金属材料防腐能力改进路径探析

张志高,王 锋,郭建达（河北钢铁集团衡水板业有限公司,河北 衡水 053000）

金属材料防腐能力改进路径探析

张志高,王 锋,郭建达
（河北钢铁集团衡水板业有限公司,河北 衡水 053000）

摘 要：金属元素均具有极强的活泼性和自由能，甚至比它们经反应后生成的化合物所含的自由能还高。故它必然会依托各种现有或即将构成的有利条件返回它原始的具有稳定热化学性能的化合物状态，此种趋势是不以任何其它意志为转移的。各行业的金属腐蚀现象广泛而深入存在，损失和影响巨大，查清原因且做好预防和腐蚀处理，减缓或消除腐蚀已经急不我待。

关键词：金属材料；腐蚀类型；防腐手段；革新策略

随着社会经济的工业化水平的提高和科学技术领域的持续拓展，直接接触各种工艺介质或处在多种复杂环境下的各类金属材料大量涌现，由于金属的强活泼型所导致的其极易受到腐蚀的状况给经济发展造成了很大的障碍。我们国家相关科技人员在这一方面亦做了大量的研究和防治工作。在针对金属材料腐蚀的类型及预防的特性措施研究上取得了很大的成果，并且随着经济和科技的发展其必将拥有更广阔的空间。

1　金属材料腐蚀类别

1.1 金属性化学腐蚀

各类金属资料与非极性物质（亦就是其与那些依托共价键或非极性键所形成的非电解质）进行直接接触而产生的具有腐蚀性作用的化学反应过程对金属材料所造成的腐蚀性侵害。其是一个单纯的化学反应历程和机理的再现。这些非电解质与金属材料之间发生的腐蚀化学反应过程是在金属与工艺介质接触的表观层进行的，反应完后留下反应产物附着在金属设备的内外表面。期间没有明显和规则地电子转移过程，也就是说不具备电流的形成条件。其完全符合化学反应动力学的机理。

1.2 金属电化学性腐蚀

这里所说的电化学性腐蚀系指金属材料和极性化合物的溶液之间发生电化学过程而产生的腐蚀性侵害。在具体的反应历程中，同时存在着阳极区的金属原子失去电子及阴极区域的非极性物质的原子得到电子的过程。从而产生明显的电子流动即形成电流的过程。它的具体反应过程完全顺应于电化学反应动力学的内在必然联系性。我们可把电化学腐蚀划分为氢气原子腐蚀和吸氧溶液的电解质腐蚀两类。金属材料电化学腐蚀侵害的基本机理即为：钢铁等金属材料长期置放于湿漉漉地空间环境中，其表观层面必然产生一层薄薄的水膜，弥漫于空气中的CO2必然会融入到其水膜之内而产生谈酸性溶液。进而可以出现其与活泼性极强的金属Fe的腐蚀性电化学反应，在反应进程中，被氧化了的铁原子失去电子而变成阳性的铁离子，其释放出的电子在金属结构中由阳极流向阴极，在阴极出现积存的金属氧化物或与其它的与非金属物质即所产生的铁锈蚀物。

2　金属材料的预防腐蚀手段改进

2.1 在金属表观构建防护层

（1）对金属材料的磷化工艺处理：把钢铁表面的油污、锈蚀物清除干净以后，将其放置于磷酸盐的溶液里浸泡一段时间，此时能够在金属表观产生一层不溶解于水的磷化物保护膜，此过程即叫做磷酸盐化过程。磷化物保护膜显现暗灰颜色或深灰色及黑灰色，其保护层厚五到二十微米，其在空气中存在时具有很好的耐腐蚀性能。此膜状物属于一类多孔性组织，具备很大的油漆吸附本领，当将其当作漆层的底部铺料时，它的耐腐蚀功能就更加明显；

