理性能，缩短设备的使用寿命，甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。 2.金属腐蚀的危害：金属腐蚀的危害首先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。 3.金属腐蚀的分类：根据金属腐蚀的反应机理，腐蚀可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生的破坏；化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀是最常见、最普遍的腐蚀,因为只要环境的介质中有水存在,金属的腐蚀就会以电化学腐蚀的形式进行。金属在各种电解质溶液,比如大气、海水和土壤等介质中所发生的腐蚀都属于电化学腐蚀.。环境中引起金属腐蚀的物质主要是氧分子和氢离子,它们分别导致金属的吸氧腐蚀和析氢腐蚀,其中又以吸氧腐蚀最为普遍。 4金属腐蚀研究的发展：早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀，在这些箭镞表面上有一层致密的黑色氧化层，其中含铬2％左右,而青铜基体本身并不含铬。这一现象尚待研究。1830～1840年间英国法拉第确立了阳极溶解的金属量与所通过电量的关系，提出了关于铁的钝化膜生长和金属溶解过程的电化学本质的假设。后来又有人在锌溶解于硫酸的研究中，明确地提出了微电池理论。这些研究对电化学腐蚀理论的发展都极为重要。 5.金属腐蚀防护的方法： 5.1 改变金属的组成：这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12-30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。

硫化氢腐蚀的机理及影响因素 作者：安全管理网来源：安全管理网 1. H2S腐蚀机理 自20世纪50年代以来，含有H2S气体的油气田中，钢在H2S介质中的腐蚀破坏现象即被看成开发过程中的重大安全隐患，各国学者为此进行了大量的研究工作。虽然现已普遍承认H2S不仅对钢材具有很强的腐蚀性，而且H2S本身还是一种很强的渗氢介质，H2S腐蚀破裂是由氢引起的；但是，关于H2S促进渗氢过程的机制，氢在钢中存在的状态、运行过程以及氢脆本质等至今看法仍不统一。关于这方面的文献资料虽然不少，但以假说推论占多，而真正的试验依据却仍显不足。 因此，在开发含H2S酸性油气田过程中，为了防止H2S腐蚀，了解H2S腐蚀的基本机理是非常必要的。 (1) 硫化氢电化学腐蚀过程 硫化氢(H2S)的相对分子质量为34.08，密度为1.539kg/m3。硫化氢在水中的溶解度随着温度升高而降低。在760mmHg，30℃时，硫化氢在水中的饱和浓度大约3580mg/L。 1

在油气工业中，含H2S溶液中钢材的各种腐蚀(包括硫化氢腐蚀、应力腐蚀开裂、氢致开裂)已引起了足够重视，并展开了众多的研究。其中包括Armstrong和Henderson对电极反应分两步进行的理论描述；Keddamt等提出的H2S04中铁溶解的反应模型；Bai和Conway对一种产物到另一种产物进行的还原反应机理进行了系统的研究。研究表明，阳极反应是铁作为离子铁进入溶液的，而阴极反应，特别是无氧环境中的阴极反应是源于H2S中的H+的还原反应。总的腐蚀速率随着pH的降低而增加，这归于金属表面硫化铁活性的不同而产生。Sardisco，Wright和Greco研究了30℃时H2S-C02-H20系统中碳钢的腐蚀，结果表明，在H2S分压低于0.1Pa时，金属表面会形成包括FeS2，FeS，Fe1-X S在内的具有保护性的硫化物膜。然而，当H2S分压介于0.1～4Pa时，会形成以Fe1-X S为主的包括FeS，FeS2在内的非保护性膜。此时，腐蚀速率随H2S浓度的增加而迅速增长，同时腐蚀速率也表现出随pH降低而上升的趋势。Sardisco和Pitts发现，在pH处于6.5～8.8时，表面只形成了非保护性的Fe1-X S；当pH处于4～6.3时，观察到有FeS2，FeS，Fe1-X S形成。而FeS保护膜形成之前，首先是形成Fe S1-X；因此，即使在低H2S浓度下，当pH在3～5时，在铁刚浸入溶液的初期，H2S也只起加速腐蚀的作用，而非抑制作用。只有在电极浸入溶液足够长的时间后，随着FeS1-X逐渐转变为FeS2和FeS，抑制腐蚀的效果才表现出来。根据Hausler等人的研究结果，尽管界面反应的重 2

