機(jī)械加工中金屬材料腐蝕與防護(hù)措施

李永峰

河南省鼎瑞建工集團(tuán)有限公司 河南新鄉(xiāng) 453400

1 金屬材料腐蝕實(shí)驗(yàn)分類

1.1 戶外暴露腐蝕試驗(yàn)

作為常規(guī)研究方法，戶外暴露腐蝕試驗(yàn)更真實(shí)且可信，通過直接將金屬材料在大氣環(huán)境中暴露，然后觀察并記錄其腐蝕情況，然而其劣勢(shì)也較明顯，更長的試驗(yàn)周期、試驗(yàn)結(jié)果的地域局限性、易受人類活動(dòng)影響等，也導(dǎo)致了戶外暴露試驗(yàn)在科研價(jià)值上有所不足。為此，室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)得以推廣，通過人為創(chuàng)造與大氣相似的環(huán)境，并對(duì)某腐蝕因素予以放大，加快金屬腐蝕實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，以此對(duì)金屬大氣腐蝕進(jìn)行推測(cè)。但加速試驗(yàn)的局限性在于很難完全模擬大氣環(huán)境，要利用相關(guān)性研究的方式，來達(dá)到金屬材料大氣腐蝕研究的目的[1]。

1.2 干濕交替腐蝕行為

除冰鹽干濕交替加速腐蝕實(shí)驗(yàn)不同時(shí)間的腐蝕形 貌 如 圖1 所 示，腐 蝕2h 時(shí)，Q345qENH 和Q420qENH 表面出現(xiàn)約20-30個(gè)銹點(diǎn)，對(duì)比試樣Q345qE 表面銹點(diǎn)約為兩種耐候橋梁鋼的3 倍。鋼絲表面修飾較為嚴(yán)重，成紅棕色或黑褐色，局部可見沿鋼絲縱向分布的半橢球腐蝕坑以及半球形腐蝕坑，同時(shí)還黑斑區(qū)域出現(xiàn)沿鋼絲橫向分布的半橢球腐蝕坑。除冰鹽具有較強(qiáng)的腐蝕性，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行2h 后，新鮮的試樣表面與除冰鹽接觸時(shí)，引起電位差，從而產(chǎn)生一個(gè)個(gè)很小的微電池，其陽極反應(yīng)即為 Fe = Fe2++2e-。局部出現(xiàn)面積很小的銹點(diǎn)相對(duì)于表面沒有被腐蝕的區(qū)域，這些銹點(diǎn)可以看成是小陽極，而此刻尚未被腐蝕的區(qū)域則可以看成是大陰極。大陰極、小陽極的組合就會(huì)加速已有銹點(diǎn)的進(jìn)一步腐蝕，這時(shí)腐蝕產(chǎn)物會(huì)逐漸增多，以致附著在銹點(diǎn)周圍，不斷向未被腐蝕的區(qū)域蔓延。以腐蝕8d 為例，Q345qENH 和Q420qENH 的腐蝕程度明顯輕于對(duì)比試樣 Q345qE。圖2 為干濕交替腐蝕32d SEM 形貌，可以看出，耐候橋梁鋼 Q345qENH 和 Q420qENH 銹層表面均較平整，銹層顆粒平均尺寸較小，有利于銹層的保護(hù)性能；對(duì)比試樣 Q345qE 的銹層高低起伏較大，銹層均勻性較差，銹層顆粒平均尺寸較大，不利于銹層的保護(hù)性能。

2 金屬材料防腐蝕措施

2.1 對(duì)金屬材料進(jìn)行切削處理

為生產(chǎn)出更高質(zhì)量的機(jī)械產(chǎn)品，相關(guān)工作人員需要對(duì)金屬材料進(jìn)行切削工作。在實(shí)際切削工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)該考慮其外在因素。不同的金屬材料、操作背景以及使用儀器均會(huì)使切削結(jié)果發(fā)生變化。其所處理的金屬材料在這一過程中，也會(huì)產(chǎn)生一些形態(tài)上的變化。為保證其形態(tài)穩(wěn)定，相關(guān)工作人員可以進(jìn)行事前的熱處理工作。人們通常將事前熱處理工作應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品相關(guān)的工具制造環(huán)節(jié)當(dāng)中。在這一條件下展開工作，有助于實(shí)現(xiàn)更好的切削效果[2]。

