金屬部件防腐原理與措施

種文軍

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

交通運(yùn)輸工具金屬零部件會(huì)發(fā)生腐蝕，其腐蝕的過程其實(shí)是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，金屬零部件長(zhǎng)時(shí)間暴露在大氣環(huán)境中，大氣中有大量的水分、二氧化碳、一氧化碳等多種氣體，這些氣體都會(huì)與暴露在空氣中的金屬物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。短期內(nèi)不會(huì)對(duì)金屬零部件產(chǎn)生影響，但是如果暴露在空氣中時(shí)間較長(zhǎng)的話，那么就會(huì)產(chǎn)生腐蝕，如空氣中的酸性物質(zhì)穿過汽車零部件表面的氧化層和防護(hù)層與內(nèi)部的金屬物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而引起零部的腐蝕。金屬部件發(fā)生腐蝕不僅僅會(huì)對(duì)運(yùn)輸工具的使用產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引發(fā)事故，造成嚴(yán)重的安全事故和重大經(jīng)濟(jì)損失[1,2]。但是值得慶幸的是，對(duì)于各種交通運(yùn)輸工具在沒有明顯損傷的情況下，金屬部件幾年內(nèi)并不會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕情況，只有在它們使用時(shí)間較長(zhǎng)，出現(xiàn)外部損傷時(shí)，那么就要考慮腐蝕問題，做好對(duì)金屬內(nèi)部零部件的保養(yǎng)與防護(hù)，避免發(fā)生腐蝕。

1 腐蝕原理

交通運(yùn)輸工具中金屬零部件常見的腐蝕情況主要有斑狀腐蝕、局部腐蝕、縫隙腐蝕、受載下的腐蝕等四種。斑狀腐蝕主要是發(fā)生在運(yùn)輸工具的表層，主要表現(xiàn)為運(yùn)輸工具表層油漆或者涂層鼓泡和脫落，露出設(shè)備原有的基體金屬，一般是從運(yùn)輸工具表層局部的腐蝕慢慢擴(kuò)大，如果不加以控制與修復(fù)，那么就會(huì)擴(kuò)大運(yùn)輸工具表層的腐蝕，或者造成它更深層次造的損害[3]。斑狀腐蝕一般發(fā)生在交通工具如汽車的前面板、裙帶等處，造成交通運(yùn)輸工具斑狀腐蝕的原因有很多種，有的是因?yàn)榛w金屬陰極發(fā)生反應(yīng)生成氣泡導(dǎo)致鼓泡剝離，有的是因?yàn)榻饘訇枠O溶解涂層的脫落，也有的是因?yàn)樯呈w濺造成金屬表皮脫落?？傊蛴泻芏喾N。局部腐蝕主要包括點(diǎn)腐蝕、雙金屬腐蝕、晶間腐蝕等。點(diǎn)腐蝕是集中在金屬部件某一位置并深入腐蝕的情況，它能在較短的時(shí)間內(nèi)穿過金屬部件表面的氧化層與金屬發(fā)生反應(yīng)，點(diǎn)腐蝕一般發(fā)生在合金的金屬部件上。雙金屬腐蝕是發(fā)生在容易與金屬部件形成電路，由于電位差的原因發(fā)生腐蝕，特別容易發(fā)生在不銹鋼制品中。晶間腐蝕經(jīng)常發(fā)生在不銹鋼、鋁合金等金屬部件中，引起晶間腐蝕的原因主要是因?yàn)榻饘俨考訜犭姾浮？p隙腐蝕，顧名思義就是金屬零部件表面有縫隙，有了縫隙，縫隙內(nèi)外的氧離子含量、濃度不同造成的，而在金屬部件中容易發(fā)生縫隙腐蝕的部位主要是鉚接、焊接、螺栓等部位，在修理的過程中，由于維修工人沒有密封嚴(yán)實(shí)有縫隙從而造成腐蝕。受載下的腐蝕是極易造成金屬部件的使用安全事故，金屬部件一些承載的構(gòu)件如果承受較大的壓力，那么內(nèi)外壓力不平衡，很容易導(dǎo)致構(gòu)件的脫落或者輕微的腐蝕，在極大承載力下可能因?yàn)槌惺懿涣藭?huì)發(fā)生斷裂。因此，受載下的腐蝕一般是隱秘性與突發(fā)性的，也是因?yàn)闈撛诘牟蝗菀妆蝗税l(fā)覺的隱患會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