MEMS湿法腐蚀工艺和过程(DOC 99页) 部门： xxx 时间： xxx 制作人：xxx 整理范文，仅供参考，勿作商业用途

第8章 MEMS湿法腐蚀工艺和过程 David W. Burns 摘要：通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法化学腐蚀在MEMS器件制造的许多工艺过程中大量存在。本章针对400多种衬底和淀积薄膜的组合介绍了800多种湿法腐蚀配方, 着重介绍了在大学和工业界超净间中常见的实验室用化学品。另外给出了600多个有关选择或开发制造MEMS器件的新配方的文献。也给出了近40个内部整合的材料和腐蚀特性的图表，方便读者迅速寻找和比较这些配方。有关目标材料和腐蚀特性的缩略语为方便比较都进行了统一。腐蚀速率和对其他材料的腐蚀选择性也给出了。除了重点讨论在MEMS领域常用的硅和其他常用材料外，III-V化合物半导体和更新的材料也有涉及。 本章讨论主题涉及湿法腐蚀原理与过程；整合湿法腐蚀步骤的工艺方法；湿法腐蚀过程的评估和开发及侧重安全的设备和向代工厂转移的预期；氧化物，氮化物，硅，多晶硅，和锗各向同性腐蚀；标准金属腐蚀；非标准绝缘介质，半导体和金属腐蚀；光刻胶去除和硅片清洗步骤；硅化物腐蚀；塑料和聚合物刻蚀；硅各向异性刻腐蚀，体硅和锗硅自停止腐蚀；电化学腐蚀和自停止；光助腐蚀和自停止；薄膜自停止腐蚀；牺牲层去除；多孔硅形成；用于失效分析的层显；缺陷判定；针对湿法化学腐蚀的工艺和过程，给出了几个实际的案例。对器件设计人员和工艺研发人员，本章提供了一个实际和有价值的指导，以选择或发展一个对许多类型MEMS和集成MEMS器件的腐蚀。 D．W．Burns Burns Engineering, San Jose, CA, USA e-mail:dwburns@https://www.wendangku.net/doc/e017625568.html, 8.1引言

华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 题目材料腐蚀与防护论文 学院环境与市政工程学院 专业 姓名 学号 指导教师 完成时间2016年10月20日 华北水利水电大学

前言 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、缓蚀剂和电化学保护 关键词：金属腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀 Abstract:The serious damage to the national economy and the social life caused by the corrosion of engineering materials has been more and more recognized by people. The loss of metal corrosion is far more than the flood, fire, typhoon and earthquake disaster (average) the total loss, here does not include indirect losses due to corrosion caused by production downtime, and explosion caused by. Corrosion of metals in aqueous solutions is an electrochemical reaction. The formation of a corrosion cell isolation of anode and cathode area on the metal surface, the metal loses electrons in solution, a positively charged ion, this is a process that the anodic process of oxidation. With the development of the corrosion process, in most cases, cathode or anode process will be blocked by ionic corrosion products, leading to the proliferation resistance and corrosion speed is slow, this phenomenon is called polarization, the corrosion of metal decreases with increasing polarization. Factors affecting metal corrosion include internal factors Keyword :Metal corrosion Electrochemical corrosion

金属腐蚀研究方法 院（系）：材料科学与工程学院专业班级：金材1101班 学生姓名：卢阳 学号：9 完成日期：2014年11月16日

金属腐蚀研究方法 ——缝隙腐蚀的研究 缝隙腐蚀是在电解质溶液(特别是含有卤族离子的介质)中，在金属与金属或金属与非金属表面之间狭窄的缝隙内，溶液的移动受到阻滞，当缝隙内溶液中的氧耗竭后，氯离子从缝隙外向缝隙内迁移，金属氯化物的水解酸化过程发生，导致钝化膜的破裂而产生与自催化点腐蚀相类似的局部腐蚀。缝隙腐蚀现象非常普遍，对一些耐蚀金属材料的危害尤其明显[1]。 1、缝隙腐蚀的机理[2] 缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段，发生金属的溶解和阴极的氧还原为氢氧离子的反应： 阳极：M→M++e 阴极：O2+2H2O+4e→4OH- 阳极阴极此时金属和溶液之间电荷是守恒的，金属溶解产生的电子立即被氧还原消耗掉。在经过一段时间后，缝内的氧消耗完后，氧的还原反应不再进行。这时缝内缺氧，缝外富氧，形成了氧浓差电池，金属M在缝内继续溶解，缝内溶液中M+过剩，为了保持电荷平衡，缝隙外部迁移性大的阴离子（如氯离子）迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外。缝内已形成金属的盐类(包括氯化物和硫酸盐)发生水解： M+CI+H2O→MOH↓+H+CI- 结果使缝内pH值下降，可达2至3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。 而Myer等人认为，至少还有氢离子、中性盐和缓蚀剂的浓差电池存在于缝隙腐蚀过程中，Brown以水解后局部酸化引起局部腐蚀的依据，提出了闭塞腐蚀电池（occluded corrosion cell）的概念。另外，Fontana和Rosefeld等人，指出了蚀孔或缝隙闭塞电池的自催化理论。 缝内外溶液的对流和扩散受阻，导致闭塞区贫氧，缝隙外仍然富氧，造成的氧浓差电池使缝隙内金属的电位低于缝隙外金属的电位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金属处于活化状态，促进闭塞区内金属的溶解，形成二次腐蚀产物Fe(OH)3在缝口，造成正电荷过剩，Cl-迁入。而氯化物在水中发生水解，使缝隙内介质（H+离浓度增加）酸化，pH值下降，因此，加速了阳极的溶解。阳极的加速溶解，又引起更多的Cl-离子迁入，氯化物浓度又增加，氯化物的水解又使介质进一步酸化，如此反复循环，形成了一个闭塞电池内的自催化效应。 2、缝隙腐蚀试验方法 在相对闭塞的狭小缝隙中存留的溶液容量甚微，因此必须设计一些特殊的研究方法

