金屬材料的腐蝕與防腐措施探究

王忠一 劉明峰 楊德黨

摘 要：金屬材料腐蝕現(xiàn)象是工業(yè)生產(chǎn)中的常見現(xiàn)象。導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的影響因素較多，腐蝕類型較多，因而金屬材料的表面腐蝕無法從根本上進(jìn)行規(guī)避。為實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬材料的有效防護(hù)，就必須結(jié)合金屬材料所面臨的腐蝕環(huán)境而采取一定的防護(hù)措施，從而達(dá)到提高金屬材料耐腐蝕性的目的，保證工業(yè)生產(chǎn)的安全性。

關(guān)鍵詞：金屬材料;腐蝕;防腐

金屬與所接觸的介質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)改變金屬性質(zhì)，對(duì)金屬設(shè)備造成的極大破壞，稱為金屬腐蝕。大多數(shù)情況下腐蝕作用從金屬表層開始，逐步延伸至金屬整體與內(nèi)部。金屬材料的腐蝕過程分為兩種，一種是由于金屬與氣體或非電解質(zhì)液體等因發(fā)生化學(xué)作用而造成對(duì)金屬的損壞，稱為化學(xué)腐蝕。如金屬在有機(jī)溶液（芳香烴、原油等）中所發(fā)生的腐蝕。另一種為電化學(xué)腐蝕，是指金屬接觸電解質(zhì)溶液的過程中，因產(chǎn)生微電流而對(duì)金屬造成損壞。如碳鋼與空氣中的氧氣、二氧化碳以及水等發(fā)生吸氧或析氫作用，最后變成鐵銹。由于金屬腐蝕而遭受的損失是非常嚴(yán)重的，在腐蝕作用中又以電化學(xué)腐蝕最嚴(yán)重，因此研究金屬的腐蝕和防腐是一項(xiàng)重要工作，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 腐蝕機(jī)理

對(duì)于金屬腐蝕來說，它通常指的是金屬與周圍之間的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而引起的腐蝕問題。它的主要特點(diǎn)是沒有能夠自由的電子反應(yīng)，也沒有能夠形成有效的粒子，比如金屬在干燥的氣體中與非電解質(zhì)溶液，很容易出現(xiàn)腐蝕問題，例如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒是由于在高溫氣體產(chǎn)生的作用下就會(huì)發(fā)生腐蝕問題[1]。同時(shí)電化學(xué)腐蝕與上述論述的化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理是不同的，電化學(xué)腐蝕主要是由于在受到大氣水蒸氣等溶液的影響下，出現(xiàn)了一系列腐蝕問題。例如鋼鐵在空氣的環(huán)境下出現(xiàn)腐蝕問題，是電化學(xué)腐蝕常見的一個(gè)例子。具體來說在鋼鐵處于潮濕的空氣環(huán)境中，它的表面就會(huì)吸附一層水膜，這層水膜的酸性強(qiáng)度高的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生各種化學(xué)成分，形成腐蝕情況。一旦腐蝕情況出現(xiàn)，就會(huì)出現(xiàn)生效破壞等問題，進(jìn)而導(dǎo)致本體的性能受到下降。

2 金屬材料表面腐蝕的防護(hù)措施分析

（1）涂料防腐技術(shù)

涂料防腐技術(shù)指的是在金屬材料表面上涂抹一層防腐涂料，防腐涂料具有較好的密封性，可以將金屬材料與腐蝕介質(zhì)有效的隔離開來，避免金屬材料與防腐介質(zhì)直接進(jìn)行接觸，從而起到阻礙防腐介質(zhì)影響的目的。涂料防腐技術(shù)使用便捷，見效較快，且應(yīng)用成本較低，因而得到了廣泛的使用。但是，其弊端也同樣不容忽視。防腐涂料在使用的過程中會(huì)因?yàn)榄h(huán)境、時(shí)間等客觀因素的影響而出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，使用時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)境溫度越高，其老化速度也就越快。

因此，在應(yīng)用涂料防腐技術(shù)的過程中，需要充分考慮到金屬材料的工作環(huán)境，分析防腐涂料在工作環(huán)境中的老化速度。初次涂裝之后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)前期的老化速度分析，定期開展維護(hù)保養(yǎng)工作，且需要及時(shí)對(duì)金屬材料表面進(jìn)行噴砂除銹操作，并補(bǔ)充掉漆部位。鑒于石油化工產(chǎn)業(yè)的特殊性質(zhì)，在使用涂料防腐技術(shù)時(shí)，需要充分考慮到防腐層的結(jié)構(gòu)問題及經(jīng)濟(jì)性問題，除了涂抹油料之外，還可以考慮使用電鍍防護(hù)膜的方式來實(shí)現(xiàn)表面防腐。