2 腐蝕原因

金屬部件發(fā)生腐蝕的原因無外乎有兩種，一種是空氣外部環(huán)境造成的腐蝕，另一種是設(shè)備自身構(gòu)件不合理造成的腐蝕。大多數(shù)交通工具金屬部件經(jīng)常暴露在大氣環(huán)境中，且使用環(huán)境復(fù)雜多變，濕度、溫度、酸堿度等都會(huì)造成他們的金屬部件的腐蝕，尤其是在濕度較大的地區(qū)，空氣中含有大量的水分、酸性氣體等都會(huì)對(duì)金屬部件造成腐蝕，在高溫中，某些金屬部件在高溫的影響下會(huì)產(chǎn)生一些變化，都會(huì)直接影響到設(shè)備的使用性能和安全指數(shù)。使用環(huán)境還包括金屬內(nèi)部產(chǎn)生的腐蝕環(huán)境，鋰電池產(chǎn)生的酸霧、漏液等都會(huì)加速金屬部件的腐蝕情況。交通運(yùn)輸工具自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也會(huì)導(dǎo)致金屬部件發(fā)生腐蝕。各種交通工具等設(shè)備上的金屬部件在使用過程中，內(nèi)部或者其他部位有時(shí)會(huì)有石子、泥沙、污垢等，長(zhǎng)時(shí)間不清理也會(huì)加速金屬部件的腐蝕，尤其是一些帶有濕氣的污垢更容易導(dǎo)致腐蝕的速度加快[4]。

3 腐蝕防護(hù)原理

十幾年前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造的交通工具市場(chǎng)銷售情況并不好，在購買這些交通運(yùn)輸工具時(shí)、人們?nèi)绻麠l件允許大多會(huì)選擇國(guó)外品牌，其中的一個(gè)原因就是在金屬部件防腐工藝上，國(guó)外在金屬部件防護(hù)處理上，無論是生產(chǎn)工藝，還是防腐技術(shù)的應(yīng)用與護(hù)理都比國(guó)內(nèi)水平高，因此，大多數(shù)人會(huì)選擇國(guó)外品牌。而近年來，隨著我國(guó)制造水平的提高，國(guó)產(chǎn)交通工具的銷售量逐漸上升，無論是生產(chǎn)工藝，還是防腐技術(shù)水平都較之以前有很大提升。在防腐措施這方面，國(guó)內(nèi)外的處理方式大多相同，特別是汽車上的金屬部件是非常容易發(fā)生腐蝕的一個(gè)部件，金屬部件生產(chǎn)制造企業(yè)通常都會(huì)從油漆產(chǎn)品入手，防腐技術(shù)需要考察油漆產(chǎn)品的平整度、光澤度及附著力，油漆的質(zhì)量好壞直接決定著金屬部件的腐蝕程度，好的油漆雖然不能完全阻斷基層金屬與外界環(huán)境的反應(yīng)，但能夠減緩其反應(yīng)的速度。另外，還有電鍍的工藝水平，鍍層的厚度都能夠直接影響金屬設(shè)備腐蝕程度，尤其是處于腐蝕系數(shù)較高的環(huán)境時(shí)，如果鍍層工藝質(zhì)量不佳，那么金屬零部件很容易發(fā)生腐蝕，首先就是鍍層的鼓泡、脫落，銹蝕，一步步變色失光，最終徹底喪失抗腐蝕的能力。

影響金屬部件發(fā)生腐蝕的原因有很多，在不能改變外界環(huán)境的情況下，那么只能從提升交通工具內(nèi)部構(gòu)件的工藝水平來入手，首先從設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于金屬部件可以選擇防腐性較強(qiáng)的材料，在構(gòu)件布置位置，以及部件之間的縫隙連接等都要設(shè)合理。其次是材料的選擇，如汽車的內(nèi)部構(gòu)件大多都是合金，改變合金組成成分，或者將材料替換成防腐性強(qiáng)的材料，提高材料的穩(wěn)定性等等。從涂覆上進(jìn)行優(yōu)化，金屬部件都會(huì)有油漆保護(hù)，提升油漆涂覆的工藝水平，將普通的油漆換成防腐性能更強(qiáng)的油漆，增強(qiáng)金屬部件的電化學(xué)保護(hù)，在部件的縫隙部位、部件的連接部位都加上涂覆防護(hù)。最后是從工藝上進(jìn)行優(yōu)化，現(xiàn)有的金屬零部件如果不能滿足抗腐蝕的需求，可以從研究出新的金屬部件，制造出抗腐蝕性較強(qiáng)的金屬部件。

