金屬材料及其防腐措施分析

摘 要：近年來金屬材料的應用范圍不斷擴大，在金屬材料應用過程中，需要對腐蝕問題給予充分重視，針對金屬材料的腐蝕機理，采取切實可行的防腐措施，從而提高金屬材料的使用壽命，確保其機械性能的有效發揮。

關鍵詞：金屬材料；腐蝕；防腐措施

在當前許多領域中都會應用到金屬材料，但在金屬材料使用過程中，由于受到各種外部因素的影響，金屬材料腐蝕現象十分常見，而這種腐蝕會對金屬材料造成較大的損害，影響材料性能的發揮，因此需要做好金屬材料的防腐工作，更好的發揮出金屬材料的性能，確保其使用壽命的延長。

1 金屬材料概述

金屬材料多以金屬元素或以金屬元素作為主要構成，并具備金屬特性的材料，日常我們所應用的金屬材料多以純金屬、合金、金屬化合物及特種金屬材料為主。金屬材料性能也主要是指其機械性能，具體可分為工藝性能和使用性能。工藝性能是金屬材料在機械零件加工制造過程中在冷、熱加工條件下所表現出來的性能，工藝性能直接關系到其在制造過程中加工成形的適應能力。但由于金屬材料加工時所處條件不同，這也使其工藝性能會存在一定的差異。金屬材料在使用過程中所表現出來的性能即是其使用性能，使用性能的好壞直接關系到金屬材料的使用范圍和使用壽命。

機械制造業中所使用的機械零件多為金屬材料，其使用條件多處于常溫、常壓及非強烈腐蝕性介質中，而且在使用過程中需要承受不同的荷載，當荷載作用于金屬材料上時，金屬材料需要具備較好的抵抗破壞的能力，即金屬材料的機械性能，這也是金屬材料設計過程中的重要依據，在具體設計過程中或是選材時，需要針對外加載荷性質來選擇適宜的金屬材料機械性能，如強度、塑性等。外加載何性質不同情況下對金屬材料的強度和塑性也具有不同的要求。

2 金屬材料的腐蝕

當金屬材料與周圍介質發生接觸時，避免不了會發生化學或是電化學反應，從而造成金屬材料的腐蝕現象發生，一旦金屬材料出現腐蝕現象，則會導致設備出現跑、冒、滴、漏及污染環境等問題發生，嚴重時還會引發功能通過事故，造成資源和能源的極大浪費。當前金屬材料腐蝕主要以化學腐蝕及電化學腐蝕為主，但不管發生哪種形式的腐蝕，在腐蝕過程中，組成金屬材料的金屬原子都會被氧化，從而轉化為金屬陽離子。

2.1 化學腐蝕

當金屬材料與非電解質發生接觸時，會直接引化化學作用，這是一種純氧化和還原的純化學反應，腐蝕介質會與金屬表面的原子直接發生反應，形成腐蝕產物，整個過程中沒有電流產生，與化學動力學規律相符合，這種腐蝕被稱為化學腐蝕。

2.2 電化學腐蝕

當電解質溶液作用于金屬表面時所引發的化學反應，在反應過程中陽極會失去電子，陰極獲得電子，整個過程中遵循電化學的基本規律，當電解質溶液酸堿度不同時，這種電化學腐蝕還可分為吸氫腐蝕和析氫腐蝕兩類。

3 金屬材料的主要防腐措施

3.1 合理選材

在機械設備防腐措施中，合理選材作為最有效的方法之一，在具體做法選材過程中，需要對環境因素及腐蝕因素進行充分了解，并對相關資料數據進行深入研究，針對實際條件來開展模擬試驗，從而為選材獲得可靠的數據，還要對材料的耐蝕性和經濟性進行綜合考慮，以此來采取有效和適宜的防腐蝕措施。也可以針對材料用途不同來選擇不同材料組成耐蝕合金，或是將合金元素添加到金屬中，有效的提高金屬材料的耐蝕性，減緩其腐蝕，確保材料防腐能力的增強。

