金屬的腐蝕與防護(hù)

韓立榮

（山西華圣鋁業(yè)有限公司，山西 永濟(jì) 014000）

在金屬使用過(guò)程中，腐蝕現(xiàn)象會(huì)直接影響到有關(guān)金屬器件以及金屬設(shè)備的使用壽命，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)威脅。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，由于金屬腐蝕引起的經(jīng)濟(jì)損失占整個(gè)國(guó)民生產(chǎn)總值的百分之三到百分之四，基于此，研究金屬的腐蝕原理以及針對(duì)金屬腐蝕的防護(hù)措施勢(shì)在必行，只有這樣才能有效延長(zhǎng)金屬的使用壽命，為人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)保障。本文主要內(nèi)容研究了金屬的服飾與防護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 金屬腐蝕的概述

1.1 金屬腐蝕的概念以及類型

所謂為金屬腐蝕指代的是金屬在使用環(huán)境中，由于與環(huán)境中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致金屬表面發(fā)生破壞，此種現(xiàn)象被稱為金屬腐蝕現(xiàn)象。造成金屬腐蝕現(xiàn)象最根本的原因在于金屬熱力學(xué)的穩(wěn)定性，具體而言，就是金屬原子在使用過(guò)程中，由于自由度過(guò)高，導(dǎo)致在一定條件下，金屬單質(zhì)會(huì)產(chǎn)生變化，最終產(chǎn)生金屬腐蝕現(xiàn)象[1]。在日常生活中，導(dǎo)致金屬腐蝕現(xiàn)象最主要原因在于化學(xué)作用以及電化學(xué)作用，但是不排除物理作用以及生物作用等也會(huì)是金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。由單純的物理原因造成金屬腐蝕現(xiàn)象的屬于極少數(shù)案例，由于單純的機(jī)械作用導(dǎo)致金屬腐蝕的現(xiàn)象根本不屬于金屬腐蝕的范疇之內(nèi)，基于此，我們也可以認(rèn)為導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的通常只有化學(xué)反應(yīng)以及電化學(xué)反應(yīng)。

金屬的化學(xué)腐蝕指代的是金屬在使用過(guò)程中，金屬原子與使用環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)發(fā)生了非電解質(zhì)的作用之后，進(jìn)行了氧化還原反應(yīng)，例如，金屬在原油中發(fā)生了腐蝕現(xiàn)象等。電化學(xué)腐蝕指代的是金屬在使用過(guò)程中與電解質(zhì)進(jìn)行接觸后，電解質(zhì)溶液與金屬設(shè)備等有關(guān)物品發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，最終造成了吸氫腐蝕等現(xiàn)象，例如碳鋼與水等物質(zhì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，最終變成鐵銹。

1.2 金屬腐蝕的危害

當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象之后，金屬設(shè)備以及相關(guān)器件自身的強(qiáng)度以及機(jī)械性能會(huì)有所降低，使得金屬材料的使用壽命縮短，甚至?xí)苯釉斐山饘俨牧蠠o(wú)效，最終使使用者產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示我國(guó)在2018年期間，僅僅由于金屬腐蝕現(xiàn)象引起的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)兩萬(wàn)億[2]。在全球范圍內(nèi)，由于金屬腐蝕現(xiàn)象而引起經(jīng)濟(jì)損失數(shù)目難以預(yù)計(jì)，除此之外，由于金屬腐蝕現(xiàn)象引起的損失還有回收金屬使所消耗的人力物力資源以及對(duì)腐蝕金屬進(jìn)行重新冶煉時(shí)所消耗的能源。金屬腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生還有可能會(huì)導(dǎo)致水資源以及土地資源發(fā)生污染現(xiàn)象，程度較輕的情況下會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，程度重的情況下會(huì)直接給人民的生命安全帶來(lái)隱患。因此，對(duì)于金屬腐蝕的研究以及防護(hù)具有十分重要的意義。

1.3 金屬腐蝕的分類

造成金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的原因多種多樣，涉及到環(huán)境問(wèn)題以及金屬自身形態(tài)問(wèn)題等等，以下內(nèi)容將根據(jù)金屬腐蝕的原因以及現(xiàn)象進(jìn)行分類。

1.3.1 按照金屬腐蝕環(huán)境分類

濕蝕：所謂的濕蝕現(xiàn)象，指代的是金屬受到化學(xué)藥品的影響以及大氣的影響等發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

干蝕:指代的是金屬產(chǎn)生硫腐蝕以及氫腐蝕等類型

微生物腐蝕：例如金屬發(fā)生藻類腐蝕現(xiàn)象以及真菌腐蝕現(xiàn)象等等。

1.3.2 按照形態(tài)分類

全面腐蝕：所謂的全面腐蝕指代的是均勻腐蝕，此種腐蝕現(xiàn)象通常會(huì)遍布金屬整個(gè)表面，在全面腐蝕現(xiàn)象中，金屬物質(zhì)發(fā)生的還原現(xiàn)象以及金屬陽(yáng)極發(fā)生的溶解現(xiàn)象區(qū)域都較小，并且金屬陽(yáng)極發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的區(qū)域隨機(jī)變化，這就是的腐蝕情況較輕，并且對(duì)于金屬器件以及金屬設(shè)備所產(chǎn)生的危害較小[3]。

