金屬腐蝕與防護研究

王志亮

摘要：金屬材料是現代社會生產非常關鍵的材料之一，但是金屬材料在使用過程中非常容易受到其他環境因素的影響。比如，在機械加工過程中，金屬材料容易受到不同程度的腐蝕，影響金屬材料的正常使用。在正常的使用過程中，金屬材料在強度、剛度等方面表現良好，但由于腐蝕現象非常普遍，對整個系統造成一定的不良影響。因此，如何對金屬腐蝕現象進行相應的防護較為重要，同時金屬材料的防腐蝕工作也是延長設備壽命的重要途徑。就此，本文筆者在本文將對金屬腐蝕與防護進行詳細研究、分析。

關鍵詞：金屬材料;腐蝕現象;防護措施

中圖分類號：R81;R14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0153-02

0? 引言

機械行業作為我國社會發展中的重要行業之一，其發展程度與我國社會經濟發展有著一定聯系。金屬材料作為機械制造業中非常重要的原材料之一，其質量高低將直接影響機械制造的生產質量。筆者了解到在金屬材料的使用過程中，影響金屬材料使用質量的關鍵因素之一就是腐蝕程度。因此，在機械制造行業的不斷發展過程中，不斷有研究學者就金屬材料的抗腐蝕性進行研究、探討，主要目的在于提高金屬抗腐蝕性，保證機械制造正常生產。

1? 機械制造業中的金屬復合材料

1.1 金屬腐蝕形成、類型

在機械制造行業中，金屬復合材料是將多種類型的金屬材料作為材料進行混合并通過冶金工藝處理后獲得的。金屬復合材料相較于普通金屬材料來說，具有更加顯著的強度、耐磨性，在使用過程中表現得更加優秀，因此，在機械制造業中廣泛使用，再加上金屬材料作為機械制造業中的重要材料，繼而關于金屬腐蝕的研究更加重要。

無論是金屬復合材料，還是其他各類材料，當處于臨界點狀態時，材料都將會處于低能量狀態，并在長時間內都將維持這一狀態。其中，金屬材料的穩定狀態主要是通過金屬氧化物實現（尤其是金、銀等貴重金屬）。貴重金屬若長時間處于自然環境下，其氧化速度將會加快，并長時間維持。想要回到其初始狀態，便需要通過非常復雜的方式從中提煉出金屬。一旦金屬出現不潔凈狀態，那么將發生不同程度的腐蝕現象。

當前較為常見的金屬腐蝕類包括化學腐蝕以及電化學腐蝕。如果通過腐蝕現象進行分類，那么可以將其分為均勻腐蝕以及局部腐蝕。均勻腐蝕指的是金屬材料整體出現腐蝕;而局部腐蝕主要是材料某個地方出現腐蝕。就實際情況來說，誘發腐蝕的因素較多，針對切削技工而言，金屬生銹為原因的腐蝕是最為常見的;另外，在其他常見腐蝕類型中以電化學腐蝕為主。

而按照腐蝕的形態，金屬腐蝕又可以分成全面腐蝕與局部腐蝕。所謂的全面腐蝕指代的是均勻腐蝕，此種腐蝕現象通常會遍布金屬整個表面。在全面腐蝕現象中，金屬物質發生的還原現象以及金屬陽極發生的溶解現象區域都較小，并且金屬陽極發生腐蝕現象的區域隨機變化。所謂的局部腐蝕現象指代的是金屬器件或者金屬設備發生非均勻腐蝕，指代的是腐蝕現象發生在金屬的某個局部地位，在金屬發生局部腐蝕現象過程中，陰陽兩極的區域通常是分開的，并且金屬陰極區域比陽極區域較大。