一、石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要特点 （1）脱硫效率高。石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫工艺脱硫率高达95%以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。大机组采用湿法脱硫工艺，二氧化硫脱除量大，有利于地区和电厂实行总量控制。 （2）技术成熟，运行可靠性好。国外火电厂石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫装置投运率一般可达98%以上，由于其发展历史长，技术成熟，运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。 (3)对煤种变化的适应性强。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是含硫量低于1%的低硫煤，石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫工艺都能适应。 (4)占地面积大，一次性建设投资相对较大。石灰石(石灰) /石膏湿法脱硫工艺比其它工艺的占地面积要大，所以现有电厂在没有预留脱硫场地的情况下采用该工艺有一定的难度，其一次性建设投资比其它工艺也要高一些。 (5)吸收剂资源丰富，价格便宜。作为石灰石(石灰) /石膏湿法脱硫工艺吸收剂的石灰石，在我国分布很广，资源丰富，许多地区石灰石品位也很好，碳酸钙含量在90%以上，优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中，石灰石价格最便宜，破碎磨细较简单，钙利用率较高。 (6)脱硫副产物便于综合利用。石灰石(石灰) /石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万吨和350万吨左右，基本上都能综合利用，主要用途是用于生产建材产品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用，不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限。 (7)技术进步快。近年来国外对石灰石(石灰) /石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断的改进，如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔，塔内流速大幅度提高，喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。 二、市场分析 1、从第一套湿式石灰石/石膏法烟气脱硫机组投运至今，全世界目前在运的湿法脱硫机组已有几千套之多（超过30万千瓦的脱硫机组全部采用湿法），其在业内的广泛使用程度及市场认可度都占有压倒性的优势。经过几十年的研究和优化，原有的结垢、堵塞和磨损（湿法中普遍存在）等技术问题已成功解决。湿式石灰石/ 石膏法由于技术成熟度最高，一直以来就是优先选择的烟气脱硫工艺。

湿法清洗及湿法腐蚀 目录 一：简介 二：基本概念 三：湿法清洗 四：湿法腐蚀 五：湿法去胶 六：在线湿法设备及湿法腐蚀异常简介七．常见工艺要求和异常

一：简介 众所周知，湿法腐蚀和湿法清洗在很早以前就已在半导体生产上被广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能。伴随IC集成度的提高,硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要, 硅片清洗也显得尤为重要.湿法腐蚀是一种半导体生产中实现图形转移的工艺,由于其高产出,低成本,高可靠性以及有很高的选择比仍被广泛应用.

二基本概念 腐蚀是微电子生产中使用实现图形转移的一种工艺，其目标是精确的去除不被ＭＡＳＫ覆盖　的材料，如图１：　 　 图 １　 腐蚀工艺的基本概念　：　 　 E T C H R A T E(E/R)------腐蚀速率：是指所定义的膜被去除的速率或去除率，通常用Um/MIN，A/MIN 为单位来表示。 E/R U N I F O R M I T Y------腐蚀速率均匀性,通常用三种不同方式来表示: U N I F O R M I T Y A C R O S S T H E W A F E R W A F E R T O W A F E R L O T T O L O T 腐蚀速率均匀性计算U N I F O R M I T Y=（E R H I G H-E R L O W）/（E R H I G H+E R L O W）*100% S E L E C T I V I T Y-------选择比是指两种膜的腐蚀速率之比,其计算公式如下: S E L A/B=（E/R A）/（E/R B） 选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响，在腐蚀工艺中必须特别注意SEL，这是实现腐蚀工艺的首要条件。 G o o d s e l e c t i v i t y P o o r s e l e c t i v i t y(U n d e r c u t) I S O T R O P Y-------各向同性：腐蚀时在各个方向上具有相同的腐蚀速率；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。具体如下图：