（2）针对金属材料的氧化膜处理工艺：钢铁材料制品经过将氢氧化钠（烧碱）及亚硝酸钠（强氧化剂）相互混合后的溶液进行热处理工艺，其表观层亦可产生一层蓝色的氧化物结构膜（基本全是磁铁粉四氧化三铁），欲达到预防铁受腐蚀性侵害的愿望，我们把此环节叫做发蓝处理工序。此类氧化物保护膜拥有极强的机动性及黏润性，不会干扰金属零件的加工精度。比如，一些精密和尺寸细微、可塑性差的科研仪器零部件的防腐处理都要用到发蓝工艺；

（3）非金属涂层粉刷：使用塑料涂刷金属表面的防腐质量要好于喷漆处理工艺。它的塑料涂刷层密实平整拥有鲜明的颜色，兼有防腐和美观的效果，故在很多领域具有广泛的应用。

2.2 重防腐油漆涂装防腐工艺

重型防腐涂料具备表观美化、工艺便捷的特点，从很早的历史上就已开始收到普遍应用。依据涂装工艺的发展状况来看，涂料的重型防腐已经成为钢铁桥梁表面防腐的首选工艺。这其中，不管是国际上的名牌油漆，还是我们国内制造的品牌涂料类型，它们的制作过程及种类均极为相近，系依托数层喷涂结构组成的，也就是由底面漆、中层漆及表面其所组成。

2.3 热喷涂防腐工艺

（1）火焰喷涂处理：火焰喷涂工艺系利用可然气体组分的燃烧反应所放出的热量当做热源来熔化细微金属丝或粉末，而且将其进行雾化处理且吹喷到所要保护之金属表观层的过程。O2及C2H2火焰的喷涂，是西方国家和北美国家在很早之前就采用的针对金属桥梁防腐所采取的有效喷涂保护工艺，并取得了极佳的防护成果；

（2）电弧喷涂工艺：针对金属材料防腐的电弧喷涂工艺，其原理是利用电弧喷涂设备表面，利用2个已通电流的金属丝，采取加热、熔化、雾状化、喷涂所构建的防腐金属表面涂层，再在表面上附加一层全封闭型的长久防护复合型涂层。

2.4 离子注入工艺

离子注入工艺系于上一个世纪七十年代出现的金属表皮改性工艺，与电镀防腐工艺、电离镀膜防腐工艺、化学过程气象沉积等普通的涂层工艺有很大的区别。其为依托具有高能量物质的高速冲击，从而改变金属表面性质的一类新型工艺。在真空的状态下，具有高能量的F粒子加速侵入金属周观表体，，从而可以调理金属表面的组成特性、形成金属标表面高水平饱和固溶体，大幅度地提升了其金属表面的耐腐蚀性。

2.5 热浸镀防腐技术

作为浸涂层的金属,是锌、锡、铅和铝等熔点低的金属。热浸电镀金属层厚度在一些腐蚀环境下长期使用,如镀锌、镀铝或其他特殊物质,或如镀锡和镀铅合金产品,作为特殊中介防腐蚀的防腐涂料。热浸镀技术,包括热浸镀锡、热浸镀铅和热浸镀锌等。

3　结语

对于失去作用的金属材料和设备的腐蚀损失,等同于全世界每年大约有超过百分之二十的生产量,表面涂层技术改善了金属材料的耐腐蚀性,节约能源资源,减少对环境的污染。表面涂料以其优良的全方位机械性能、良好的价格性能优势,在金属包装材料保护上显示了良好的发展前景。金属腐蚀保护涉及到许多学科,包括化学、物理学、冶金学、材料学、机械工程学等，它是一个综合性工程。

参考文献：

[1]王洪涛,王国成.电弧喷涂技术在长效防腐领域的应用[C].第十一次全国农机维修学术会议论文集,2003.

[2]李润生.金属腐蚀与防护[J].表面工程资讯，2010(04).

[3]吴国波.金属材料的腐蚀与防腐措施研究[J].科海故事博览,2009.