1.2 腐蝕原因

在影響金屬材料腐蝕形成原因中非常關鍵的一點在于電化學穩定性。如果點位值是處于負值狀態下，那么材料的穩定性整體偏低，其中如果負值越大，在此情況下，金屬材料的穩定性會越差，金屬離子化更加顯著，在此情況下金屬材料的腐蝕現象就會更加顯著。此外，金屬材料的內部組成也會對金屬材料整體造成影響。若金屬材料內部成分差異較大，那么金屬材料的整體質量問題也會出現非常明顯的差異。就概率問題來說，多項合金材料腐蝕現象出現的概率將會大大高于單項合金材料，其主要原因是由于多項合金材料物化性質存在更加明顯的差異，多項合金材料在遇到電解液后，所產生的電位與單相合金材料遇到電解液后所產生的電位也會有明顯的差異。

例如：金屬材料在熱處理的作用下會產生多種金相組織，淬火處理后，其組織排列將會分布得更加的均勻。金屬材料在經過淬火處理后這一階段具有非常明顯的耐腐蝕性，但是一旦過了這一階段，那么金屬材料的碳物質沉淀將會在增加，繼而導致金屬材料耐腐蝕性明顯下降。若金屬表面并不是非常平整的狀態，那么發生腐蝕現象的概率又會大大增加。再加上金屬材料在整個加工階段不是處于極端的受冷階段，就是在極端的受熱階段，對于非氧化性的酸性鹽類物質對金屬材料穩定又將會造成很大程度的影響，最終導致金屬材料出現不同程度的腐蝕。

2? 機械金屬材料抗腐蝕研究

若是環境存在差異，那么一旦機械金屬材料多接觸到的介質出現變化，那么金屬材料就將會出現不同的腐蝕現象。因此，筆者為了更加了解關于金屬材料的抗腐蝕速率，筆者在本次研究中將以人工加速度測試方式，結合大氣自然環境影響，已經了解到金屬抗腐蝕速率容易受到溫度、濕度以及酸堿度等因素影響。但是，為了更加清楚、深刻的了解到這一現象，筆者將通過實驗的方式對其進行進一步的論證，具體報告如下：

2.1 儀器、實驗準備

首先，在實驗開始的第一步驟，筆者將選擇合適的金屬樣品，并將金屬樣品進行相應的打磨、處理，使其最終呈現出長方形的形態。在正式開始實驗前，應當對實驗樣品表面存在的銹跡進行全面、仔細的清理，必須保證實驗樣品潔凈度。在實驗樣品準備完成后，再進行接下來的檢測工作。檢測工作開展過程中主要利用游標卡尺進行樣品外形尺寸的確定，接著將已經處理好的樣品放置在丙酮中浸泡，在保證浸泡工作完成后，在對樣品采取清理處理，在保證其干燥度的情況下，對金屬樣品進行稱重，記錄稱重數據后將其放入到玻璃器皿中，用于接下來的試驗進行。需要注意的是，在盛放金屬樣品的玻璃器皿選擇上，必須保證玻璃器皿的干燥性、密封性。

2.2 腐蝕實驗

實驗正式開始，首先選擇4份重量為30g的酸性溶液，其中每一份的酸性濃度分別是0%、30%、60%以及90%，在每一份溶液上標記好相應的濃度含量，避免出現數據失誤，影響實驗結果。接著將每一份酸性溶液轉移到箱式電阻爐中，分別調節好相應的溫度、濕度以及時間。注意在數據的設置上必須保證三項指標均存在顯著的差異性，接下來進行溫度加濕加熱抗腐蝕實驗。

如公式（1）所示，經結果計算后金屬樣品腐蝕速率確定：

Wc=（W1-W2）/S·T·D·8.76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式（1）中：W1表示的是未腐蝕樣品的質量，單位表示為g;W2代表的是已經發生腐蝕后樣品的質量，單位表示為g;其中，S代表的是樣品與介質之間的接觸面積，單位表示為m2;T代表的是腐蝕時間，單位表示為h;D為密度，單位表示為g/cm3。