（2）電弧噴涂防腐技術(shù)

電弧噴涂防腐技術(shù)指的是通過使用端部短路熱熔，致使電弧出現(xiàn)融化反應(yīng)，并在電弧噴槍端頭處添加金屬絲材料，通過高溫使其融化為液態(tài)狀態(tài)，并最終采取霧化的形式來實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬材料表面的涂抹，使得金屬材料表面形成一層電弧防腐層。從某種角度來看，電弧噴涂防腐技術(shù)具有其他防腐技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)，其既能夠提高金屬材料的防腐能力，又能提高金屬材料的抗壓能力，避免涂層在外界壓力的影響之下出現(xiàn)脫落的情況。正因如此，電弧噴涂防腐技術(shù)一般用于工業(yè)設(shè)備的表面防腐當(dāng)中。在應(yīng)用該技術(shù)的基礎(chǔ)上，即便是金屬表面出現(xiàn)一定程度的腐蝕現(xiàn)象，也不會(huì)對(duì)金屬設(shè)備造成本質(zhì)上的損傷。

（3）電化學(xué)防腐技術(shù)

電化學(xué)防腐技術(shù)是在電化學(xué)原理上研發(fā)的一種防腐技術(shù)，其能夠?qū)⒔饘俨牧系谋砻娓g位置轉(zhuǎn)變成電機(jī)陰極，該防腐技術(shù)一般用于保護(hù)埋藏在土壤及位于海洋的金屬管道當(dāng)中。從技術(shù)原理的角度來看，電化學(xué)防腐技術(shù)是將金屬與附加的電極視為電池的兩極，從而在電流作用的影響之下實(shí)現(xiàn)對(duì)于陰極的保護(hù)，及金屬的保護(hù)。從某種角度來看，電化學(xué)防腐技術(shù)是一種犧牲陽極的保護(hù)方式，且金屬管道的主要材料需要由鋁、鋅等金屬構(gòu)成。在應(yīng)用該防腐技術(shù)時(shí)，需要確保給電的充足性，且需要避免金屬表面出現(xiàn)腐蝕產(chǎn)物膜，并確保陽極溶解的均勻性，以在最大程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)于金屬材料的保護(hù)。

（4）緩蝕劑防腐

緩蝕劑是一種常用的金屬防腐措施，其具有應(yīng)用成本低、無技術(shù)要求、使用便捷等特征，且緩蝕劑不會(huì)對(duì)金屬材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)成造成任何的影響。緩蝕劑一般根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行類別區(qū)分，其主要可以分為氧化緩蝕劑、沉淀緩蝕劑以及吸附緩蝕劑，不同的緩蝕劑的防腐原理是不盡相同的。以沉淀緩蝕劑為例，其主要由無機(jī)鹽組成，無機(jī)鹽中的陽離子會(huì)與金屬材料表面的陰極之間出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，最終在金屬材料表面形成保護(hù)膜，從而提高金屬材料的抗腐蝕性。在使用氧化緩蝕劑時(shí)，需要確保緩蝕劑的用量充足，因?yàn)檠趸徫g劑具有一定的危險(xiǎn)性，若用量不足時(shí)，反而會(huì)加劇點(diǎn)蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

結(jié)語

總的來說在進(jìn)行金屬材料腐蝕問題控制的過程中，需要根據(jù)實(shí)際的情況選擇不同的金屬材料腐蝕控制辦法，從而保證金屬材料的抗腐蝕性能得到提高。在上文分析中，對(duì)金屬材料腐蝕形成的機(jī)理與控制辦法進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，目的在于給相關(guān)工作人員提供參考，從而提高金屬材料的抗腐蝕能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]汪洪峰，左敦穩(wěn)，汪建利.《機(jī)械制造工程》教學(xué)改革設(shè)想[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào) ，2012（5）：121-122.

[4] 王亞健.金屬材料的腐蝕與防護(hù)措施研究[J].建材與裝飾，2018，No.533（24）：167.

作者簡(jiǎn)介：

王忠一 漢族 籍貫貴州省畢節(jié)市金沙縣 1999.08.23 金屬材料工程 。

（遼寧科技學(xué)院 ?遼寧 ?本溪 ?117004）