環(huán)保金屬耐腐蝕處理液及其制備方法概述

李萌

摘 要 本文主要分析和研究環(huán)保型金屬的耐腐蝕處理方法，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)從業(yè)人員有專業(yè)上的幫助。

關(guān)鍵詞 環(huán)保金屬;耐腐蝕處理液;制備方法

1金屬腐蝕的分類

金屬腐蝕主要是一個(gè)化學(xué)過程。通常，金屬的腐蝕過程主要受兩類影響：分別是化學(xué)機(jī)理和電化學(xué)機(jī)理。化學(xué)腐蝕基于異質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理，其中金屬直接與試劑分子（例如氧氣，水和酸）相互作用。金屬的電子通過氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)從金屬上轉(zhuǎn)移，這個(gè)過程免去了共軛電化學(xué)反應(yīng)，電子的轉(zhuǎn)移能夠更加快捷。比如，金屬和其他不導(dǎo)電的液體進(jìn)行相互作用造成了金屬的腐蝕，影響了金屬的特性。造成金屬化學(xué)腐蝕的主要原因是氣體的腐蝕作用，也就是平常常見的氧化作用，或者是金屬和例如二氧化硫，硫化氫等反應(yīng)性氣體介質(zhì)在一定溫度條件下產(chǎn)生的化學(xué)作用。電化學(xué)反應(yīng)是平常最常見腐蝕作用，大多數(shù)金屬都會受到腐蝕作用的影響。自然條件下，金屬會受到海水，土壤，地下水淹沒覆蓋，或者接觸潮濕的空氣，酸雨等。在金屬破壞的整個(gè)過程中，具有電子轉(zhuǎn)移的腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕[1]。

2金屬腐蝕造成的危害

腐蝕可以說是蔓延到了很多領(lǐng)域的方方面面，對于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面都會造成無法估量的巨大損失。最重要的損失就是對于機(jī)械設(shè)備零部件的腐蝕作用。各種腐蝕機(jī)器或其零件的總成本。進(jìn)行交換工作所需的各種運(yùn)輸管道、金屬屋頂以及消耗的各種人力物力產(chǎn)生的成本損耗。據(jù)估計(jì)，全世界每年被腐蝕破壞的金屬總量高達(dá)上億噸，占世界金屬總產(chǎn)量的很大一部分。在現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)社會中，各類金屬都具有廣泛的應(yīng)用，與之相對應(yīng)的是金屬的腐蝕問題也越發(fā)嚴(yán)重。數(shù)十年來，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷催生著金屬的巨大需求，20世紀(jì)80年代的金屬腐蝕量比40年代增長了將近100倍。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，由于腐蝕而導(dǎo)致的各種金屬設(shè)備的全球消耗量超過了金屬年總產(chǎn)量的30%。同時(shí)，還有更多的間接的損失也是難以估量的。例如，由金屬部件損壞引起的損失要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由金屬材料破壞引起的損失;在很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家，每年因金屬腐蝕造成的損失甚至占到國民生產(chǎn)總值的一部分[2]。我國由各種金屬腐蝕造成的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失可能高達(dá)上百億。比如，金屬部件的服飾問題造成了大量機(jī)械設(shè)備的損壞，難以繼續(xù)加以利用，并且維修的成本也非常巨大。這一現(xiàn)象在工業(yè)國中尤為明顯，每年因?yàn)榻饘俑g問題造成的經(jīng)濟(jì)損失都是一個(gè)巨額的天文數(shù)字，是國家工業(yè)體系難以承受的損失。

3金屬預(yù)處理

在機(jī)械加工和運(yùn)輸?shù)母鞣N過程中，金屬的表面不可避免地會發(fā)生腐蝕以及油污和污染物等問題，因此需要做好表面清潔。

金屬加工表面的類型不同，根據(jù)其性能可分為三類：溶劑清潔，機(jī)械清潔和化學(xué)清潔。根據(jù)具有不同氧化程度的金屬表面，必須采用不同的處理方法。例如，可以使用用于薄氧化物層的溶劑，機(jī)械處理和化學(xué)處理，或者可以直接使用化學(xué)物質(zhì)。對于重度氧化的金屬表面，由于使用直接溶劑清潔和化學(xué)處理時(shí)的氧化層很厚，不僅不能有效地處理氧化膜，還浪費(fèi)了很多清潔劑和化學(xué)藥品，因此最好先使用機(jī)械方法。

