探討金屬材料防腐能力優(yōu)化對(duì)策

王旭

【摘要】金屬元素具有很強(qiáng)的自由性，腐蝕更是一種普遍現(xiàn)象不能避免。因此，加強(qiáng)金屬腐蝕的控制，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本，提高效率非常重要。本文重點(diǎn)對(duì)金屬材料的腐蝕現(xiàn)象以及控制措施進(jìn)行分析，希望能夠提供一些借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】金屬；腐蝕；現(xiàn)象；防腐

中圖分類號(hào)：P755.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

金屬受到周圍介質(zhì)作用而出現(xiàn)損壞，就叫做金屬腐蝕。當(dāng)前，金屬材質(zhì)設(shè)備在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。金屬腐蝕現(xiàn)象也是一種非常普遍的現(xiàn)象，給行業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，也造成了很大的安全隱患。與此同時(shí)，金屬腐蝕還造成了設(shè)備使用壽命的降低，增加了企業(yè)的成本，不利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。因此，做好金屬防腐工作，提高防腐能力非常重要。

二、常見(jiàn)的金屬腐蝕現(xiàn)象

1、化學(xué)腐蝕現(xiàn)象

化學(xué)腐蝕現(xiàn)象主要是金屬表面及其介質(zhì)受到化學(xué)反應(yīng)的影響，而產(chǎn)生的一種化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。例如，將銅片放入到稀硫酸溶液內(nèi)，將產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致銅片慢慢被腐蝕消耗。在整個(gè)化學(xué)腐蝕現(xiàn)象中可以觀察到，金屬及其介質(zhì)在相互接觸時(shí)產(chǎn)生了一定的化學(xué)反應(yīng)。針對(duì)這類金屬腐蝕現(xiàn)象，可以采用噴涂法、熱浸鍍法等進(jìn)行防護(hù)，以阻止金屬及其介質(zhì)之間化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，達(dá)到提高屬防腐能力的目的。

2、電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象

電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象主要是指金屬表面于其介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生一定的微電池，并引發(fā)電化反應(yīng)，導(dǎo)致金屬受到腐蝕破壞。在整個(gè)電化反應(yīng)中，陽(yáng)極電子將失去電流及其陰極電子，與電化學(xué)基礎(chǔ)理論相符合。金屬電化學(xué)腐蝕可分為兩種，即氧腐蝕和氫腐蝕。當(dāng)金屬材料長(zhǎng)期暴露在相對(duì)潮濕的環(huán)境中時(shí)，其表面將形成一層薄薄的水膜，并與空氣中的二氧化碳產(chǎn)生溶解反應(yīng)，成為碳酸氣體。在電化學(xué)腐蝕發(fā)生時(shí)，受到氧化的金屬材料將成為原電池的一個(gè)負(fù)電子，轉(zhuǎn)移到陽(yáng)極電子上，而陽(yáng)極電子受到由水膜溶解形成的雜質(zhì)，具有良好的還原反應(yīng)，因此可形成循環(huán)性的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，對(duì)金屬材料造成嚴(yán)重破壞。

三、金屬材料的防腐措施

1、在金屬表面覆蓋保護(hù)層

（1）金屬的磷化處理:鋼鐵產(chǎn)品的油、銹去除后,釋放到磷酸鹽溶液中被浸泡,磷化膜可以在金屬表面層形成不溶于水的成分,這個(gè)過(guò)程被稱為磷酸鹽處理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色,厚度為5～20Lm,在大氣中耐腐蝕性好。該膜是一種多孔結(jié)構(gòu),具有較強(qiáng)的油漆吸附能力,如作為漆面的底部,其耐腐蝕的作用更加強(qiáng)大；

（2）金屬的氧化處理:鋼鐵產(chǎn)品通過(guò)NaOH和NAN02的混合溶液采取熱處理,并在表面形成一層藍(lán)色氧化膜(主要成分Fe3O4),為了實(shí)現(xiàn)鋼腐蝕的目的,這一過(guò)程被稱為發(fā)藍(lán)。這種氧化膜具有更大的靈活性和潤(rùn)滑性,不影響零件的精度。則精密儀器和光學(xué)儀器的零部件,如簧鋼、薄鋼板、細(xì)鐵絲等均用于發(fā)藍(lán)進(jìn)行處理;