化工设备的腐蚀与防护论文 摘要：腐蚀是材料时效的重要形式之一。化工设备在生产过程中因化学或电化学反应的存在而出现腐蚀现象。设备的腐蚀若不能及时进行相关的防护措施，会成为企业正常生产的重大安全隐患之一，给企业带来严重的经济损失或是人员伤亡。化工设备的腐蚀与防护问题是化工企业必须考虑的重大问题，本文对设备的腐蚀原因进行的简要分析并提出了相关的防腐措施。 关键词：化工设备；腐蚀；防护 一、设备腐蚀的重大危害分析 由于腐蚀现象无处不在，由腐蚀造成的国民经济损失占其总值的.5%左右。在化工原料生产企业，这个比重还会增加两倍。在化工生产企业，设备的腐蚀与防护控制已成为企业生产过程中成本控制的重要因素之一。若对设备的腐蚀不能做好相应的防护措施，则很容易发生因设备腐蚀损坏而造成的停车现象，影响企业的正常生产，给企业带来相应的经济损失。有统计显示，当设备停车更换腐蚀部件或做相应的维护次数达到100此时，其产生的费用或给企业带来的直接、间接经济损失的综合与企业进行生产活动的总投资相当。由此可见，企业对化工设备的腐蚀与防护问题必须给予足够的重视。 二、设备腐蚀类型分析 1. 按腐蚀机理分类 若按腐蚀机理来说，金属设备的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。化学腐蚀和电化学腐蚀的主要区别就是腐蚀过程中有无腐蚀电位产生。只有非电解质溶液与设备表面接触而发生的腐蚀称为化学腐蚀，这种情况不是很常见，金属只有在高温干燥气体或甲醇等非电解质溶液中才会发生，非金属材料也只有在符合化学动力学规律的前提下才会发生化学腐蚀。 材料的另一种腐蚀形式电化学腐蚀则是很常见，金属在各种能发生电化学反应的酸、碱、盐溶液或超市的空气、土壤甚至工业用水中都会发生电化学腐蚀现象。金属的电化学腐蚀速率较快，腐蚀危害较大，是企业重点预防的腐蚀类型。 2. 按破坏形态分类 设备受腐蚀而损坏的形态可以分为全面腐蚀和局部腐蚀两种。 全面腐蚀在是设备的金属表面由于和电解质溶液或空气的接触而发生的整体的、均匀的腐蚀。设备的全面腐蚀会使其厚度减少，但一般都是可以控制和预防的。在设备的设计过程中，一般都会综合考虑其使用环境和使用寿命老来设计设备的厚度或采取相应的防腐措施。

半干法与湿法比较 1.投资：半干法投资包括脱硫塔和除尘器，投资高于湿法，湿法投资仅脱硫和脱硫渣处理部分。 2.能耗：半干法整个系统压损设计一般约为4000Pa，增压风机选型大于湿法，运行费用高。 3.操作弹性小：半干法对于烟气状态（烟气温度、流量、SO2含量等）变化比较大的应用场合难以适应。一方面由 于烟气状态的改变将导致石灰浆料不能干燥，容易形成后续除尘器胡袋等生产事故；另一方面，由于SO2浓度波动造成在SO2浓度高峰时净化效率时低下。 4.脱硫效率：半干法稳定运行的效率一般在85%左右，难以达到新的环保要求，湿法稳定运行的效率一般在95%， 能够满足新的环保要求。 5.脱硫剂：脱硫剂，湿法设计钙硫比为1.05，半干法设计钙硫比为1.2-1.3，料耗比较差距在20-30%，湿法使用的 脱硫剂是石灰石，价格约为100-200元/吨，半干法使用的脱硫剂是生石灰，现在市面生石灰的价格约为550元/吨，同时湿法的脱硫剂实用性强，能够采用碱性废渣作为脱硫剂，例如造纸厂白泥或者芒硝厂钙泥等。 6.运行稳定性：湿法运行过程中，主要面对的是设备的易损易耗件更换，半干法运行，由于脱硫剂是生石灰（CaO）， 进入吸收塔的是熟化后的Ca(OH)2，吸水性强，易抱团，结块，甚至是板结，尤其在系统停止后再次开启，输料通道必然堵塞，清堵工作十分麻烦，维运人员工作量较大。且吸收塔内易湿壁湿底（喷枪发生弯曲或雾化颗粒增

大的情况下），造成吸收塔壁结块或堵塞文丘里，造成无法运行。 7.维运成本：布袋除尘器的滤袋一般承诺质保30000小时，但是由于烟气不稳定，导致烟气成分和烟气量波动，喷 枪的喷水量随之波动（尤其在CEMS反应偏慢的情况下），或者是运行人员的自身素质水平等因素，导致进入布袋除尘器的水汽过多，造成糊袋，一般布袋除尘器的滤袋寿命低于20000小时。雾化喷枪由于磨损，一般寿命在1-1.5年就需要更换喷头，2年需要更换喷枪。调节阀使用寿命不到3年。大量的设备磨损较大，一般使用寿命要低于湿法的设备。 8.排烟温度:半干法的排烟温度能够达到80℃，无白雾现象，湿法排烟温度在60℃左右，能看见白雾，但对 环境无影响。 9.脱硫渣：半干法的脱硫渣为干粉状，便于运输，但由于其钙硫比较高，脱硫渣也较多，无法综合利用；湿 法脱硫渣含水率为15%左右，杂质含量少，能够作为石膏综合利用。

