浅谈金属的腐蚀与防护

发布时间：2023-03-30

李义田

摘　要：金属腐蚀与防腐蚀问题与现代科学技术的发展以及人民的生活息息相关，几乎所有的金属材料都是在一定环境中使用。在使用的过程中，金属材料受到周围环境的影响作用总会发生一定程度的腐蚀。一般随着时间的延长而导致金属性能下降以及损毁的现象称之为“腐蚀”或“老化”。现代腐蚀科学正在迅速发展，新的防腐蚀技术不断涌现，进一步将防腐蚀科学应用于各個领域，有效的降低了腐蚀造成的经济损失，本文简单介绍了金属的腐蚀与防护。

关键词： 腐蚀；防护；电化学保护

0　引言

金属腐蚀不但会影响设备的使用寿命，更会造成一定的经济损失。据统计，在发达国家，由于金属腐蚀造成的经济损失约占国民生产总之的3.5%-4.2%，因此，研究金属的腐蚀机理，并有针对性的采取防腐措施，不仅能够有效的延长设备的使用寿命，还能降低由此造成的经济损失。

1　金属腐蚀简介

金属与环境中的组分由于发生化学反映而导致表面破坏的现象称为金属腐蚀。造成金属发生腐蚀的Z根本原因是金属的热力学不稳定性造成的，即金属原子的自由能处于较高的状态，在一定条件下，金属单质就会向化合物进行转化，从而发生腐蚀。

导致金属和金属腐蚀破坏的主要原因就是化学或电化学作用，有时也包括机械、生物或物理作用。单纯物理作用的破坏（如合金在液态金属中的物理溶解）仅是少数的例子。单纯的机械破坏不属于腐蚀的范畴。

2　金属腐蚀的分类

腐蚀的分类方法有很多，包括按腐蚀环境、腐蚀形态以及腐蚀现象或原因进行分类。

2.1 按环境分：

①湿蚀：如：大气腐蚀、化学药品腐蚀以及水溶液腐蚀和土壤腐蚀等。

②干蚀：如：高温氧化、氢腐蚀、液态金属腐蚀以及硫腐蚀等。

③微生物腐蚀：如：真菌腐蚀、藻类腐蚀以及细菌腐蚀和硫化菌腐蚀等。

2.2 按形态分：

①全面腐蚀即均匀腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面，包括较均匀的腐蚀和不均匀的腐蚀。在全面腐蚀过程中，金属阳极溶解反应和物质还原反应的区域都特小，并且阳极区域位置在腐蚀过程中随机发生变化，使得腐蚀的分布非常均匀，并且危害较小。

②局部腐蚀即非均匀腐蚀：腐蚀仅仅发生在金属的某一个部位。局部腐蚀的过程中，阴阳极区域是分开的，并且阴极区域的面积相对阳极要大。因此，局部腐蚀高度集中的位置腐蚀强度也比较大。在化工设备的腐蚀损害中，70%是由局部腐蚀造成的，因此，相对于均匀腐蚀而言，局部腐蚀的危害性更大。

局部腐蚀包括：

，点蚀：虽然它是一种点或空穴类小面积的腐蚀，但是却是一种高度局部的腐蚀形态。这类腐蚀的孔有大有小，但是小而深的孔有可能造成金属板穿孔。这类腐蚀通常发生在表面存在钝化膜或者有保护膜的金属上，如：不锈钢等。

第二，缝隙腐蚀：由于金属表面存在缝隙，因此，与腐蚀相关的物质在缝隙内不容易迁移，从而造成缝隙内金属的腐蚀。

第三，晶间腐蚀：即沿着合金晶界区发展的腐蚀。这种腐蚀只能借助金相显微镜才能看出晶界呈现网状，但是从表面是看不出任何迹象的，但是这种腐蚀会造成设备以及构件的严重破坏。镍合金以及不锈钢等容易发生此类腐蚀。