（3）非金屬涂層:塑料涂層的金屬表面要優(yōu)于噴漆效果。其塑料覆蓋層致密光滑,具有亮麗的色彩。一并具有腐蝕和裝飾的雙重職能。搪瓷含有二氧化硅,是其含量較高的玻璃搪瓷,極具優(yōu)良的耐腐蝕性。

2、重防腐油漆涂裝防腐技術(shù)

重防腐涂料具有外形美觀、簡(jiǎn)單的涂層工藝,已被廣泛沿用至今。根據(jù)涂裝工藝的進(jìn)展,涂料的重型防腐蝕是鋼橋面防腐的重點(diǎn),在這當(dāng)中,無(wú)論是外國(guó)的名牌油漆,或是國(guó)產(chǎn)品牌的涂料,其防腐涂料的發(fā)展工藝和涂料品種都非常相似,是由多層涂層系統(tǒng)組成的,即底漆、中間漆和面漆。涂料品種都是環(huán)氧富鋅底漆,包括環(huán)氧云母氧化鐵中間漆、環(huán)氧聚氨酯或環(huán)氧各色面漆和氯化橡膠面漆等組成。在屏蔽作用中,涂料涂層把鋼鐵和腐蝕環(huán)境機(jī)械分離。在鈍化

緩蝕作用中,在油漆涂料系統(tǒng)中,第一車間底漆的油漆層粘連對(duì)鋼鈍具有鈍化緩蝕功能,殺菌作用非常微弱。在陰極保護(hù)作用中,在防腐蝕底漆中,如添加鋅粉,或富鋅底漆,為鋼鐵提供陰極保護(hù)。

3、熱噴涂防腐技術(shù)

（1）火焰噴涂:火焰噴涂是可燃?xì)怏w的燃燒作為熱源來(lái)熔化金屬絲或粉末,并霧化、吹噴在摹體表面的方式,氧氣和乙炔火焰的噴涂,是歐洲和北美的鋼鐵橋梁早期熱噴涂的防腐噴涂,并取得了良好的防腐效果;

（2）電弧噴涂:電弧噴涂防腐原理是運(yùn)用電弧噴涂設(shè)備,對(duì)于兩個(gè)帶電的的金屬絲采取加熱、熔化、霧化、噴涂所形成的反腐蝕的涂層,外加有機(jī)封閉涂層的長(zhǎng)效防腐復(fù)合涂層。

4、離子注入技術(shù)

離子注入法是在20世紀(jì)70年代產(chǎn)生的表面改性技術(shù),和電鍍、電離鍍膜、化學(xué)氣相沉積等一般的涂層技術(shù)非常不同,具有很大差異。它是用高能量的高速轟擊,以改變表面性質(zhì)的一種新技術(shù),在真空情況下,F高能離子加速注入周體表面,可以改變或操縱其表面結(jié)構(gòu),可注入基材表面獲得高度飽和固溶體、啞穩(wěn)相、非晶態(tài)和平衡合金等不同組織結(jié)構(gòu),進(jìn)而極大提高了摹體表面的耐腐蝕性。離子植入金屬(或其他材料),以提高表面的化學(xué)特性(稱為離子注入表面化學(xué)),可提高金屬表面抗氧化耐腐蝕。在離子注入技術(shù)出現(xiàn)時(shí),鋁、鎘合金表面改性已成為研究熱點(diǎn)。近年來(lái),離子注入技術(shù)已開(kāi)始被應(yīng)用到鎂合金材料中,以提高其防腐性能。

5、熱浸鍍防腐技術(shù)

作為浸涂層的金屬,是鋅、錫、鉛和鋁等熔點(diǎn)低的金屬。熱浸電鍍金屬層厚度在一些腐蝕環(huán)境下長(zhǎng)期使用,如鍍鋅、鍍鋁或其他特殊物質(zhì),或如鍍錫和鍍鉛合金產(chǎn)品,作為特殊中介防腐蝕的防腐涂料。熱浸鍍技術(shù),包括熱浸鍍錫、熱浸鍍鉛和熱浸鍍鋅。熱鍍錫用作薄鋼板和食品加工等的貯存容器;熱鍍鉻主要用于化學(xué)腐蝕和涂層電纜;熱鍍鋁主要用于鋼鐵部件抵御高溫抗氧化等。此外,伴隨采用防腐蝕涂料和控制生產(chǎn)成本越來(lái)越高,熱浸鍍正發(fā)展成為合金化鍍層技術(shù)。

