金屬材料防腐能力改進路徑探析

張志高,王 鋒,郭建達（河北鋼鐵集團衡水板業有限公司,河北 衡水 053000）

金屬材料防腐能力改進路徑探析

張志高,王 鋒,郭建達
（河北鋼鐵集團衡水板業有限公司,河北 衡水 053000）

摘 要：金屬元素均具有極強的活潑性和自由能，甚至比它們經反應后生成的化合物所含的自由能還高。故它必然會依托各種現有或即將構成的有利條件返回它原始的具有穩定熱化學性能的化合物狀態，此種趨勢是不以任何其它意志為轉移的。各行業的金屬腐蝕現象廣泛而深入存在，損失和影響巨大，查清原因且做好預防和腐蝕處理，減緩或消除腐蝕已經急不我待。

關鍵詞：金屬材料；腐蝕類型；防腐手段；革新策略

隨著社會經濟的工業化水平的提高和科學技術領域的持續拓展，直接接觸各種工藝介質或處在多種復雜環境下的各類金屬材料大量涌現，由于金屬的強活潑型所導致的其極易受到腐蝕的狀況給經濟發展造成了很大的障礙。我們國家相關科技人員在這一方面亦做了大量的研究和防治工作。在針對金屬材料腐蝕的類型及預防的特性措施研究上取得了很大的成果，并且隨著經濟和科技的發展其必將擁有更廣闊的空間。

1　金屬材料腐蝕類別

1.1 金屬性化學腐蝕

各類金屬資料與非極性物質（亦就是其與那些依托共價鍵或非極性鍵所形成的非電解質）進行直接接觸而產生的具有腐蝕性作用的化學反應過程對金屬材料所造成的腐蝕性侵害。其是一個單純的化學反應歷程和機理的再現。這些非電解質與金屬材料之間發生的腐蝕化學反應過程是在金屬與工藝介質接觸的表觀層進行的，反應完后留下反應產物附著在金屬設備的內外表面。期間沒有明顯和規則地電子轉移過程，也就是說不具備電流的形成條件。其完全符合化學反應動力學的機理。

1.2 金屬電化學性腐蝕

這里所說的電化學性腐蝕系指金屬材料和極性化合物的溶液之間發生電化學過程而產生的腐蝕性侵害。在具體的反應歷程中，同時存在著陽極區的金屬原子失去電子及陰極區域的非極性物質的原子得到電子的過程。從而產生明顯的電子流動即形成電流的過程。它的具體反應過程完全順應于電化學反應動力學的內在必然聯系性。我們可把電化學腐蝕劃分為氫氣原子腐蝕和吸氧溶液的電解質腐蝕兩類。金屬材料電化學腐蝕侵害的基本機理即為：鋼鐵等金屬材料長期置放于濕漉漉地空間環境中，其表觀層面必然產生一層薄薄的水膜，彌漫于空氣中的CO2必然會融入到其水膜之內而產生談酸性溶液。進而可以出現其與活潑性極強的金屬Fe的腐蝕性電化學反應，在反應進程中，被氧化了的鐵原子失去電子而變成陽性的鐵離子，其釋放出的電子在金屬結構中由陽極流向陰極，在陰極出現積存的金屬氧化物或與其它的與非金屬物質即所產生的鐵銹蝕物。

2　金屬材料的預防腐蝕手段改進

2.1 在金屬表觀構建防護層

（1）對金屬材料的磷化工藝處理：把鋼鐵表面的油污、銹蝕物清除干凈以后，將其放置于磷酸鹽的溶液里浸泡一段時間，此時能夠在金屬表觀產生一層不溶解于水的磷化物保護膜，此過程即叫做磷酸鹽化過程。磷化物保護膜顯現暗灰顏色或深灰色及黑灰色，其保護層厚五到二十微米，其在空氣中存在時具有很好的耐腐蝕性能。此膜狀物屬于一類多孔性組織，具備很大的油漆吸附本領，當將其當作漆層的底部鋪料時，它的耐腐蝕功能就更加明顯；

