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      金屬材料在自然界中朂為常見的失效形式有三種，它們分別是磨損、斷裂和腐蝕。本期為大家分享一些工業(yè)上常見的防腐技術(shù)。
1.腐蝕的定義
      金屬和它所處周圍的環(huán)境之間，由于發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞和變質(zhì)的現(xiàn)象被稱為金屬的腐蝕，這其中也包括力學因素下的腐蝕。金屬產(chǎn)生腐蝕一般具有三個特征：一是金屬銹蝕后表面就會失去金屬光澤；二是金屬的銹蝕表面呈現(xiàn)不規(guī)則的粗糙不平；三是金屬表面的腐蝕產(chǎn)物堆積，膨脹，直至脫落。
      在自然界中，絕大多數(shù)的金屬都是以金屬的化合物態(tài)存在的，按照熱力學理論，大部分化合態(tài)的金屬都處于低能位的狀態(tài)，單體金屬則處于高 能位的狀態(tài)，處于不穩(wěn)定的高能位的金屬會向低能位的其他化合物進行轉(zhuǎn)變，所以對于大多數(shù)金屬，腐蝕是一種自然趨勢。金屬的腐蝕的總過程可以用一個總反應(yīng)過程來表示：金屬材料+腐蝕介質(zhì)→腐蝕產(chǎn)物 
      生活中人們習慣將金屬的腐蝕統(tǒng)稱為“生銹”，這種說法是不準確的，嚴格意義上講，銹是指鋼鐵受大氣中水分和氧氣的影響引起腐蝕和變色生產(chǎn)的以氧化物和氫氧化物為主的化合物。所以從廣義的角度上講，人們將金屬的腐蝕物稱為銹。
2.腐蝕的分類
      金屬的腐蝕按腐蝕機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是金屬的表面與周圍環(huán)境的化學介質(zhì)發(fā)生化學作用而引起的，服從多相反應(yīng)化學動力學的基本規(guī)律。如金屬在高溫干燥氣體中或非電解質(zhì)溶液中的腐蝕，包括高溫氧化、高溫滲碳、脫碳、高溫氫腐蝕等?；瘜W腐蝕受溫度的影響非常明顯，常溫時化學腐蝕的速度是相對較慢，在高溫下，化學腐蝕速率隨溫度的升高而增加。
      電化學腐蝕是指金屬的表面與含導(dǎo)電離子的介質(zhì)發(fā)生電化學反應(yīng)而引起的腐蝕。金屬的電化學腐蝕要比化學腐蝕更為普遍，破壞性也更大。任何一種按電化學腐蝕機理的金屬腐蝕都至少包含一個陽極反應(yīng)和一個陰極反應(yīng)，陽極反應(yīng)是金屬離子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中并放出電子的過程，即樣機氧化過程，對應(yīng)的陰極反應(yīng)就是介質(zhì)中氧化劑組分吸收來自陽極的電子的還原過程。如鋼鐵暴露在潮濕的大氣中，表面上會吸附一層很薄的水膜。當發(fā)生腐蝕時，鐵作為原電池的負極被氧化為 Fe2+，電子從鋼鐵的內(nèi)部轉(zhuǎn)移到正極（雜質(zhì)）上，正極主要是溶解在水膜中的氧化還原反應(yīng)。
反應(yīng)式如下：Fe(OH)2 在空氣中被進一步氧化為 Fe(OH)3，并部分脫水而形成鐵銹。
3.防腐蝕技術(shù)
3.1 改善金屬的抗蝕性
      由于金屬材料本身的抗蝕性是基本因素，所以提高金屬材料自身的抗蝕性是防止金屬腐蝕的主要途徑之一。根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高耐蝕性，可以防止或減緩腐蝕。例如，鑄鐵和不銹鋼在其他條件相同的情況下，鑄鐵的抗蝕性遠遠不如不銹鋼，因此，在煉鋼時，加入鎳（Ni）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鈦（Ti）、釩（V）、硅（Si）、硼（B）、鉬（Mo）、鎢（W）等合金元素，同時降低有害雜質(zhì)的含量，這樣煉成的合金鋼，其抗蝕性就會大大提高，并且材料的機械性能也會得到很大的提升。此外，通過均勻化熱處理、滲鉻、滲鋁，以及QPQ處理技術(shù)等，也可以提高金屬材料的耐蝕性。
3.2 形成覆蓋層