6、涂層防腐

叢巍等利用納米技術(shù)對(duì)涂層防腐材料中的填料進(jìn)行了改性，涂層的綜合性能得到了較大的提高，在增加涂層的機(jī)械強(qiáng)度、硬度、附著力，提高耐老化性和耐候性等方面有顯著的作用。李遠(yuǎn)利等研制的液態(tài)聚氨酯防腐涂料性能優(yōu)越，能夠滿足任何地質(zhì)狀況輸送條件及環(huán)境腐蝕的要求，施工性能好。涂層硬度高達(dá)HS(D)80～86，具有優(yōu)異的耐磨性能，耐劃傷耐拖拉性能好，有一定韌性抗陰極剝離性能。黃微波等深入的研究了近年來(lái)興起的高性能重防腐涂料-聚脲涂層(簡(jiǎn)稱SPUA)，為雙組分。該涂層的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境無(wú)污染、無(wú)溶劑，其固化的速度快，環(huán)境濕度和溫度對(duì)涂層的影響很?。荒椥詢?yōu)良，同時(shí)在強(qiáng)度、耐侯性、熱穩(wěn)定性等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，長(zhǎng)期在戶外使用該涂層發(fā)現(xiàn)其不開(kāi)裂、不脫落，附著力好，因此具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

7、表面防腐保護(hù)膜

防腐保護(hù)層主要是在金屬表面上設(shè)置一層具有防腐特性的保護(hù)膜，以避免金屬材料受到腐蝕破壞。其主要分為三種形式，即氧化處理、磷化處理及塑料涂層，具體如下：

（1）氧化處理。例如，將鋼鐵材料放入到NaOH與NAN02混合而成的溶液中，并對(duì)其進(jìn)行熱處理，使其表面覆蓋有一層薄薄的氧化膜，以達(dá)到提高鋼鐵材料防腐能力的目的。通過(guò)這種氧化處理技術(shù)，不僅能夠?qū)饘俨牧掀鸬搅己玫姆栏饔?，同時(shí)能夠?qū)饘僭O(shè)備性能和精確度不會(huì)造成影響，精密度較高儀器金屬零部件中應(yīng)用較為廣泛，例如細(xì)鐵絲、彈簧鋼等。

（2）磷化處理。例如，將鋼鐵材料上存在的油垢、鐵銹清除干凈后，并放入到磷酸鹽溶液內(nèi)進(jìn)行浸泡，并形成一層磷化膜，而磷化膜能夠在金屬材料的表面產(chǎn)生一種難溶于水的特殊成分，對(duì)金屬材料進(jìn)行有效防護(hù)。磷化膜通常呈現(xiàn)為黑灰色或者暗灰色，厚5～20μm，在空氣環(huán)境中的耐腐蝕性較高。同時(shí)磷化膜具有多孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)油漆的吸附性較強(qiáng)，使其耐腐蝕能力得到有效提升。

（3）塑料涂層。在金屬材料表面防腐上，塑料涂層與噴漆層相比，不僅能夠?qū)饘俨牧媳砻嫫鸬搅己玫姆栏饔?，同時(shí)能夠使涂層表明呈現(xiàn)出光滑亮澤的色彩，能夠起到防腐與裝飾雙重效果。

八、結(jié)束語(yǔ)

總之，金屬腐蝕所造成的危害是巨大的，而且這種現(xiàn)象也是普遍的，只要有金屬的地方都會(huì)存在金屬腐蝕的問(wèn)題。同過(guò)本文論述，我們對(duì)提高金屬防腐措施有一定的了解，對(duì)于指導(dǎo)金屬防腐實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)性。盡管當(dāng)前我國(guó)金屬腐蝕處理技術(shù)有了很快的進(jìn)步，但是與國(guó)際先進(jìn)水平還存在一定的差距，需要不斷完善。只要我們堅(jiān)定信心，不斷刻苦鉆研，就一定能夠使金屬防腐技術(shù)實(shí)現(xiàn)更大的突破。

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