在實驗開展過程中，溫度為實驗中的變量，維持36h的腐蝕實驗，在實踐期間，每4h進行數據的測量，實驗結束后將每一次的測量結果進行相應的整理得出實驗結果，詳見表1。

由表1實驗數據可知，當實驗中溫度恒定，金屬樣品所出現的腐蝕程度將會隨著酸性濃度的不斷上升而不斷的提高。隨后筆者對該現象進行詳細分析后發現，金屬樣品表面的鈍化層將會隨著實驗時間的不斷推移而出現侵蝕現象，并導致金屬樣品的內部金屬顆粒大量外露，繼而導致實驗樣品表面與溶液的接觸不斷增加，在此階段，實驗樣品的反應速度呈不斷上升狀態。

就實驗溫度作為出發點來說，實驗樣品腐蝕速率將會隨著溫度的上升而不斷的加快，實驗結果證實該現象與材料電化學反應速度有著十分密切的聯系，再加上隨著溶液內部速度的不斷加快，氧化速率不斷增加，實驗樣品的腐蝕現象也就更加的明顯。

基于上述分析得知，不同溫度條件下，金屬材料的抗腐蝕性存在一定的差異，當溫度提升到90℃以上時，金屬材料抗腐蝕效果最佳，隨著后續溫度、濕度以及酸度的不斷變化，金屬材料抗腐蝕能力將會不斷的下降。

3? 金屬材料腐蝕防護

3.1 切削加工中腐蝕防護

顯而易見，在潮濕的空氣環境下金屬材料腐蝕概率將會大大上升，由此可以得知將金屬與空氣向隔絕，可以有效達到防腐蝕效果，但是就實際情況而言，在機械設備的生產過程中，并沒有條件做到完全的隔絕，因此筆者就更加恰當的抗腐蝕措施進行分析，如下：

①內部保護：將腐蝕性能極好的合金元素加入到金屬材料中，能夠大大提高金屬材料內部的耐腐蝕能力;

②外部保護：將金屬內部與空氣進行隔絕，減少金屬材料與空氣的反應。而在隔絕措施上，可以通過在其外部刷漆、增設覆層等方式，繼而起到防護作用，最大程度上避免金屬材料出現腐蝕。

3.2 腐蝕防護措施

①在機械制造設備中，針對裸露在外的金屬零部件，可以采用外部涂漆的方式。如果在后續的使用過程中，保護層出現缺陷，那么應當立即對其進行填補處理，避免缺陷部位出現腐蝕現象。另外，如果防護劑與冷卻潤滑劑不具備相容性，兩種材料在接觸后出現腐蝕現象，那么則應當根據實際情況選擇恰當的方式改變兩種材料的狀態，使其達到相容效果，最終起到腐蝕防護作用;

②在進行金屬材料的切削處理時，金屬材料將會出現非常明顯的擾動，在此階段，保護層將會出現一定的受損。并且還會導致已經經過加工處理后的零部件產生腐蝕現象。針對于此，可以將防腐蝕劑加入到冷卻潤滑劑中，使其內部產生致密的鈍化膜，但是需要注意的是控制乳濁液濃度，將其控制在最佳范圍;

③工件在完成加工處理后，在避免工件出現腐蝕的有效措施上，可以采取一系列的外部措施，比如：噴漆、浸泡等，在工件表面形成一層完整的保護層。除此之外，通過石蠟處理，同樣能夠大大提高工件的防腐蝕效果。

4? 結語

總而言之，金屬材料作為機械制造行業中重要材料之一，金屬材料的質量高低將會在很大程度上影響機械制造企業的正常運行。而金屬材料又是屬于非常容易被腐蝕的材料之一，一旦出現腐蝕現象，金屬材料的質量將會受到非常嚴重影響。因此，在金屬抗腐蝕防護措施的實施過程中，首先機械制造企業應當明確金屬材料發生腐蝕的主要原因，并在此基礎上給出針對性的解決措施，在實際的使用過程中落實，盡可能減少金屬材料的腐蝕程度，確保金屬材料的正常使用，推動機械制造行業的發展與進步。

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