金属材料的腐蚀与防腐措施研究

摘 要：在工业生产、金属设备、器具的加工制作过程中，由于金属材料的腐蚀，导致的损失很大。因此，要研究金属材料的腐蚀机理，找出导致金属材料腐蚀的根本原因，并采用先进的防腐措施与方法，这对于提高金属材料的利用率，降低生产成本，延长金属设备的寿命等，具有重要意义。

关键词：金属材料；腐蚀；防腐

1 金属材料的腐蚀概念内涵

金属材料的腐蚀，是指金属材料和周围介质接触时发生化学或电化学作用而引起的一种破坏现象。金属材料的腐蚀可造成设备的形变，如果时间过长，腐蚀严重的部位就可能出现漏洞、小孔、表面粗糙等问题，造成金属资源的浪费和设备寿命的缩减。金属材料腐蚀，是金属材料加工、设备使用领域常见的问题。

2 金属材料的腐蚀的原因

要研究金属材料防腐的措施方法，必先要对导致金属材料腐蚀的机理进行深入探讨分析，弄清楚金属材料的腐蚀原因，才能在防腐措施中对症下药，提高防腐效果。根据金属材料腐蚀的机理不同，可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。具体如下：

2.1 化学腐蚀

化学腐蚀是导致金属材料腐蚀的常见原因，在工业生产实践中，由于一些化学物质，这些物质在于金属材料接触过程中，就会导致金属材料发生腐蚀现象。从化学反应的角度来讲，这种腐蚀是一种纯氧化和还原的纯化学反应，也就是腐蚀物质本身的分子介质，在遇到金属材料表面的原子时，直接进行相互接触产生化学反应，反应过程不会产生电流，这种化学腐蚀过程也是化学动力学规律的具体表现。

2.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀就是金属材料受到电解液溶质的侵蚀，而引起的破坏性变化。在电化学反应过程中，伴随有阳极失去电子，阴极获得电子的化学反应，并同时产生及电子流动。这种腐蚀过程，符合服从电化学的基本规律。

3 腐蚀控制方法的选择原则

3.1 防护效果

防护效果是选择腐蚀控制方法时首先考虑的因素。应根据设备装置的整体性、主要部件的结构特征、材料的性質、所处环境的性质以及各种腐蚀控制方法的使用条件和特点等综合考虑。

3.2 实施难易程度

对相同的材料制成的不同设备和零件，其防护措施的实施难易程度不同，而不同的材料对各种腐蚀控制方法也有着不同的要求，在选择腐蚀控制方法时应加以注意。

3.3 经济效益

经济效益是我们选择腐蚀控制方法要考虑的一个十分重要的因素，不能只考虑防护效果不顾经济利益，也不能只从经济效益考虑而忽视防护效果。对贵重设备及零件、设备中不易更换的零部件，选择长期防护的措施更经济，而对于一些本身价值不高的零件，选用短期或中期防护方法可能更合理。

3.4 环境保护

当有多种腐蚀控制措施可供选择时，应尽量选用对环境污染小的防护措施。

4 金属材料的主要防腐措施

4.1 金属和非金属覆盖

首先介绍非金属覆盖法。在金属表层覆以非金属材料涂层如喷漆、搪瓷、玻璃、聚酯等，达到隔离金属与媒介，提高耐蚀性能的目的。但当其遭受破坏时，材料涂层就失去了保护作用。金属保护层方法是用耐腐蚀性强的金属或合金覆盖在被保护的金属表面，主要是电镀。按照所电镀金属电势的高低，分为阴极保护层和阳极保护层。阴极保护层在被外界破坏后，由于形成了原电池导致金属的腐蚀速率加快，所以应用范围极窄；而阳极保护层被破坏后，受腐蚀的为覆盖层本身，所以起到了保护金属的作用。

4.2 电化保护法

电化保护法的作用机理是利用电解池原理使转化保护金属的电位，“钝化”金属或者抑制腐蚀。有以下几种方法：

保护器保护法常用于蒸汽锅炉的内壁及海上航行的船舶。将锌板与船底部金属直接相连，在海水的作用下锌板作为保护器被逐渐溶解，而船底金属作为阴极而免遭腐蚀。外加电源法是把金属与外加电源的负极连接，废旧活泼金属与外加电源正极连接，通过“盐桥”在强电解质溶液中形成工业电解池。阳极电保护是把保护的金属接到外加电源的正极上，使金属“钝化”。电化学方法在气相环境中的使用，一直是人们想解决的问题。气相中阴极保护采用固体电解质代替外加电源法中的液态电解质，外加阴极电流从阳极層流经过固体电解质流向阴极层流，至被保护的结构材料，从而获得保护。

4.3 缓蚀剂保护法

在金属周围产生有害介质中加入少量能减缓腐蚀速率的物质来防止腐蚀，所加的物质称为缓蚀剂。由于缓蚀剂用量少，方便且经济，所以是被工业生产应用最为广泛的保护措施。具体使用时，需根据被保护金属的种类和腐蚀介质等条件通过筛选试验来确定。

5 结语

金属材料防腐，对金属材料的应用具有非常重要的意义和作用，这也是当前材料学、金属加工工艺探索研究的重要课题。现代很多新材料本身已经具备很强的抗腐蚀能力，不过由于其成本相对较高，未来在推广使用过程中还面临成本高的问题。因此，既要做好防腐措施、防腐的研究、创新，又有开发更多新的防腐材料，整体上提高金属材料的防腐能力，为工业生产中降低金属材料的使用成本，延长设备寿命，提高经济效益做出贡献。

参考文献：

[1]施利炳.金属的腐蚀与防护[J].物理测试，2003（03）：41-43.

[2]周立涛.金属材料及其防腐措施分析[J].科技创新与应用，2016（29）：129.

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