郁笑雯 夏卿
重庆赛宝工业技术研究院 重庆 401332
摘要：金属材料的腐蚀与防护涉及我国工业产业发展过程中重要领域，已逐渐成为一门重要的基础学科。利用正确并有效的防腐技术，可以遏制甚至阻止金属材料腐蚀反应的发生，从而最大限度的减少由金属材料腐蚀造成的经济损失和其他危害，因此，进一步开展金属材料的腐蚀防护措施研究具有重要研究价值与现实意义。基于此本文分析了金属材料腐蚀与防护机理。
关键词：金属材料；腐蚀；防护
中图分类号：F272 文献标识码：A
1、金属腐蚀机理及分类
金属的腐蚀是指，金属材料与所处的环境或介质之间发生一定程度的化学、电化学或物理作用，从而引发的变质的现象。金属材料的腐蚀，本身是一个十分复杂的过程，在受到不同外力或不同的环境影响时，金属材料会发生不同类型的腐蚀行为，相应地，金属材料的腐蚀也存在不同的分类方法。其中，宋海军在《浅谈金属材料的腐蚀与防护》一文中指出，“金属腐蚀的分类，按照金属的腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类，其实质都是由于被氧化，导致金属原子转化成金属阳离子的过程。”而杨世伟，常铁军的《材料腐蚀与防护》一书在有关金属材料腐蚀分类的问题上阐述的更为全面，除了指出化学腐蚀和电化学腐蚀的两种金属腐蚀的机理，又补充了两种——物理腐蚀和生物腐蚀。同时，又按照腐蚀的环境、形态进行分类。它指出，根据腐蚀的环境，腐蚀又可以被分成种，即干腐蚀和湿腐蚀，干腐蚀可以细分为失泽和高温氧化两种；湿腐蚀可分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀、微生物腐蚀、工业介质中酸碱溶液腐蚀、工业水腐蚀和高温高压水腐蚀。根据腐蚀的形态（或均匀腐蚀）和局部腐蚀。他认为局部腐蚀比均匀腐蚀包含更多的损伤，局部腐蚀分为电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和剥蚀。有七种丝状腐蚀和选择性腐蚀。
2、金属材料的腐蚀原因研究
如今，金属材料的应用越来越受到重视。为了选择金属材料的防腐措施，有必要对金属材料的腐蚀机理进行探讨和分析，找出金属材料腐蚀的原因，从而提高防腐措施选择中的防腐效果。就目前的情况来看，对于金属腐蚀根据机理可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。具体内容如下：
2.1化学腐蚀
就目前的情况俩看，金属材料腐蚀常见的原因是因为化学腐蚀，在工业生产实践中，由于一些化学物质，如酸性液体、腐蚀性材料、液体试剂等，这些物质在与金属材料接触过后，就会导致金属材料发生腐蚀。其本质是金属材料与非电解质之间的直接化学相互作用，导致金属材料表面的腐蚀和破坏。从化学反应的角度来看，这种腐蚀是氧化还原的纯化学反应，即腐蚀物质本身的分子介质，当它在金属材料表面遇到原子时，直接接触而产生。化学反应在反应过程中没有电流，这种化学腐蚀过程也是化学动力学规律的具体体现。
2.2电化学腐蚀
电化学腐蚀是由电解质溶质对金属材料腐蚀造成的破坏性变化。在电化学反应过程中，伴随着电子的阳极损失，阴极化学反应得到电子，以及电子的产生和流动腐蚀过程其都必须是要符合电化学的基本规律。
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3、金属材料的腐蚀防护
3.1科学合理选择金属材料
为了更好的进行金属防腐控制需要合理的进行金属材料选择，因此在进行材料选择的时候需要首先进行机械设备的环境和腐蚀因素方面的调查和分析。其次，在应用中需要构建模拟环境，同时根据具体结果形式，选择相关符合要求的材料。不仅如此，还需要充分的分析金属材料的腐蚀心梗，重点从耐久性、经济性以及优化性方面进行，同时根据各个用途进行材料的合理选择。材料的科学组合可以提高金属材料的性能，同时更好的确保整体抗腐蚀性能，确保防腐要求。
3.2对金属材料进行腐蚀性能改善
金属材料的改进主要是基于技术和制造技术的飞速发展，实现不同性能金属材料的科学合理配置。或者根据金属材料的性质，适当添加其他材料，以提高整体性能，从而提高金属材料的耐腐蚀性。
3.3控制和改善腐蚀环境
通过控制和改善腐蚀环境对减缓和防止腐蚀行为的发生同样具有重要意义。例如降低腐蚀介质的浓度、去除介质中的氧、控制环境温度和湿度等因素都可以减缓金属的腐蚀速率。此外，也可向腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减缓和防止腐蚀行为的发生。
3.4表面涂层防护
通过在金属表面涂覆保护涂层，防止金属与腐蚀介质之间的直接接触，或者通过使用涂层来为基底金属提供电化学保护或腐蚀抑制，可以达到防止金属腐蚀的目的。金属表面处理方法有多种。保护涂层主要由金属涂层和非金属涂层构成。处理工艺主要包括电镀、化学镀、机械镀、表面涂覆等。电镀技术因其工艺简单、工艺参数易控制、成本低而广泛应用于金属防腐中。
3.5电化学保护
电化学保护法是根据电化学原理，对金属材料采取相应的保护措施，使其成为腐蚀电池中的阴极，从而减缓材料腐蚀反应的发生。一种是通过施加外加电流使待保护金属成为阴极，另一种是通过施加外加电流使待保护金属成为阳极，从而保护阴极金属免受腐蚀。另一种方法是牺牲阳极保护法，即高还原性金属用作保护极，初级电池连接到被保护的金属，在氧化反应中消耗更多的还原性金属作为负极。受保护的金属充当正极以避免腐蚀。电化学防护法常用于船舶、设备或管道设备在海水、河流或土壤中的腐蚀防护。常用的牺牲阳极材料有镁阳极、锌阳极和铝阳极。
3.6热喷涂和热浸镀防腐技术
热喷涂是防止耐热金属材料腐蚀的主要方法。主要通过火焰喷涂熔融金属丝，附着于金属表面，实现空气隔离。这种喷涂方法需要一定的技术含量，效果理想。此外，电弧喷涂设备可以用来实现相同的功能，以防止化学和电化学腐蚀。热浸镀主要用于低熔点金属材料。金属表面只能镀一层锌或锡，以防止金属与空气和湿气接触。根据不同的材料可以分为几种类型。镀锡主要用于薄板或普通食品贮存容器，而热镀铬主要用于食品贮存容器。热镀铬的主人是要处理化学腐蚀。热浸镀的主要优点是成本低，效果好，因此也是被广泛应用于小型钢铁厂。
3.7离子注入防腐蚀法
离子注入法是上世纪70年代发展起来的一种比较先进的防腐蚀方法，是随着电镀、喷涂等技术的发展而产生的一种防腐蚀技术。高能高速轰击主要用于改变金属材料的表面性质，减少腐蚀的可能性。当高能离子束高速进入金属表面并加以控制时，可以将高饱和固溶体、非晶相、亚稳相和平衡合金注入衬底表面。对降低金属表面化学腐蚀速率有积极作用。
总之，随着我国经济的快速发展，钢铁等金属材料的生产量增大。金属材料在存储和使用过程中最大的问题就是腐蚀，金属腐蚀种类繁多，我们需针对不同的金属及腐蚀类型，采取不同的防腐蚀措施，以确保材料能够安全稳定使用。本文分析了金属材料腐蚀与防护机理，以期提供一些借鉴。
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论文作者:郁笑雯,夏卿
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/26
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