淺論金屬銹蝕的影響與防止

徐立光

（國家廣電總局無線局北京地球站，北京 102206）

1 金屬腐蝕與銹蝕

金屬腐蝕是金屬材料與環(huán)境反應(yīng)而引起材料破壞的總稱。金屬腐蝕在工業(yè)、交通、建筑和航空航天等現(xiàn)代人們生活工作的一切領(lǐng)域都顯示出了它的不可低估的重要性。引起腐蝕的環(huán)境包括液體、氣體、熔融鹽等等。

人們一般把金屬在大氣中由于氧、水分及其他物質(zhì)引起的不利變色和各種各樣的表面腐蝕稱為生銹或銹蝕。實(shí)際上金屬生銹或銹蝕也就是金屬腐蝕。

宏觀上，把腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕的典型情況是金屬和不導(dǎo)電液體（非電解質(zhì)）或干燥的氣體相互作用；或者是金屬和活性氣體介質(zhì)（如二氧化硫、硫化氫、鹵素、水蒸氣和二氧化碳等）在高溫時(shí)的化學(xué)作用。實(shí)際上單純的化學(xué)腐蝕作用是少量的，而大量存在的是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕還有其破壞性的一面，但也有有利的一面，就是利用其性能起陰極和陽極保護(hù)作用。

金屬的腐蝕和銹蝕，大多數(shù)情況下只是量的區(qū)別，一般來說腐蝕比較嚴(yán)重，銹蝕較為輕微。但有些腐蝕類型則并無明顯的銹蝕產(chǎn)物，如氫損傷、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞等。

2 金屬銹蝕的環(huán)境因素和大氣腐蝕

2.1 金屬銹蝕的主要環(huán)境因素

機(jī)械產(chǎn)品和設(shè)備在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸和使用過程中都會與周圍環(huán)境接觸，也就會使材料及產(chǎn)品在周圍環(huán)境的影響下隨著時(shí)間的推移而銹蝕甚至失效。環(huán)境因時(shí)間、地點(diǎn)等的不同而千差萬別或不斷變化，因而材料及產(chǎn)品的腐蝕形態(tài)、嚴(yán)重程度也有很大的差別。

環(huán)境就是任一時(shí)刻、任一地點(diǎn)產(chǎn)生或遇到的自然和誘發(fā)條件的綜合體，對于機(jī)械產(chǎn)品來說環(huán)境的內(nèi)容和環(huán)境因素很多，如表即為主要的環(huán)境因素（見表1）。

這里包括的環(huán)境因素主要是大氣環(huán)境因素、水性溶液環(huán)境因素、有機(jī)氣氛環(huán)境因素等。這些因素是總的環(huán)境因素的一部分，也是與金屬腐蝕關(guān)系最為密切的環(huán)境因素。

表1 主要環(huán)境因素

2.2 金屬的大氣腐蝕

（1）干的大氣腐蝕。即氧化和低溫下的腐蝕。

（2）潮的大氣腐蝕。包括中等濕度和高濕度下的腐蝕。

（3）濕的大氣腐蝕。包括雨中和戶外腐蝕。

有時(shí)為了方便，也把這三種類型籠統(tǒng)的分為“干燥大氣腐蝕”和“潮濕大氣腐蝕”。

在干燥大氣中，空氣中的氧一般在常溫特別在較高溫度時(shí)，在金屬表面上發(fā)生氧化作用而使金屬失去光澤形成氧化膜，或是在工業(yè)大氣和有機(jī)氣氛中的二氧化硫、低分子酸類等有害氣體與金屬表面直接作用產(chǎn)生化合物而受破壞。而在潮濕大氣中，則是水汽的凝結(jié)形成水膜，產(chǎn)生了對腐蝕過程的主要影響，對于干、潮、濕三種大氣腐蝕，產(chǎn)生腐蝕的主要危險(xiǎn)是后二者，這二種大氣腐蝕產(chǎn)生的必要條件如下：

（1）金屬表面有濕膜或水汽膜，統(tǒng)稱為液膜；

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（2）有腐蝕劑；

（3）金屬表面有陰極區(qū)、陽極區(qū)，即能產(chǎn)生電位差。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常按大氣成分的差別把大氣腐蝕分為普通潮氣腐蝕（潮濕大氣腐蝕）、工業(yè)大氣腐蝕和海洋大氣腐蝕。在既有潮濕大氣又具有工業(yè)大氣或海洋大氣或三種大氣特征兼而有之的條件下的大氣腐蝕最為嚴(yán)重。

金屬材料和產(chǎn)品的防銹封存技術(shù)所要面對和解決的問題，主要就是防止大氣腐蝕的問題。

2.3 金屬銹蝕的預(yù)防

金屬材料和產(chǎn)品在加工、貯存、運(yùn)輸直至使用是一個(gè)漫長的過程，期間會因各種條件環(huán)境的不同和變化在其表面產(chǎn)生銹蝕，不但影響材料和產(chǎn)品的外觀，更會因銹蝕而影響使用性能，甚至發(fā)生事故。所以必須根據(jù)要求和實(shí)際情況采取有效的預(yù)防措施，防止金屬和產(chǎn)品的銹蝕。

金屬材料和產(chǎn)品銹蝕的預(yù)防措施主要有以下幾個(gè)方面：

2.3.1 提高金屬材料的耐蝕性

①根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求選擇更加耐蝕的材料。

②通過改變材料的加工工藝，如不同的熱處理方式，提高材料的耐蝕性能。

③采取提高材料的表面光潔度等方法達(dá)到改善金屬耐蝕性的目的。

2.3.2 采用有效的金屬緩蝕劑

在金屬清洗劑、加工液、酸處理液等工序間處理材料中針對不同金屬、介質(zhì)和轉(zhuǎn)工期，加入緩蝕劑以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，避免發(fā)生銹蝕。

2.3.3 采用各種保護(hù)層

①根據(jù)要求在金屬表面施加不同的鍍層或化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。

②通過滲鍍、離子注入等工藝提高材料的耐蝕性。

③施加各種非金屬有機(jī)和無機(jī)涂層。

2.3.4 采用電化學(xué)防護(hù)

特別是對一些較大型的室內(nèi)外機(jī)械設(shè)備及裝置可采用如陰極保護(hù)等措施。

2.3.5 控制和改善環(huán)境條件

①干燥空氣封存工藝，一般將產(chǎn)品包裝內(nèi)的相對濕度控制在40%以下，可以長時(shí)間有效防止金屬的銹蝕。

②充氮封存、吸氧封存及真空處理等工藝。

③機(jī)加工廠房、庫房和設(shè)備工作場地應(yīng)有良好的通風(fēng)，更應(yīng)遠(yuǎn)離高濕度、腐蝕性介質(zhì)環(huán)境。

2.3.6 采用有效的防銹材料

這些防銹材料主要有水基防銹劑、乳化防銹劑、乳化防銹蠟、防銹油脂、氣相防銹劑、可剝性塑料和各種紙塑布基薄膜等。

[1]朱日彰等.金屬腐蝕學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

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[3]曹楚南.腐蝕電化學(xué)原理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1985.

[4]張康夫等.機(jī)電產(chǎn)品防銹、包裝手冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1990（10）.