混凝土盐渍土腐蚀机理及影响因素 [摘要]通过对盐渍土地区混凝土腐蚀的机理分析, 指出了西部盐渍区富含的硫酸盐是造成混凝土物耐久性差的主要原因; 并详细阐述了国内外关于混凝土硫酸盐侵蚀影响因素的现状研究。 [关键词]盐渍土耐久性硫酸盐侵蚀 盐渍土就是指含盐分较高的土壤, 一般超过3% 的盐含量就可归结到盐渍 土的范围。我国西部地区盐渍土分布广泛, 新疆、青海、西藏、甘肃、宁夏以及内蒙古等地均有大面积的盐渍区。我国正在实施西部大开发战略, 因此大量基础设施就要建于盐渍土之上。以往的资料和调查表明, 一些道路、桥梁、建筑物、地下管道乃至电线杆等, 仅使用几年就遭受严重的腐蚀破坏, 不得不进行工程修复, 造成巨大经济损失。因此, 研究抗腐蚀混凝土在盐渍地区的耐久性问题, 具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。 1、盐渍土对混凝土结构的腐蚀机理 盐渍土含盐量及含盐种类有很大差别, 其腐蚀性也有差异。氯盐主要腐蚀混凝土中的钢筋从而引起结构破坏; 硫酸盐主要是通过物理、化学作用破坏水泥水化产物, 使混凝土分化、脱落和丧失强度。1. 1 硫酸盐的化学腐蚀机理实际上硫酸盐侵蚀是一个比较复杂的过程。硫酸盐侵蚀引起的危害性包括混凝土的整体开裂和膨胀以及水泥浆体的软化和分解。不同的Ca、N a、K、M g 和Fe 的阳离子会产生不同的侵蚀机理和破坏原因, 如硫酸钠和硫酸镁的侵蚀机理就截然不同。1) 硫酸钠侵蚀首先是N a2SO 4 和水泥水化产物Ca (OH) 2 的反应, 生成的石膏(CaSO4·2H2O ) , 再与单硫型硫铝酸钙和含铝的胶体反应生成次生的钙矾石, 由于钙矾石具有膨胀性, 所以钙矾石膨胀破坏的特点是混凝土试件表面出现少数较粗大的裂缝。当侵蚀溶液中SO 2-4 浓度大于1000mg?L 时, 水泥石的毛细孔若为饱和石灰溶液所填充, 不仅有钙矾石生成, 而且在水泥石内部还会有二水石膏结晶析出。从氢氧化钙转变为石膏, 体积增大为原来的两倍, 使混凝土因内应力过大而导致膨胀破坏。石膏膨胀破坏的特点是试件没有粗大裂纹但遍体溃散。B iczok 认为: 侵蚀溶液浓度改变, 反应机理也发生变化。以N a2SO 4 侵蚀为例, 低SO 2-4 浓度(< 1000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 而在高浓度下(> 8000mg?L SO 2-4 ) , 主要产物是石膏; 在中等程度浓度下(1000mg? L～8000mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成。在M gSO4 侵蚀情况下, 在低SO 2-4 浓度(< 4000mg?L SO 2-4 ) , 反应产物主要是钙矾石; 在中等程度浓度下(4000mg? L～7500mg?L SO 2-4 ) , 钙矾石和石膏同时生成; 而在高浓度下(> 7500mg?L SO 2-4 ) , 镁离子腐蚀占主导地位。2) 硫酸镁与水化水泥产物的反应方程式如下:Ca (OH) 2+ M gSO4+ 2H2O→CaSO4·2H2O + M g (OH) 2 (3)硫酸镁侵蚀首先发生上式的反应, 然而上式生成的M g(OH) 2 与N aOH 不同, 它的溶解度很低(0. 01g?L , 而Ca (OH ) 2是1. 37g?L ) , 饱和溶液的PH 值是10. 5 (Ca (OH) 2 是12. 4,N aOH是13. 5) , 在此PH 值下钙矾石和C- S- H 均不稳定, 低的PH 值环境将产生以下结果: (1) 次生钙矾石不能生

各种湿法脱硫工艺比较标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

电厂各种湿法脱硫技术对比优劣一目了然 来源:化工707微信作者:小工匠2016/1/18 8:48:31 所属频道:关键词: :随着我国环境压力逐年增大，国家排放要求进一步收紧，电厂技术也得到了快速发展。目前烟气种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。目前，湿法烟气脱硫技术最为成熟，已得到大规模工业化应用，但由于投资成本高还需对工艺和设备进行优化;干法烟气脱硫技术不存在腐蚀和结露等问题，但脱硫率远低于技术，一般单想电厂都不会选用，须进一步开发基于新脱硫原理的干法脱硫工艺;半干法烟气脱硫技术脱硫率高，但不适合大容量燃烧设备。不同的工况选择最符合的脱硫方法才会得到最大的经济效益，接来下小七根据电厂脱硫技术的选择原则来分析各种工艺的优缺点、适用条件。 电厂脱硫技术的选择原则： 1、脱硫技术相对成熟，脱硫效率高，能达到环保控制要求，已经得到推广与应用。 2、脱硫成本比较经济合理，包括前期投资和后期运营。 3、脱硫所产生的副产品是否好处理，最好不造成二次污染，或者具有可回收利用价值。 4、对发电燃煤煤质不受影响，及对硫含量适用范围广。 5、脱硫剂的能够长期的供应，且价格要低廉 湿法烟气脱硫技术 湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液的脱硫技术，最大的优点是反应速度快、脱硫效率高，最大的缺点就是前期投资、后期运行成本高和副产品处理困难。湿法烟气脱硫技术是目前技术最为成熟，也是我国使用最广泛的，据不完全统计, 已建和在建火电厂的烟气脱硫项目中, 90 % 以上采用湿法烟气脱硫技术。

