探讨金属材料防腐能力优化对策

郑 玲

（达州职业技术学院机械系，四川 达州 635001）

金属腐蚀主要是金属表面及其周围介质受到化学反应或者电化学反应的影响，而形成的一种金属破坏现象。有关资料显示，全球每年大约有1亿吨金属材料由于腐蚀而报废，给金属行业带了巨大的经济损失。同时金属材料受到腐蚀后，将对金属设备运行性能造成严重破坏，导致各种设备故障现象的产生，大大缩短了金属设备使用寿命，同时对人们生命财产安全造成严重威胁。因此，做好金属材料防腐工作，提高金属防腐能力非常重要。

1 常见的金属腐蚀现象

1.1 化学腐蚀现象

化学腐蚀现象主要是金属表面及其介质受到化学反应的影响，而产生的一种化学腐蚀现象。例如，将铜片放入到稀硫酸溶液内，将产生剧烈的化学反应，导致铜片慢慢被腐蚀消耗。在整个化学腐蚀现象中可以观察到，金属及其介质在相互接触时产生了一定的化学反应。针对这类金属腐蚀现象，可以喷涂法、热浸镀法等进行防护，以阻止金属及其介质之间化学反应继续发生，达到提高了金属防腐能力的目的。

1.2 电化学腐蚀现象

电化学腐蚀现象主要是指金属表面于其介质内产生一定的微电池，并引发电化反应，导致金属受到腐蚀破坏。在整个电化反应中，阳极电子将失去电流及其阴极电子，与电化学基础理论相符合。金属电化学腐蚀可分为两种，即氧腐蚀和氢腐蚀。当金属材料长期暴露在相对潮湿的环境中时，其表面将形成一层薄薄的水膜，并与空气中的二氧化碳产生溶解反应，成为碳酸气体。在电化学腐蚀发生时，受到氧化的金属材料将成为原电池的一个负电子，转移到阳极电子上，而阳极电子受到由水膜溶解形成的杂质，具有良好的还原反应，因此可形成循环性的电化学腐蚀现象，对金属材料造成严重破坏。

2 金属材料防腐能力优化对策

2.1 油漆防腐涂装层

随着油漆涂装技术的不断发展，油漆涂装成为了金属材料提高防腐能力的重要手段之一。油漆防腐涂装层主要是由多个涂层组合而成的，即面漆、间漆及底漆。油漆防腐涂装层所采用的涂料主要以环氧富锌型底漆为主，其主要由氯化橡胶型面漆、环氧云母氧化铁型间漆及环氧聚氨酯等材料组成。在金属材料屏蔽方面，涂装层能够将金属材料与腐蚀环境有效分离；在金属材料钝化缓蚀方面，涂装层底漆能够对金属材料起到良好的钝化和缓蚀的作用；在金属材料阴极保护方面，通过在涂装层内增加含锌底漆，能够提高金属材料阴极保护效果。

2.2 电化学保护技术

电化学保护技术主要是按照电化学应用原理，对金属材料采取有效的保护措施，并成为金属材料中具有腐蚀特性的电池阴极，以减轻或者避免金属材料受到严重腐蚀。其主要采用外加电流和阳极保护来实现，具体操作如下：①外加电流。主要是将金属材料和附加电极当做电池两极，并让金属材料作为电池阴极进行保护，同时在外部增加直流电情况下，使金属材料得到阴极保护，能够有效避免水和土壤对金属材料或者金属设备的腐蚀，有效保证了金属材料和金属设备的使用安全性。②阳极保护。主要是采用比金属材料极电势还要低的合金作为阳极，并将其牢牢固定于金属材料上方，并形成相应的腐蚀电极，而这时金属材料将被作为阴极进行保护。这是一种以牺牲阳极，而使金属材料获得阴极保护的防腐措施。阳极保护过程中所采用的材料主要有锌、铝及合金等，其在经常受到河水、土壤、海水腐蚀的金属材料或金属设备中应用较为广泛，如石油管道、贮油罐、船壳等。