第四，冲刷腐蚀即磨损腐蚀：溶液中包含的具有研磨作用的固体颗粒随着溶液的流动从而使得金属表面的保护膜受到破坏，而发生腐蚀。其破坏形式可以是局部的也可以是均匀的。

第五，应力腐蚀开裂：即金属与合金在腐蚀和拉应力的同时作用下产生的破裂。虽然只在具有一定拉应力的情况下才发生，但是这是一种Z危险的腐蚀形态，金属本身对应力腐蚀敏感以及有引起该金属发生应力腐蚀的介质。

第六，氢脆：金属由于吸收了原子氢而使其性质变脆的现象叫氢脆。如钢中的Bi﹑Pb﹑S﹑As都能促进氢脆。

第七，丝状腐蚀：在潮湿的大气中，涂有透明清漆或油漆膜的金属表面会发展腐蚀，腐蚀产物呈丝状纤维网样。潮湿大气是其主要原因，其机理是氧的浓差电池作用。

第八，腐蚀疲劳：金属的疲劳强度以及疲劳寿命在高变应力和腐蚀介质的同时作用下有所下降的现象即为腐蚀疲劳。这种腐蚀不要求特定的材料和介质组合，任何金属在任何介质中都可能发生腐蚀疲劳。

第九，湍流腐蚀（冲击腐蚀）：流速较快的溶液由于金属器件或管道?几何形状突然变化而冲击金属表面产生湍流，使金属发生破坏。

3　金属腐蚀的防护

3.1 改善金属的本质 根据金属不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金或在金属中添加合金元素以提高金属的耐腐蚀性，起到防止和减缓金属腐蚀的作用。

3.2 形成保护层 防止金属腐蚀Z有效的方法就是隔离被保护金属与腐蚀性介质，即在金属表面覆盖各种保护层，常用的包括以下几类：

，金属的氧化处理：将钢铁制品加入到NaOH和NaNO的混合液中，经过加热处理后会在金属表面形成一层蓝色的约有0.5～1.5um厚的氧化膜，从而达到钢铁防腐的目的。由于形成的氧化膜具有较大的弹性以及润滑性，不影响零件的精度，因此，在处理精密以及光学仪器中得到广泛应用。

第二，金属的磷化处理：磷化处理即将钢铁制品去油除锈后，放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡后，在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种膜作为一种微孔结构，对油漆等具有很强的吸附力，为了进一步提高其耐腐蚀性，可以将其作为油漆的底层。

第三，金属保护层：将一种金属镀在被保护金属上形成的保护镀层。金属镀层除包括电镀和化学镀外，还包括热浸镀、热喷镀以及真空镀等。

第四，非金属涂层：用油漆、塑料以及矿物性油脂等非金屬物质涂覆在金属表面而形成的保护层。用塑料喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。这种方法广泛用于石油化工、医药仪器等工业部门。

3.3 改善环境 

为了有效的减少和防止金属腐蚀，必须改善环境，如：减少腐蚀介质浓度、除去介质中的氧以及控制环境的温度湿度等。此外，添加降低腐蚀速率的物质也是有效减少和防止金属腐蚀的方法。

3.4 电化学保护法 

，牺牲阳极保护法：采用电极电势比保护金属更低的金属或合金做阳极并固定在被保护金属上而形成腐蚀电极，从而达到了保护金属的目的。此方法常用于保护海水中的金属设备以及防止石油管路的腐蚀方面。

第二，外加电流法：将被保护的金属与另一附加电极作为电池两极，阴极是被保护的金属，在外加直流电的作用下阴极得到保护。此方法主要用于防止土壤、海水以及河水中金属设备的腐蚀。

4　结语

随着现代腐蚀科学的迅速发展不断的涌现出新的防腐技术，在各个领域应用防腐技术不仅有助于我国现代化建设发展，并且还能节约大量的能源从而提高经济效益。

参考文献：

[1]周静好.腐蚀与防护全书一防锈技术[M].北京：化学工业出版社，1988.

[2]吴贤官.材料防腐蚀概论[J].腐蚀与防护，1998（1）：44-48.

[3]张承忠.金属的腐蚀与保护[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[4]俞键.迈向21世纪的腐蚀与防护[J].腐蚀与防护，1996（12）：5-9.

（来源：价值工程）