溶劑清洗是用溶劑清洗金屬表面的一種處理方法。通過這種方法，可以有效地去除工件表面上的油漬，雜質(zhì)和氧化物層，從而使工件表面清潔。清潔溶劑后，金屬表面非?；顫?，更容易受到灰塵和濕氣的污染。為了提高工件的耐腐蝕性，應(yīng)使用噴涂，噴涂等表面對工件進(jìn)行平滑處理。

機(jī)械操作可有效去除金屬零件上的鐵銹，焊渣和氧化物沉積，降低焊接張力，提高不銹鋼涂層與金屬基材的黏合強(qiáng)度，并提高金屬零件的防腐性能。

化學(xué)處理包括磷酸鹽處理，鉻酸鹽處理，陽極氧化等?；瘜W(xué)藥品（液體）用于去除金屬表面的氧化物和污染物，形成保護(hù)膜，使金屬表面保持清潔和光滑。具有加工工件效率高，經(jīng)濟(jì)，質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn)。

金屬表面清洗工藝可以滿足人們對金屬零件的耐腐蝕，耐磨性，裝飾和表面粗糙度的需求，在金屬零件制造業(yè)的發(fā)展中起著重要的作用。

4金屬表面處理工藝

4.1 磷化工藝

磷化處理具有許多優(yōu)點(diǎn)。磷化膜具有良好的吸附能力，并且該膜具有微孔結(jié)構(gòu)能夠緊密結(jié)合油墨和印版;電泳漆可與磷酸鹽底材牢固結(jié)合，其防腐性能極佳。廢物處理過程非常復(fù)雜困難。其中含有大量有害的重金屬離子，例如鋅，鎳和錳等。在環(huán)保節(jié)能的壓力下，磷化工藝正面臨越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，將逐漸被涂裝行業(yè)中的其他新工藝所取代[3]。

4.2 陶化工藝

陶化工藝是近年來開發(fā)的一種用于處理金屬表面的新穎工藝，它使用鋯鹽在金屬表面上沉積晶體從而形成納米級別的致密陶瓷膜。在處理過程中幾乎沒有沉淀和固體殘留物，并且該工藝可用以處理很多種類的金屬基材。陶化過程中形成的陶瓷膜的顏色取決于材料的pH值，處理時(shí)間和試劑濃度等。不同的條件會顯示出金屬基板的不同顏色，這更容易與金屬基板的顏色區(qū)分。金屬表面陶化工藝可以節(jié)省磷化工藝中的表面適應(yīng)過程，減少預(yù)處理過程中化學(xué)品的消耗，并節(jié)省加工時(shí)間。

沉淀的鋯酸鹽水合物在金屬表面上形成膜狀物質(zhì)。該膜使用[Zr]作為膜的晶核，以不斷積累鋯酸鹽來擴(kuò)大晶核并形成晶粒。許多晶粒堆積在金屬表面上并形成納米陶瓷膜。陶化工藝和硅烷化工藝之間有很多相同的地方，它們都不含重金屬，磷酸鹽或其他污染物，幾乎沒有殘留物，不需要表面適應(yīng)，加工時(shí)間短，從而提高了生產(chǎn)效率，并且在降低成本，節(jié)能減排方面具有顯著優(yōu)勢。與此同時(shí)，它也可以用于處理各種各樣的材料。

5結(jié)束語

環(huán)保金屬通常被用于現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的很多領(lǐng)域。為了防止對環(huán)保金屬的腐蝕，腐蝕防護(hù)技術(shù)會使得金屬表面形成鈍化膜，從而造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，并且對人體造成嚴(yán)重的破壞。世界各國都有限制或禁止使用鉻酸鹽鈍化技術(shù)的準(zhǔn)則和法規(guī)，并要求使用環(huán)保的腐蝕防護(hù)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 敖璘琳.電解槽乳突板電鍍鎳合金工藝及中試研究[D].湖南大學(xué)，2017.

[2] 胡巧玲.碳鋼表面硅烷雜化涂層的制備及性能研究[D].武漢理工大學(xué)，2014.

[3] 李鵬.噴涂陶瓷涂層316L不銹鋼的耐熔鋅腐蝕性能[D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2013.