2.3 热浸镀层防腐措施

热浸镀层防腐措施主要针对的是铝、锡、铅、锌等熔点相对较低的金属，其热浸镀所形成的防腐层，具有良好的腐蚀效果，并能够使金属材料长期在腐蚀环境中正常使用。其以将镀锡、镀铅、镀铝、镀锌等作为防腐涂料，并通过热浸镀技术进行加工，最终形成防腐保护层，对金属材料进行有效的防护。常见的热浸镀技术主要有热浸镀铬、热浸镀铝及热浸镀锡等，其中热镀铬技术主要应用于金属化学腐蚀和涂层防护方面，热镀铝技术主要应用于钢铁材料抗氧化防腐方面，而热镀锡技术则引用于钢板金属设备防腐方面。

2.4 电弧与火焰喷涂防腐

电弧喷涂防腐与火焰喷涂防腐都属于热喷防腐技术，能够在金属表面形成一层防腐性较强喷涂层，能够对金属材料起到良好的防护效果。①电弧喷涂防腐。主要采用电弧喷涂仪器，将其内部两条带电金属丝进行加热处理、溶解雾化及喷涂，以形成防腐性涂层，并在其外部增加一层封闭涂层，以组合成复合性防腐涂层，以延长其防腐时间。②火焰喷涂防腐。主要以可燃性气体产生的燃烧作用作为主要热源，对金属丝或者金属粉末进行熔化，并通过雾化和吹喷方式，以完成金属材料火焰喷涂，形成防腐喷涂层，对金属材料进行有效防护。

2.5 离子植入防腐措施

离子植入是一种金属表面改性防腐技术，其主要通过高能量进行高速轰击，以使金属表面性质发生改变。当金属材料处于真空状态时，将高能量离子高速植入到金属表面，能够使其表面结构进行改变，并形成各种不同的组织结构，如平衡合金、哑稳相及非晶态等，大大提高了金属材料表面防腐能力。当离子以高速植入到金属材料上时，其表面具有的特学特性将有所增强，而使其表面氧化腐蚀抵抗能力将得到有效的提高。近几年来，离子植入防腐技术在铝合金、镁合金、镉合金等材料中得到广泛应用，并有效提高了这些材料的防腐能力。

2.6 表面防腐保护膜

防腐保护层主要是在金属表面上设置一层具有防腐特性的保护膜，以避免金属材料受到腐蚀破坏。其主要分为三种形式，即氧化处理、磷化处理及塑料涂层，具体如下：①氧化处理。例如，将钢铁材料放入到NaOH与NAN02混合而成的溶液中，并对其进行热处理，使其表面覆盖有一层薄薄的氧化膜，以达到提高钢铁材料防腐能力的目的。通过这种氧化处理技术，不仅能够对金属材料起到良好的防腐作用，同时能够对金属设备性能和精确度不会造成影响，精密度较高仪器金属零部件中应用较为广泛，例如细铁丝、弹簧钢等。②磷化处理。例如，将钢铁材料上存在的油垢、铁锈清除干净后，并放入到磷酸盐溶液内进行浸泡，并形成一层磷化膜，而磷化膜能够在金属材料的表面产生一种难溶于水的特殊成分，对金属材料进行有效防护。磷化膜通常呈现为黑灰色或者暗灰色，厚5～20 μm，在空气环境中的耐腐蚀性较高。同时磷化膜具有多孔结构特点，对油漆的吸附性较强，使其耐腐蚀能力得到有效提升。③塑料涂层。在金属材料表面防腐上，塑料涂层与喷漆层相比，不仅能够对金属材料表面起到良好的防腐作用，同时能够使涂层表明呈现出光滑亮泽的色彩，能够起到防腐与装饰双重效果。

3 结束语

针对现阶段金属材料存在的腐蚀现象，必须做好金属材料防腐工作，以提高金属材料的防腐能力，延长金属设备的使用寿命，避免金属腐蚀安全问题的产生，减少不必要的经济损失。通过研究表明，表面涂料、电镀、离子注入、电化学等防腐方法，能够有效提高金属材料的防腐能力。但是从本质上来看，并不能彻底解决我国金属材料存在的腐蚀问题，必须不断研发耐腐蚀性的防护材料，才能为金属材料行业创造更大的效益。

[1]韩宝庭.金属的腐蚀与防腐蚀[J].职业，2009（11）：90－92.

[2]李润生.金属腐蚀与防护[J].表面工程资讯，2010（04）：65－67.