      覆蓋層也稱保護層、防護層，在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，從而達到防腐蝕的目的，是防止金屬腐蝕的有效方法。按覆蓋層的性質(zhì)，可分為永 久性覆蓋層和暫時性覆蓋層兩種。永 久性覆蓋層包括金屬保護層和非金屬涂層，金屬保護層是以一種耐蝕性較強的金屬或合金鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層，常用的方法有電鍍、化學鍍、真空鍍等；非金屬涂層是用非金屬物質(zhì)如油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、玻璃、高分子材料（如橡膠、聚酯、塑料）等涂覆在金屬表面上形成保護層，以達到防腐蝕的目的。暫時性覆蓋層包括可剝性塑料薄膜和防銹油（脂）等?？蓜冃运芰媳∧な怯盟芰献鳛楸Ｗo層，它是用溶劑，成膜劑，增塑劑，緩蝕劑和其它物質(zhì)制備而成的材料，在工件表面噴涂后，就能在其表面覆蓋一層結(jié)構(gòu)致密的塑料保護層，這種保護層除了可以阻止水分和空氣滲入到金屬表面外，還因為含有緩蝕劑而具有抗蝕能力，此外，這層保護層還可以避免工件在儲運的過程中遭受機械碰撞和摩擦的損傷。防銹油是在石油類基本組分中加入油溶性緩蝕劑以及其他輔助添加劑等組成，多用于金屬制品（多用于鋼鐵制品）的工序間、運輸或貯存時的暫時防銹，它具有效果好、易運輸、成本低廉、操作簡便和容易去除等優(yōu)點，在國內(nèi)外都廣泛使用，防銹油一般分為硬膜防銹油、軟膜防銹油、蠟?zāi)し冷P油、氣相防銹油等。
3.3 化學處理法
      化學處理法就是采用化學處理的方法，使金屬表面形成一層鈍化膜以達到抗腐蝕的效果。常見的化學處理法有磷化和發(fā)藍兩種。
      磷化處理是將金屬制品表面除油、去銹后放入到含磷酸鹽的酸性溶液中浸泡，使金屬表面形成一層由磷酸鹽構(gòu)成的磷化膜。這一層致密的磷化膜在大氣中具有良好的耐腐蝕性，即使有酸，堿等強腐蝕性介質(zhì)接觸，也具有一定的耐蝕性。這種方法被廣泛用于黑色金屬和鋅，保護鋁，鎘和其他合金產(chǎn)品，或作為涂裝前表面預(yù)處理過程，以提高漆層的結(jié)合能力和防腐蝕性能。此外，磷化膜還具有一定的減輕滑動摩擦和提高絕緣性能的優(yōu)點。
      發(fā)藍是一種鋼鐵制品氧化處理的方法，常用的堿性發(fā)藍是把鋼鐵件放入高濃度的堿（氫氧化鈉）和氧化劑（亞硝酸鈉、硝酸鈉）溶液中，在 140～150℃溫度下進行反應(yīng)，其反應(yīng)主要是氧化還原反應(yīng)和水解反應(yīng)：
      處理后能在工件表面形成一層藍黑色的致密（Fe3O4）氧化膜，并牢固的與金屬表面結(jié)合，這層氧化膜對干燥的空氣抗蝕性較好，但在水中或濕度較高的空氣中耐蝕性差。這層氧化膜具有一定的彈性和潤滑性，在處理過程的同時還可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，因此廣泛用于機械零件，制造光學儀器，精密儀器，手表和其他配件。
3.4 改善腐蝕環(huán)境
      改善腐蝕環(huán)境是指通過改善金屬制品周圍的環(huán)境來減少或防止環(huán)境對金屬的腐蝕。改善環(huán)境法一般用干燥的空氣存儲方法和充氮法。干燥空氣封存法也稱控制相對濕度法，一般空氣相對濕度控制在 35%以下，金屬不容易腐蝕，非金屬也不容易發(fā)霉。氮氣封存法是在產(chǎn)品的包裝中充入干燥的氮氣來隔絕水分、氧氣等腐蝕介質(zhì)，由于氮氣（N2）的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，所以金屬不容易腐蝕，非金屬不容易老化。此外，還可以通過在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。
3.5 電化學保護法
      電化學保護法是根據(jù)電化學原理在金屬設(shè)備上采取一定的措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而減輕或防止金屬的腐蝕。常用的電化學保護法有犧牲陽極保護法、陽極保護法、陰極保護法。犧牲陰極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護的金屬上，形成腐蝕電池，被保護的金屬作為陰極而得到保護，此方法一般用于保護輪船外殼、海水中的各種金屬設(shè)備、防止巨型設(shè)備以及石油管路的腐蝕。陰極保護是利用外加電源來保護金屬，把需要保護的金屬接在電源的負極上，使之成為陰極而不被腐蝕，然后取一些鐵塊接在正極上使之成為陽極，讓其腐蝕，這其實也是犧牲陽極，唯 一不同的這里是由外電源提供電流。陽極保護也是利用外加直流電源來保護金屬，但把需要保護的金屬接在正極上，使之成為陽極，在適當正的電位范圍內(nèi)，由于陽極上氧化作用加劇，在金屬表面上形成了一個完整的氧化膜層，是金屬得到保護。
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