（2）針對金屬材料的氧化膜處理工藝：鋼鐵材料制品經過將氫氧化鈉（燒堿）及亞硝酸鈉（強氧化劑）相互混合后的溶液進行熱處理工藝，其表觀層亦可產生一層藍色的氧化物結構膜（基本全是磁鐵粉四氧化三鐵），欲達到預防鐵受腐蝕性侵害的愿望，我們把此環節叫做發藍處理工序。此類氧化物保護膜擁有極強的機動性及黏潤性，不會干擾金屬零件的加工精度。比如，一些精密和尺寸細微、可塑性差的科研儀器零部件的防腐處理都要用到發藍工藝；

（3）非金屬涂層粉刷：使用塑料涂刷金屬表面的防腐質量要好于噴漆處理工藝。它的塑料涂刷層密實平整擁有鮮明的顏色，兼有防腐和美觀的效果，故在很多領域具有廣泛的應用。

2.2 重防腐油漆涂裝防腐工藝

重型防腐涂料具備表觀美化、工藝便捷的特點，從很早的歷史上就已開始收到普遍應用。依據涂裝工藝的發展狀況來看，涂料的重型防腐已經成為鋼鐵橋梁表面防腐的首選工藝。這其中，不管是國際上的名牌油漆，還是我們國內制造的品牌涂料類型，它們的制作過程及種類均極為相近，系依托數層噴涂結構組成的，也就是由底面漆、中層漆及表面其所組成。

2.3 熱噴涂防腐工藝

（1）火焰噴涂處理：火焰噴涂工藝系利用可然氣體組分的燃燒反應所放出的熱量當做熱源來熔化細微金屬絲或粉末，而且將其進行霧化處理且吹噴到所要保護之金屬表觀層的過程。O2及C2H2火焰的噴涂，是西方國家和北美國家在很早之前就采用的針對金屬橋梁防腐所采取的有效噴涂保護工藝，并取得了極佳的防護成果；

（2）電弧噴涂工藝：針對金屬材料防腐的電弧噴涂工藝，其原理是利用電弧噴涂設備表面，利用2個已通電流的金屬絲，采取加熱、熔化、霧狀化、噴涂所構建的防腐金屬表面涂層，再在表面上附加一層全封閉型的長久防護復合型涂層。

2.4 離子注入工藝

離子注入工藝系于上一個世紀七十年代出現的金屬表皮改性工藝，與電鍍防腐工藝、電離鍍膜防腐工藝、化學過程氣象沉積等普通的涂層工藝有很大的區別。其為依托具有高能量物質的高速沖擊，從而改變金屬表面性質的一類新型工藝。在真空的狀態下，具有高能量的F粒子加速侵入金屬周觀表體，，從而可以調理金屬表面的組成特性、形成金屬標表面高水平飽和固溶體，大幅度地提升了其金屬表面的耐腐蝕性。

2.5 熱浸鍍防腐技術

作為浸涂層的金屬,是鋅、錫、鉛和鋁等熔點低的金屬。熱浸電鍍金屬層厚度在一些腐蝕環境下長期使用,如鍍鋅、鍍鋁或其他特殊物質,或如鍍錫和鍍鉛合金產品,作為特殊中介防腐蝕的防腐涂料。熱浸鍍技術,包括熱浸鍍錫、熱浸鍍鉛和熱浸鍍鋅等。

3　結語

對于失去作用的金屬材料和設備的腐蝕損失,等同于全世界每年大約有超過百分之二十的生產量,表面涂層技術改善了金屬材料的耐腐蝕性,節約能源資源,減少對環境的污染。表面涂料以其優良的全方位機械性能、良好的價格性能優勢,在金屬包裝材料保護上顯示了良好的發展前景。金屬腐蝕保護涉及到許多學科,包括化學、物理學、冶金學、材料學、機械工程學等，它是一個綜合性工程。

參考文獻：

[1]王洪濤,王國成.電弧噴涂技術在長效防腐領域的應用[C].第十一次全國農機維修學術會議論文集,2003.

[2]李潤生.金屬腐蝕與防護[J].表面工程資訊，2010(04).

[3]吳國波.金屬材料的腐蝕與防腐措施研究[J].科海故事博覽,2009.