探討金屬材料防腐能力優(yōu)化對(duì)策

鄭 玲

（達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系，四川 達(dá)州 635001）

金屬腐蝕主要是金屬表面及其周圍介質(zhì)受到化學(xué)反應(yīng)或者電化學(xué)反應(yīng)的影響，而形成的一種金屬破壞現(xiàn)象。有關(guān)資料顯示，全球每年大約有1億噸金屬材料由于腐蝕而報(bào)廢，給金屬行業(yè)帶了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)金屬材料受到腐蝕后，將對(duì)金屬設(shè)備運(yùn)行性能造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致各種設(shè)備故障現(xiàn)象的產(chǎn)生，大大縮短了金屬設(shè)備使用壽命，同時(shí)對(duì)人們生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，做好金屬材料防腐工作，提高金屬防腐能力非常重要。

1 常見的金屬腐蝕現(xiàn)象

1.1 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)到提高了金屬防腐能力的目的。

1.2 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。

2 金屬材料防腐能力優(yōu)化對(duì)策

2.1 油漆防腐涂裝層

隨著油漆涂裝技術(shù)的不斷發(fā)展，油漆涂裝成為了金屬材料提高防腐能力的重要手段之一。油漆防腐涂裝層主要是由多個(gè)涂層組合而成的，即面漆、間漆及底漆。油漆防腐涂裝層所采用的涂料主要以環(huán)氧富鋅型底漆為主，其主要由氯化橡膠型面漆、環(huán)氧云母氧化鐵型間漆及環(huán)氧聚氨酯等材料組成。在金屬材料屏蔽方面，涂裝層能夠?qū)⒔饘俨牧吓c腐蝕環(huán)境有效分離；在金屬材料鈍化緩蝕方面，涂裝層底漆能夠?qū)饘俨牧掀鸬搅己玫拟g化和緩蝕的作用；在金屬材料陰極保護(hù)方面，通過在涂裝層內(nèi)增加含鋅底漆，能夠提高金屬材料陰極保護(hù)效果。

2.2 電化學(xué)保護(hù)技術(shù)

電化學(xué)保護(hù)技術(shù)主要是按照電化學(xué)應(yīng)用原理，對(duì)金屬材料采取有效的保護(hù)措施，并成為金屬材料中具有腐蝕特性的電池陰極，以減輕或者避免金屬材料受到嚴(yán)重腐蝕。其主要采用外加電流和陽(yáng)極保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，具體操作如下：①外加電流。主要是將金屬材料和附加電極當(dāng)做電池兩極，并讓金屬材料作為電池陰極進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)在外部增加直流電情況下，使金屬材料得到陰極保護(hù)，能夠有效避免水和土壤對(duì)金屬材料或者金屬設(shè)備的腐蝕，有效保證了金屬材料和金屬設(shè)備的使用安全性。②陽(yáng)極保護(hù)。主要是采用比金屬材料極電勢(shì)還要低的合金作為陽(yáng)極，并將其牢牢固定于金屬材料上方，并形成相應(yīng)的腐蝕電極，而這時(shí)金屬材料將被作為陰極進(jìn)行保護(hù)。這是一種以犧牲陽(yáng)極，而使金屬材料獲得陰極保護(hù)的防腐措施。陽(yáng)極保護(hù)過程中所采用的材料主要有鋅、鋁及合金等，其在經(jīng)常受到河水、土壤、海水腐蝕的金屬材料或金屬設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛，如石油管道、貯油罐、船殼等。

2.3 熱浸鍍層防腐措施

熱浸鍍層防腐措施主要針對(duì)的是鋁、錫、鉛、鋅等熔點(diǎn)相對(duì)較低的金屬，其熱浸鍍所形成的防腐層，具有良好的腐蝕效果，并能夠使金屬材料長(zhǎng)期在腐蝕環(huán)境中正常使用。其以將鍍錫、鍍鉛、鍍鋁、鍍鋅等作為防腐涂料，并通過熱浸鍍技術(shù)進(jìn)行加工，最終形成防腐保護(hù)層，對(duì)金屬材料進(jìn)行有效的防護(hù)。常見的熱浸鍍技術(shù)主要有熱浸鍍鉻、熱浸鍍鋁及熱浸鍍錫等，其中熱鍍鉻技術(shù)主要應(yīng)用于金屬化學(xué)腐蝕和涂層防護(hù)方面，熱鍍鋁技術(shù)主要應(yīng)用于鋼鐵材料抗氧化防腐方面，而熱鍍錫技術(shù)則引用于鋼板金屬設(shè)備防腐方面。

2.4 電弧與火焰噴涂防腐

電弧噴涂防腐與火焰噴涂防腐都屬于熱噴防腐技術(shù)，能夠在金屬表面形成一層防腐性較強(qiáng)噴涂層，能夠?qū)饘俨牧掀鸬搅己玫姆雷o(hù)效果。①電弧噴涂防腐。主要采用電弧噴涂?jī)x器，將其內(nèi)部?jī)蓷l帶電金屬絲進(jìn)行加熱處理、溶解霧化及噴涂，以形成防腐性涂層，并在其外部增加一層封閉涂層，以組合成復(fù)合性防腐涂層，以延長(zhǎng)其防腐時(shí)間。②火焰噴涂防腐。主要以可燃性氣體產(chǎn)生的燃燒作用作為主要熱源，對(duì)金屬絲或者金屬粉末進(jìn)行熔化，并通過霧化和吹噴方式，以完成金屬材料火焰噴涂，形成防腐噴涂層，對(duì)金屬材料進(jìn)行有效防護(hù)。

2.5 離子植入防腐措施

離子植入是一種金屬表面改性防腐技術(shù)，其主要通過高能量進(jìn)行高速轟擊，以使金屬表面性質(zhì)發(fā)生改變。當(dāng)金屬材料處于真空狀態(tài)時(shí)，將高能量離子高速植入到金屬表面，能夠使其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，并形成各種不同的組織結(jié)構(gòu)，如平衡合金、啞穩(wěn)相及非晶態(tài)等，大大提高了金屬材料表面防腐能力。當(dāng)離子以高速植入到金屬材料上時(shí)，其表面具有的特學(xué)特性將有所增強(qiáng)，而使其表面氧化腐蝕抵抗能力將得到有效的提高。近幾年來，離子植入防腐技術(shù)在鋁合金、鎂合金、鎘合金等材料中得到廣泛應(yīng)用，并有效提高了這些材料的防腐能力。

2.6 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饔茫瑫r(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5～20 μm，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。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)階段金屬材料存在的腐蝕現(xiàn)象，必須做好金屬材料防腐工作，以提高金屬材料的防腐能力，延長(zhǎng)金屬設(shè)備的使用壽命，避免金屬腐蝕安全問題的產(chǎn)生，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失。通過研究表明，表面涂料、電鍍、離子注入、電化學(xué)等防腐方法，能夠有效提高金屬材料的防腐能力。但是從本質(zhì)上來看，并不能徹底解決我國(guó)金屬材料存在的腐蝕問題，必須不斷研發(fā)耐腐蝕性的防護(hù)材料，才能為金屬材料行業(yè)創(chuàng)造更大的效益。

[1]韓寶庭.金屬的腐蝕與防腐蝕[J].職業(yè)，2009（11）：90－92.

[2]李潤(rùn)生.金屬腐蝕與防護(hù)[J].表面工程資訊，2010（04）：65－67.