随着对经济效益的追求，必然趋动整个涂装工业的迅速发展，涂 装安全和清洁生产得到了政府和企业的重视，但目前涂装伤亡事故、 中毒事故、火灾爆炸事故频繁发生；从业人员的急、慢性苯中毒和粉 尘侵害等职业安全卫生问题比较突出，职业病人数居高不下；在涂装 过程中产生的废气、废水、废渣等三废问题也给环境造成了不同程度 的污染，影响生态平衡或直接危害了人类的健康，给国家财产和人民 生命财产造成了不同程度的损失。为了帮助企业加强作业安全防护措施，搞好车间设计，减少环境污染，构建和谐美丽环境，我中心决定 近期举办“涂装作业安全防护与清洁生产技术指导会”，此次会议将由 刘小刚主任、涂装安全作业泰斗宋世德副理事长和涂装泰斗林鸣玉副 理事长强强携手，结合实际案例对涂装安全防护清洁生产进行指导。 请各单位根据实际情况派员参加。具体事宜如下： 一、会议内容： Ⅰ涂装作业安全 1．涂装作业安全概述 2．涂装作业场所的燃烧爆炸的防护重点 2.1涂装作业场所燃烧的多发、常发、一触即发的决定因素 2.1.1 涂料及其辅料的主要物化特性 2.1.2 降服涂料燃烧爆炸的基本手段 3．涂装作业防护重点 3.1材料防毒重点 3.2安全卫生管理 3.3标准的实施与监管 3.4急救和应急措施 3.5安全培训教育 4．燃气的毒性，危险性及其一般防护知识 5．涂装安全标准查漏补缺 6．推荐常用的几个涂装安全设计参数 7．涂装作业外的几个常用重要安全‘标准’和‘手册’ Ⅱ涂装清洁生产 1．涂装过程的环保要求 1.1 世界各国对涂装过程的环保要求 1.2我国对涂装过程的环保要求2．涂装过程中三废治理的措施 2.1减少涂装材料中有害物质的含量 2.1.1 前处理材料的减少有害物质措施 2.1.2 涂料中减少有害物质措施 2.2减少废水、废气、废渣排放量的措施 2.2.1 减少废水排放措施 2.2.2 减少废渣排放措施 2.2.3 减少废气排放措施 2.3对排放出的三废中的有害物质进行处理技术 3．HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》3.1 HJ/T293－2006《清洁生产标准－汽车制造业（涂装）》的内容3.2关于HJ/T293－2006实施的建议Ⅲ涂装车间的安全和环保设

点蚀的理论模型 M M e +→+ 22244O H O e OH -++→ 点蚀研究方法： 1) 电化学方法 2) 氯化铁试验法： 试验溶液为10%FeCl ·6H2O 溶液，其中稍许加入1/20NHCl 溶液以进行酸化，根据试样的孔蚀数量、大小、深度或是重量的改变来评定。 2 应力腐蚀测试方法 1) 四点弯曲法： δ=12Ety/（3L 2-4A 2） L ：外侧支点间的距离； A ：内外支点间的距离。 2) C 形环法 Δ=d 0-d 外径=δπD 2/4EtZ ； 3) WOL 试样 3/2(3.46 2.38)I Pa H K BH a =+ Δ应力加载前后的外径变化，δ应力值，t 厚度，D 平均直径，Z 修正项，E 弹性系数。 环境脆化机理主要包括活性通道腐蚀机理（APC ）和氢脆开裂（HE ）。不足处是没有与裂纹内溶液化学性质的研究结合起来。 不锈钢的开裂主要理论有： 1) 吸附理论 B 原子吸附于裂纹尖端，造成A-A0之间的结合力下降和破坏。这个理论能很好的解释SC C 对环境物质的依赖关系以及很好的解释缓蚀剂的作用。 2) 电化学理论 应力腐蚀开裂是一种因金属表面阳极溶解而产生的现象，应力有加速阳极溶解的作用。 3) 膜破裂理论 应力作用导致膜破裂形成新鲜表面，促进阳极溶解。 4) 隧道腐蚀理论 腐蚀从(111)面上生成的蚀孔底部和缝隙部分开始发展，与此同时，在应力的作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，在应力作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，最后造成断裂。 5) 腐蚀产物楔入理论 裂纹内产生的腐蚀产物的楔入作用造成裂纹的扩展。 6) 氢脆理论 奥氏体主要是阳极溶解，但是马氏体容易形成氢脆。在裂纹尖端有与阳极反应相应的阴极反应，所生成的氢进入钢中。