4 金屬零件的防護(hù)措施

4.1 金屬部件設(shè)計(jì)上的腐蝕防護(hù)措施

運(yùn)輸工具金屬部件抗腐蝕性能要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上做起，在設(shè)計(jì)金屬部件的時(shí)候就要把抗腐蝕性考慮進(jìn)去，金屬部件發(fā)生腐蝕的直接原因是與外部環(huán)境中的空氣接觸過多，那么在設(shè)計(jì)的過程中就要避免其金屬表面直接與大氣環(huán)境接觸，特別戶外使用的機(jī)械設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)通風(fēng)口與排水口，防止交通工具內(nèi)部的空氣與水無法排出，堆積在他們的內(nèi)部。另外，在部件設(shè)計(jì)的過程中，要注意盡量避免形成封閉區(qū)，如果有封閉區(qū)就可能會(huì)有積水或者空氣的殘留。另外，金屬部件外形設(shè)計(jì)要盡量圓滑，增強(qiáng)流動(dòng)性，避免出現(xiàn)形狀突出或者尖銳部分，這樣可以避免有積水的產(chǎn)生，水對(duì)金屬部件的腐蝕性過強(qiáng)，設(shè)計(jì)成圓滑形狀，可以避免產(chǎn)生積水。同時(shí)，零部件的接頭部位如果不能采用涂覆的方法外，那么可以將接口處置于內(nèi)側(cè)或者安裝防塵罩。在金屬部件設(shè)計(jì)的過程中還需要考慮的就是金屬部件的表面盡量光滑平整，這樣在涂覆油漆時(shí)也可以均勻涂覆，不會(huì)造成局部腐蝕的現(xiàn)象。

4.2 金屬部件選材上的腐蝕防護(hù)措施

金屬部件大多都是金屬或者合金制品，都具有一定的腐蝕性，在不能完全避免腐蝕性的情況下，只能選擇腐蝕率低的耐腐蝕金屬材料，如果沒有材料代替，那么盡量增加金屬層的厚度，達(dá)到一定的厚度，那么金屬腐蝕的年限就會(huì)拉長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)金屬部件的使用年限。在交通工具上使用的金屬部件可以采用鍍鋅的鋼板，鍍鋅的鋼板耐腐蝕性更強(qiáng)，尤其是在設(shè)備能接觸到水和油液的部位要安裝鍍鋅鋼板，有助于提高金屬部件的耐腐蝕性能。目前，由于科技的進(jìn)步有很多塑料制品也可以代替金屬部件，這些塑料制品都具有較強(qiáng)的耐腐蝕性、耐磨性和強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在運(yùn)輸工具的特定區(qū)域可以利用塑料制品或者鋁合金來代替金屬部件，降低腐蝕率。

4.3 金屬部件涂覆與工藝上的腐蝕防護(hù)措施

金屬部件生產(chǎn)制造中有很多金屬部件無法代替，又或者設(shè)備部位無法采用其他材料代替，也不能加厚金屬鋼板，那么只能采用油漆涂覆的方法來降低其腐蝕率。因此，只能從提升涂覆水平入手來做好防腐措施。金屬部件油漆噴涂的過程有三層，即底漆、中漆和面漆，底漆的作用是在金屬與涂層之間提供較好的結(jié)合力和耐蝕性的作用是填補(bǔ)金屬部件表面的缺陷和印痕，起到防石擊、防水、增加韌性的作用，而面漆的作用則是用來修飾金屬部件的表面光澤度的作用，還要能夠經(jīng)得起長(zhǎng)時(shí)間的防曬、雨水和石子的擊打，還要有預(yù)防設(shè)備漏油的作用。

5 小結(jié)

金屬部件是金屬與合金制品的產(chǎn)物，絕大多數(shù)金屬都能與空氣中的水分、氣體發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而氧化造成腐蝕，雖然現(xiàn)在科技的發(fā)達(dá)，已經(jīng)有合金制品具有耐腐蝕性，而且很多塑料制品也可以代替設(shè)備金屬部件，但是也還是存在很多金屬部件發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。剛購買的設(shè)備雖然不會(huì)有腐蝕的現(xiàn)象，但是金屬部件使用時(shí)間過長(zhǎng)也慢慢會(huì)形成腐蝕。很多金屬部件在高溫、腐蝕環(huán)境中都會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，為了降低金屬部件腐蝕率，金屬部件生產(chǎn)廠家必須從多方面著手做好金屬部件防腐措施。

本文從金屬部件設(shè)計(jì)、選材和涂覆工藝上入手，提出了一些具體的金屬部件防腐措施。金屬腐蝕是無法避免的，而且很多金屬部件如果出現(xiàn)腐蝕都會(huì)影響到汽車的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生安全事故，對(duì)于設(shè)備定期的檢查與保養(yǎng)是必須的，能夠發(fā)現(xiàn)金屬部件的潛在問題，為設(shè)備正常運(yùn)行做好安全檢查工作。