局部腐蝕：所謂的局部腐蝕現(xiàn)象指代的是金屬器件或者金屬設(shè)備發(fā)生非均勻腐蝕，指代的是腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在金屬的某個(gè)局部地位，在金屬發(fā)生局部腐蝕現(xiàn)象過(guò)程中，陰陽(yáng)兩極的區(qū)域通常是分開(kāi)的，并且金屬陰極區(qū)域比陽(yáng)極區(qū)域較大?；诖耍诮饘倬植扛g較為嚴(yán)重的情況下，金屬位置腐蝕強(qiáng)度較大。在我國(guó)化工行業(yè)中，金屬設(shè)備產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象百分之七十以上的現(xiàn)象都是局部腐蝕。局部腐蝕相較于均勻腐蝕而言危害性更大。

局部腐蝕的類型主要包括以下幾方面：第一方面，點(diǎn)蝕現(xiàn)象，此現(xiàn)象通常產(chǎn)生的現(xiàn)象為點(diǎn)狀或者空穴類的小面積腐蝕，但是卻是一種高強(qiáng)度的腐蝕形態(tài)。產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象的孔大小不等，但是點(diǎn)蝕現(xiàn)象很有可能造成金屬器件或者金屬設(shè)備發(fā)生穿孔現(xiàn)象。產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象的情況主要發(fā)生在有保護(hù)膜的金屬上以及便面存在有鈍化膜的金屬設(shè)備器件上。第二方面，晶間腐蝕，所謂的晶間腐蝕指代的是腐蝕現(xiàn)象沿著合金設(shè)備的晶界區(qū)發(fā)展，但是此腐蝕現(xiàn)象只能通過(guò)顯微鏡才能看出，通過(guò)肉眼無(wú)法察覺(jué)此腐蝕相信愛(ài)那個(gè)，此種腐蝕現(xiàn)象所帶來(lái)的危害較大，會(huì)直接造成金屬設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)建產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，尤其是不銹鋼等設(shè)備極易受到此類腐蝕現(xiàn)象的侵害[4]。第三方面，，縫隙腐蝕，產(chǎn)生此情況最根本的原因在于金屬器件或設(shè)備的表面存在有縫隙，進(jìn)而使得金屬腐蝕的有關(guān)物質(zhì)不易進(jìn)行遷移，最終導(dǎo)致金屬器件的表面發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。第四方面：沖刷腐蝕，所謂的沖刷腐蝕指代的是磨損腐蝕，由于在金屬的使用環(huán)境中，經(jīng)常接觸的溶液中含有研磨作用的固體顆粒，長(zhǎng)此以往，可以伴隨溶液的流動(dòng)使得金屬器件以及設(shè)備受到破壞，最終發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，這種腐蝕現(xiàn)象可以為局部腐蝕也可以為全面腐蝕。

2 金屬材料的腐蝕防護(hù)措施

2.1 對(duì)金屬材料進(jìn)行合理選擇

想要對(duì)金屬器件以及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行有效防腐蝕措施，首先要對(duì)其材料進(jìn)行合理選擇，在對(duì)金屬材料進(jìn)行使用前，用該對(duì)金屬材料的使用環(huán)境以及相關(guān)腐蝕因素進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)調(diào)查結(jié)果選擇合適的金屬材料。除此之外，相關(guān)人員可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)模擬相關(guān)環(huán)境，對(duì)金屬材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)研究結(jié)果對(duì)金屬的使用情況以及材料的選擇進(jìn)行總結(jié)分析。此外，在選擇金屬材料過(guò)程中，通常從金屬材料的經(jīng)濟(jì)性以及耐腐蝕性選擇不同層次的合金，例如鈦合金等等。

2.2 改善金屬材料的構(gòu)成

在我國(guó)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的情況下，制造工藝的技術(shù)水平也在不斷上升，因此，我們可以針對(duì)不同的金屬材料對(duì)其優(yōu)化，在原有的金屬材料上適當(dāng)添加相關(guān)元素，對(duì)金屬材料的使用性能進(jìn)行提高，最終使金屬材料的耐腐蝕性提高，或者延緩金屬的腐蝕程度。例如在普通的碳鋼材料中加入鉻等元素，使其的耐腐蝕性得以增強(qiáng)[5]。

2.3 改善金屬使用環(huán)境

想要對(duì)金屬腐蝕情況進(jìn)行有效改善，首先要對(duì)金屬的使用環(huán)境進(jìn)行改善，例如，改善導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的介質(zhì)濃度，以及減少腐蝕介質(zhì)中的氧，控制技術(shù)環(huán)境的溫度等等，以上措施對(duì)于改善金屬腐蝕現(xiàn)象都有著十分明顯的改善作用，除此之外，還可以對(duì)導(dǎo)致金屬發(fā)生腐蝕的腐蝕介質(zhì)，采取添加降低腐蝕速率的物質(zhì)，例如緩蝕劑，來(lái)防止金屬腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬在人們的日常生活中扮演著十分重要的角色，金屬的腐蝕防治研究也是當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)工作者的主要研究?jī)?nèi)容。目前，隨著對(duì)金屬材料腐蝕工作的深入研究，金屬材料防腐技術(shù)與工藝已取得了一定的成效，但部分具備強(qiáng)抗腐蝕能力的新材料由于成本原因在推廣使用過(guò)程中受到限制，一些防腐工藝方法也面臨危害環(huán)境、工藝成本高、操作條件復(fù)雜等問(wèn)題。因此，進(jìn)一步開(kāi)展金屬材料的腐蝕防護(hù)措施研究具仍有重要研究?jī)r(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。