2湿法脱硫技术介绍 2.1脱硫方法简介 目前，世界范围内的火电厂脱硫技术多种多样，达数百种之多。 按脱硫工艺在燃烧过程中所处位臵不同可分为：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。燃烧前脱硫主要是洗煤、煤的气化和液化，洗煤仅能脱去煤中很少一部分硫，只可作为脱硫的一种辅助手段，煤气化和液化脱硫效果好，是解决煤炭作为今后能源的主要途径，但目前从经济角度看，还不能与天然气及石油竞争。 燃烧中脱硫主要方式是循环流化床锅炉，循环流化床锅炉是近年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术，具有投资省、燃料适应性广等优点，是一种正在高速发展，并正在迅速得到商业推广的方法。但循环流化床燃烧技术在锅炉容量上受到限制，主要用于135MV以下机组。 燃烧后脱硫即烟气脱硫，是目前唯一大规模商业应用的脱硫方 式，烟气脱硫技术很多，主要有石灰石/石膏湿法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部烟道增湿活化烟气脱硫工艺（芬兰Tempell和IVO公司的LIFAC）、海水烟气脱硫工艺、电子束照射加喷氨烟气脱硫工艺、气体悬浮吸收脱硫技术FLS- GSA、ABB新型一体化烟气脱硫工艺 （NID）、德国WULF公司回流式烟气循环流化床（RCF—FGD脱硫技术等。 2.2湿法脱硫工艺

湿式石灰石/石膏法脱硫工业化装臵已有四十余年的历史，经过多年不断改进发展与完善，目前已成为世界上技术最为成熟、应用最为广泛的脱硫工艺，在脱硫市场特别是大容量机组脱硫上占主导地位，约占电厂装机容量的85%。应用的单机容量已达1000MW 1湿法脱硫工艺特点优点： 1)〃技术成熟、可靠，国外应用广泛，国内也有运行经验。 2)〃脱硫效率咼＞=95%。 3)〃适用于大容量机组。 4)〃吸收剂价廉易得。 5)〃系统运行稳定、煤种和机组负荷变化适应性广。 6)〃脱硫副产品石膏可以综合利用。缺点： 1)〃系统复杂、运行维护工作量大。 2)〃水消耗较大，存在废水处理问题。 3)〃系统投资较大、运行维护费用高、装臵占地面积也相对较大。2反应原理 该工艺的主要反应是在吸收塔中进行的，送入吸收塔的吸收剂一石灰石(石灰)浆液与经烟气再热器冷却后进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫(S02)与吸收剂浆液中的碳酸钙(CaC03以及鼓入的空气中的氧气(O2)发生化学反应，生成二水硫酸钙(CaSO42H2O) 即石膏；脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排入大气。 该工艺的化学反应原理如下：

XXXXX 大学CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 毕业论文(设计) 论文题目金属腐蚀与防护 学生姓名 指导老师 学院XXXXXXXXXXXXXXXX学院 专业班级 XXXXXXXXXXXXXXXXXX 完成时间 2014年3月20日

摘要 工程材料的腐蚀给国民经济和社会生活造成的严重危害已越来 越为人们所认识重视。金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震灾害（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。金属在水溶液中的腐蚀是一种电化学反应。在金属表面形成一个阳极和阴极区隔离的腐蚀电池，金属在溶液中失去电子，变成带正电的离子，这是一个氧化过程即阳极过程。随着腐蚀过程的进行，在多数情况下，阴极或阳极过程会因溶液离子受到腐蚀产物的阻挡，导致扩散被阻而腐蚀速度变慢，这个现象称为极化，金属的腐蚀随极化而减缓。影响金属腐蚀的因素有内部因素、外部因素及设备结构因素。控制腐蚀的根本办法自然应是控制电化学作用，即如何消除腐蚀电池。即使不能完全消除，也要设法使腐蚀电流密度降至最低程度。常用的腐蚀防护方法有涂料、电镀、缓蚀剂和电化学保护。 关键词：金属腐蚀防护电化学

目录 1前言................................................................... - 1 -2金属腐蚀综述........................................................... - 1 -2.1金属在水环境中的腐蚀原理........................................... - 1 - 2.2影响腐蚀的因素..................................................... - 1 -3腐蚀的防护............................................................. - 1 -3.1涂料............................................................... - 2 -3.1.1富锌防锈漆....................................................... - 2 -3.1.2氯化橡胶涂料..................................................... - 2 -3.1.3冷固化环氧树脂涂料............................................... - 2 -3.1.4环氧酯防锈涂料................................................... - 2 -3.2电镀............................................................... - 2 -3.2.1防蚀镀层......................................................... - 2 -3.2.2耐磨镀层......................................................... - 2 -3.2.3装饰性镀层....................................................... - 2 -3.3缓蚀剂............................................................. - 3 -3.4电化学防护......................................................... - 3 -3.4.1阴极保护......................................................... - 3 -3.4.2阳极保护......................................................... - 4 - 3.5合理的结构设计..................................................... - 4 - 4 结论 .................................................................. - 4 -

