金屬材料及其防腐措施分析

摘 要：近年來金屬材料的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在金屬材料應(yīng)用過程中，需要對(duì)腐蝕問題給予充分重視，針對(duì)金屬材料的腐蝕機(jī)理，采取切實(shí)可行的防腐措施，從而提高金屬材料的使用壽命，確保其機(jī)械性能的有效發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：金屬材料；腐蝕；防腐措施

在當(dāng)前許多領(lǐng)域中都會(huì)應(yīng)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(xiàn)象十分常見，而這種腐蝕會(huì)對(duì)金屬材料造成較大的損害，影響材料性能的發(fā)揮，因此需要做好金屬材料的防腐工作，更好的發(fā)揮出金屬材料的性能，確保其使用壽命的延長(zhǎng)。

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(gòu)成，并具備金屬特性的材料，日常我們所應(yīng)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(jī)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(jī)械零件加工制造過程中在冷、熱加工條件下所表現(xiàn)出來的性能，工藝性能直接關(guān)系到其在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力。但由于金屬材料加工時(shí)所處條件不同，這也使其工藝性能會(huì)存在一定的差異。金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的性能即是其使用性能，使用性能的好壞直接關(guān)系到金屬材料的使用范圍和使用壽命。

機(jī)械制造業(yè)中所使用的機(jī)械零件多為金屬材料，其使用條件多處于常溫、常壓及非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中，而且在使用過程中需要承受不同的荷載，當(dāng)荷載作用于金屬材料上時(shí)，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(jī)械性能，這也是金屬材料設(shè)計(jì)過程中的重要依據(jù)，在具體設(shè)計(jì)過程中或是選材時(shí)，需要針對(duì)外加載荷性質(zhì)來選擇適宜的金屬材料機(jī)械性能，如強(qiáng)度、塑性等。外加載何性質(zhì)不同情況下對(duì)金屬材料的強(qiáng)度和塑性也具有不同的要求。

2 金屬材料的腐蝕

當(dāng)金屬材料與周圍介質(zhì)發(fā)生接觸時(shí)，避免不了會(huì)發(fā)生化學(xué)或是電化學(xué)反應(yīng)，從而造成金屬材料的腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，一旦金屬材料出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)跑、冒、滴、漏及污染環(huán)境等問題發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)功能通過事故，造成資源和能源的極大浪費(fèi)。當(dāng)前金屬材料腐蝕主要以化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕為主，但不管發(fā)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(huì)被氧化，從而轉(zhuǎn)化為金屬陽離子。

2.1 化學(xué)腐蝕

當(dāng)金屬材料與非電解質(zhì)發(fā)生接觸時(shí)，會(huì)直接引化化學(xué)作用，這是一種純氧化和還原的純化學(xué)反應(yīng)，腐蝕介質(zhì)會(huì)與金屬表面的原子直接發(fā)生反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物，整個(gè)過程中沒有電流產(chǎn)生，與化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律相符合，這種腐蝕被稱為化學(xué)腐蝕。

2.2 電化學(xué)腐蝕

當(dāng)電解質(zhì)溶液作用于金屬表面時(shí)所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中陽極會(huì)失去電子，陰極獲得電子，整個(gè)過程中遵循電化學(xué)的基本規(guī)律，當(dāng)電解質(zhì)溶液酸堿度不同時(shí)，這種電化學(xué)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(jī)械設(shè)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(duì)環(huán)境因素及腐蝕因素進(jìn)行充分了解，并對(duì)相關(guān)資料數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究，針對(duì)實(shí)際條件來開展模擬試驗(yàn)，從而為選材獲得可靠的數(shù)據(jù)，還要對(duì)材料的耐蝕性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)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(duì)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(qiáng)。

3.2 形成保護(hù)層

可以對(duì)金屬材料或是金屬制品表面采取有效的防護(hù)層，有效的隔開金屬表面下外界的介質(zhì)，避免兩者之間發(fā)生反應(yīng)，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(hù)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(kuò)散滲鍍

通過熱擴(kuò)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(qiáng)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(guī)定溫度下，將待鍍件置于其中保持一定時(shí)間，這樣滲入金屬與基體金屬之間互相擴(kuò)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(jù)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(hù)性覆蓋層。這種方法在高熔點(diǎn)金屬及難溶材料中較為常用，同時(shí)在大面積工件及修復(fù)工作也會(huì)采用噴鍍的方法，具體噴鍍時(shí)通常會(huì)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(hù)層與基體金屬之間結(jié)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(jié)晶，形成電鍍層。電鍍技術(shù)應(yīng)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(hù)技術(shù)。近來離子注入和激光非晶態(tài)表面處理等新技術(shù)也在迅速發(fā)展。

3.2.4 其他

為了提高制品的耐蝕性和裝飾性，會(huì)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(xué)轉(zhuǎn)化膜，在特定化學(xué)溶液中對(duì)工件進(jìn)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(huì)采用暫時(shí)性防護(hù)劑、介質(zhì)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(shí)性防護(hù)劑是在金屬制品運(yùn)輸和貯存時(shí)使用，能夠防銹并在使用前去除掉。環(huán)境（介質(zhì)）處理改變起腐蝕作用的介質(zhì)的性質(zhì)，以防止或減輕介質(zhì)對(duì)金屬制品或設(shè)備的腐蝕。這種方法只能在有腐蝕性的介質(zhì)的體積有限的條件下使用，除去或減少介質(zhì)中的有害組分。

添加緩蝕劑是在腐蝕介質(zhì)中加入少量能顯著降低腐蝕速度的物質(zhì)，不同的緩蝕劑雖然化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，但在酸性介質(zhì)中的緩蝕率都相當(dāng)大。緩蝕劑的使用效果同腐蝕介質(zhì)的各種參數(shù)和條件有密切的關(guān)系，使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格選擇。一些緩蝕劑有毒，不能用于與制備食品有關(guān)的介質(zhì)中。此外，氣相緩蝕劑（如防銹紙等）也廣泛用來防止大氣對(duì)金屬制品的腐蝕。

4 結(jié)束語

近年來，隨著對(duì)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(shí)際防腐工作中進(jìn)行應(yīng)用，有效的降低了金屬材料腐蝕的損失。當(dāng)前現(xiàn)代腐蝕科學(xué)發(fā)展速度較快，一些新的防腐蝕技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，這對(duì)我國腐蝕知識(shí)的普及起到了有效的促進(jìn)作用，各種防腐蝕技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用，這對(duì)金屬材料使用壽命的增強(qiáng)起到了重要作用，而且有效的實(shí)現(xiàn)了對(duì)資源的保護(hù)，減少了污染和災(zāi)害隱患，無論是在社會(huì)效益、環(huán)境效益還是經(jīng)濟(jì)效益方面都取得了顯著的成效。

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