2.2 使裂紋得以控制

由于金屬材料多數(shù)具有抗斷裂的材質(zhì)特點(diǎn)，人們通常利用斷裂韌性去判斷材料的韌性程度。金屬材料中普遍具有微裂紋，其在外界環(huán)境影響下極容易出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量安全造成極大的不利影響。經(jīng)相關(guān)研究人員分析發(fā)現(xiàn)，將金屬材料中的晶體進(jìn)行交叉擺放，有助于微裂紋的控制。在一定程度上，也使金屬材料更為結(jié)實(shí)耐用。相關(guān)工作人員可以利用該技術(shù)控制材料內(nèi)部結(jié)晶，以便加強(qiáng)其堅(jiān)實(shí)度。在這一工作環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員應(yīng)該嚴(yán)格地控制其溫度，以便金屬材料內(nèi)的結(jié)晶順利凝結(jié)。金屬材料的物理、化學(xué)性質(zhì)較不穩(wěn)定。當(dāng)外力影響過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)材料腐蝕等質(zhì)量問題，進(jìn)而使金屬材料產(chǎn)生裂縫[3]。

2.3 相關(guān)性研究存在問題及改進(jìn)

由于室內(nèi)外金屬腐蝕試驗(yàn)在材料、設(shè)備、環(huán)境等方面存在差異，使得相關(guān)性表現(xiàn)各異，這也正是大氣試驗(yàn)相關(guān)性研究的難點(diǎn)，特別是在不同地區(qū)金屬材料腐蝕試驗(yàn)所處環(huán)境中的大氣成分、濕度、污染情況等各不相同，甚至還在隨時(shí)間變化，金屬材料的腐蝕往往受多因素的復(fù)合作用，其腐蝕機(jī)理研究極為困難，對(duì)相關(guān)性研究帶來較多難題。擬合曲線將均勻腐蝕深度與腐蝕時(shí)間曲線分為兩段，其中，鹽霧腐蝕時(shí)間為40 天前表示表面鍍鋅層發(fā)生腐蝕的階段，而鹽霧腐蝕時(shí)間超過40 天時(shí)則為鋼絲基體的腐蝕；現(xiàn)如今，室內(nèi)外金屬腐蝕試驗(yàn)相關(guān)性研究受金屬腐蝕不確定性影響，數(shù)學(xué)關(guān)系建立困難，而且難以保證室內(nèi)外大氣試驗(yàn)的腐蝕機(jī)理一致。為改進(jìn)相關(guān)性研究，主要有兩個(gè)方向：一方面要建立具有足夠腐蝕速度且可重復(fù)的室內(nèi)試驗(yàn)方案，而對(duì)大氣環(huán)境模擬效果要求不高，可用于金屬腐蝕質(zhì)量評(píng)估工作；另一方面可設(shè)計(jì)多重影響因子，盡可能的去模擬室外大氣腐蝕環(huán)境，提高試驗(yàn)的相關(guān)性。

3 結(jié)語

為使其發(fā)揮應(yīng)有的效果，相關(guān)研究人員應(yīng)該對(duì)其處理工作進(jìn)行優(yōu)化、完善。進(jìn)行高效地、科學(xué)地?zé)崽幚砉ぷ鳎谝欢ǔ潭壬夏軌虮Ｕ袭a(chǎn)品質(zhì)量安全，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的綠色生產(chǎn)效果。我國在金屬材料的熱處理研究工作中，發(fā)展的時(shí)間較短，并且對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用并不具備豐富的認(rèn)知，但是隨著這一技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加廣泛，有必要對(duì)金屬材料的熱處理技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究，將這一技術(shù)進(jìn)行革新以適應(yīng)新形勢(shì)下工作發(fā)展的需要。