3.2 形成保護層

可以對金屬材料或是金屬制品表面采取有效的防護層，有效的隔開金屬表面下外界的介質，避免兩者之間發生反應，而且還能夠起到美化外觀的效果。在金屬材料及制品防腐措施中，表面防護是極為普遍的方法，通常以金屬鍍層及非金屬涂層為主。

3.2.1 擴散滲鍍

通過熱擴散方法使具有較好耐腐蝕能力的金屬或是合金滲入到金屬材料或是金屬制品的表面，使其與基體金屬溶為一體，形成滲鍍層，具有較強的耐蝕性。在具體滲鍍過程中，在包滲箱中加入惰性填料、滲鍍金屬元素及鹵化物活化劑，并將待鍍件埋置在其中，將包滲箱保持在規定溫度下，將待鍍件置于其中保持一定時間，這樣滲入金屬與基體金屬之間互相擴散，從而在金屬表面形成合金覆蓋層。通常情況下滲入元素以鋅、鋁、鉻、硅等為主，需要根據基體材料及耐蝕性要求來選擇適宜的滲入元素，從而使金屬材料及金屬制品表面具備良好的氧化性能和硫化性能。

3.2.2 噴鍍

主要是利用噴槍并借助于壓縮空氣或惰性氣體流將熔融金屬噴射到金屬制品表面，形成防護性覆蓋層。這種方法在高熔點金屬及難溶材料中較為常用，同時在大面積工件及修復工作也會采用噴鍍的方法，具體噴鍍時通常會采用火焰噴鍍法和等離子噴鍍法，但這種方法所形成的保護層與基體金屬之間結合不緊固，覆蓋層較為疏松。

3.2.3 電鍍

利用直流電從電鍍液中電解析出金屬，并在作為陰極的工件表面沉積結晶，形成電鍍層。電鍍技術應用廣泛，主要用于耐蝕、耐磨和裝飾的器件。

此外，還有熱浸鍍層、金屬包覆、真空鍍膜、氣相沉積和陰極濺射等表面防護技術。近來離子注入和激光非晶態表面處理等新技術也在迅速發展。

3.2.4 其他

為了提高制品的耐蝕性和裝飾性，會采用非金屬涂層的方法，如采用油漆、塑料、橡膠、搪瓷及玻璃等作為涂料。在非金屬涂層中還可以利用化學轉化膜，在特定化學溶液中對工件進行電解和浸漬處理，在工件金屬表面形成一層鍍膜。另外還會采用暫時性防護劑、介質處理及添加緩蝕劑等方法來提高金屬制品的防腐性能。

暫時性防護劑是在金屬制品運輸和貯存時使用，能夠防銹并在使用前去除掉。環境（介質）處理改變起腐蝕作用的介質的性質，以防止或減輕介質對金屬制品或設備的腐蝕。這種方法只能在有腐蝕性的介質的體積有限的條件下使用，除去或減少介質中的有害組分。

添加緩蝕劑是在腐蝕介質中加入少量能顯著降低腐蝕速度的物質，不同的緩蝕劑雖然化學結構不同，但在酸性介質中的緩蝕率都相當大。緩蝕劑的使用效果同腐蝕介質的各種參數和條件有密切的關系，使用時應嚴格選擇。一些緩蝕劑有毒，不能用于與制備食品有關的介質中。此外，氣相緩蝕劑（如防銹紙等）也廣泛用來防止大氣對金屬制品的腐蝕。

4 結束語

近年來，隨著對金屬材料腐蝕研究的不斷深入，取得了較好的防腐成果，而且在實際防腐工作中進行應用，有效的降低了金屬材料腐蝕的損失。當前現代腐蝕科學發展速度較快，一些新的防腐蝕技術不斷涌現出來，這對我國腐蝕知識的普及起到了有效的促進作用，各種防腐蝕技術在各個領域開始廣泛應用，這對金屬材料使用壽命的增強起到了重要作用，而且有效的實現了對資源的保護，減少了污染和災害隱患，無論是在社會效益、環境效益還是經濟效益方面都取得了顯著的成效。

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