腐蚀现象与研究 腐蚀现象非常普遍，从天上（飞机）到地上（火车，汽车，各种用具――），从地上到地下（地下管道，设施），无不存在腐蚀问题。有些是我们可直接观察到的――宏观腐蚀，有些是我们眼睛观察不到的微观腐蚀。 目前，广泛理解和接受的材料腐蚀定义是“材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用而破坏的现象”。 腐蚀对于各种材料都可能发生，金属腐蚀现象我们经常见到，其它非金属材料的腐蚀也是普遍存在的， 由于时间所限，这里我们还是以金属的腐蚀为讨论对象。 所谓金属腐蚀指金属与周围环境发生化学或者电化学作用而引起的变质和破坏，多数情况下，金属腐蚀后失去金属特性，往往变成某种化合物。如金属构件在大气、酸、碱、盐水种的腐蚀，金属在热加工时氧化皮的形成。 一金属腐蚀与防护科学在发展国民经济中的意义 1．金属腐蚀问题遍及国民经济各个领域 从发展历程来看，人们首先并且仍在广泛地研究金属腐蚀。这种趋向是由于两方面因素引起的：一方面，从性能和经济两方面考虑，由于“物美价廉”，金属材料仍是人类广泛而大量使用的材料；另一方面，在地球上，绝大多数金属是以化合态——定义(1—37)中的腐蚀态——存在的，金属腐蚀是一种自然趋势，这种趋势可用热力学第二定律(熵增原理，0 G ?<过程可自 ?>时，过程可自发进行)及自由能变化（0 S 发进行）来定量地表述。 19世纪的赫胥黎在介绍达尔文的进化论时，对于宇宙过程(即自然过程)得到如下的精辟而富于哲理的看法：… “大自然常常有这样一种倾向，就是讨回她的儿子——人——从她那儿借去而加以安排结合的、那些不为普遍的宇宙过程所赞同的东西”。(1—48) 在金属界，确是如此。人类从大自然通过采掘“借来”矿石，耗费能量将矿石还 1

动力波烟气脱硫工艺(湿法) 现有的湿法烟气脱硫工艺均为外置塔体式，即在锅炉后部的烟道上加装脱硫塔，经过碱液在塔体内部对烟气的的喷淋、洗涤达到脱除烟气中二氧化硫的目的。一般塔体高度约8m以上，甚至更高(此高度为保证烟气在塔内的停留时间)。 其缺点： 1、浪费材料：由于锅炉烟气温度过高，加上二氧化硫具有强烈的腐蚀作用，所以在塔体的结构、强度方面要求都比较高，一般外塔体用碳钢或用麻石砌筑用以增加强度，内衬防腐材料用以防腐。 2、一次性投资高：单独设立塔体，要延长烟道，一次性投资费用高。 3、运行不可靠：传统的湿法脱硫工艺，采用的是塔体内喷淋工艺，即通过高压水泵将碱液输送到塔体内，通过喷嘴的雾化，使液滴与烟气中的二氧化硫接触达到脱硫的目的，为保证脱硫效果、保证碱液与二氧化硫气体的充分接触，就需要碱液的雾化程度很高，这样对喷嘴的要求就高，喷嘴使用寿命短。喷嘴一旦损坏，维修不方便。 4、运行液气比大，脱硫效率低：由于采用喷淋吸收，为保证烟气和碱液的充分接触，必须大量的碱液，液气比通常为1.5—2，脱硫效率最高达80%。 5、系统阻力大，运行费用高：由于单独设立塔体，增加、改动

烟道，增加脱水器，造成系统阻力增大，影响锅炉出力，同时高效雾化也需要高压泵的运行功率增大，所以运行费用就增大。 6、管路结垢严重，影响系统运行：由于脱硫液采用石灰水，所以在运行过程中会产生硫酸钙附着在管路和喷嘴内部，导致管路堵塞，影响系统运行。 动力波烟气湿法脱硫塔 动力波脱硫塔是通过设计适当的洗涤器喉管，来控制烟气在管内的速度，使烟气与碱液在喉管内形成一个泡沫区，在泡沫区内气液充分接触，强烈的湍动使混合强化并使接触面更新，从而获得极高的反应效率。动力波洗涤器不需要碱液的雾化程度过高，而靠洗涤器内部形成的湍流达到气、液的充分接触，这样就减少了喷嘴的堵塞了影响脱硫效果，同时也减少碱液泵的运行功率。烟气在动力波洗涤器喉管内流速设计为25—30米/秒。动力波洗涤塔长度为6---8m，其中湍动区长度为2.5m。 动力波脱硫塔根据现场需要，可水平安装，也可竖直安装，作为烟道的一部分，直径仅为烟道的1.3倍。 循环液： 循环液采用“双碱流程”工艺，主要是是为了克服循环液系统容易结垢的弱点和提高SO2的去除率。 系统运行前，将循环池中灌满一定浓度的NaOH和Ca(OH)2溶液，系统运行时，烟气中的SO2与循环液中的Ca2+和OH-反应，生成 Ca(SO4)2和水，其中硫酸钙沉淀在循环池中，可定期打捞，只有OH-