金属腐蚀与防护研究

王志亮

摘要：金属材料是现代社会生产非常关键的材料之一，但是金属材料在使用过程中非常容易受到其他环境因素的影响。比如，在机械加工过程中，金属材料容易受到不同程度的腐蚀，影响金属材料的正常使用。在正常的使用过程中，金属材料在强度、刚度等方面表现良好，但由于腐蚀现象非常普遍，对整个系统造成一定的不良影响。因此，如何对金属腐蚀现象进行相应的防护较为重要，同时金属材料的防腐蚀工作也是延长设备寿命的重要途径。就此，本文笔者在本文将对金属腐蚀与防护进行详细研究、分析。

关键词：金属材料;腐蚀现象;防护措施

中图分类号：R81;R14                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）06-0153-02

0  引言

机械行业作为我国社会发展中的重要行业之一，其发展程度与我国社会经济发展有着一定联系。金属材料作为机械制造业中非常重要的原材料之一，其质量高低将直接影响机械制造的生产质量。笔者了解到在金属材料的使用过程中，影响金属材料使用质量的关键因素之一就是腐蚀程度。因此，在机械制造行业的不断发展过程中，不断有研究学者就金属材料的抗腐蚀性进行研究、探讨，主要目的在于提高金属抗腐蚀性，保证机械制造正常生产。

1  机械制造业中的金属复合材料

1.1 金属腐蚀形成、类型

在机械制造行业中，金属复合材料是将多种类型的金属材料作为材料进行混合并通过冶金工艺处理后获得的。金属复合材料相较于普通金属材料来说，具有更加显著的强度、耐磨性，在使用过程中表现得更加优秀，因此，在机械制造业中广泛使用，再加上金属材料作为机械制造业中的重要材料，继而关于金属腐蚀的研究更加重要。

无论是金属复合材料，还是其他各类材料，当处于临界点状态时，材料都将会处于低能量状态，并在长时间内都将维持这一状态。其中，金属材料的稳定状态主要是通过金属氧化物实现（尤其是金、银等贵重金属）。贵重金属若长时间处于自然环境下，其氧化速度将会加快，并长时间维持。想要回到其初始状态，便需要通过非常复杂的方式从中提炼出金属。一旦金属出现不洁净状态，那么将发生不同程度的腐蚀现象。

当前较为常见的金属腐蚀类包括化学腐蚀以及电化学腐蚀。如果通过腐蚀现象进行分类，那么可以将其分为均匀腐蚀以及局部腐蚀。均匀腐蚀指的是金属材料整体出现腐蚀;而局部腐蚀主要是材料某个地方出现腐蚀。就实际情况来说，诱发腐蚀的因素较多，针对切削技工而言，金属生锈为原因的腐蚀是最为常见的;另外，在其他常见腐蚀类型中以电化学腐蚀为主。

而按照腐蚀的形态，金属腐蚀又可以分成全面腐蚀与局部腐蚀。所谓的全面腐蚀指代的是均匀腐蚀，此种腐蚀现象通常会遍布金属整个表面。在全面腐蚀现象中，金属物质发生的还原现象以及金属阳极发生的溶解现象区域都较小，并且金属阳极发生腐蚀现象的区域随机变化。所谓的局部腐蚀现象指代的是金属器件或者金属设备发生非均匀腐蚀，指代的是腐蚀现象发生在金属的某个局部地位，在金属发生局部腐蚀现象过程中，阴阳两极的区域通常是分开的，并且金属阴极区域比阳极区域较大。

1.2 腐蚀原因

在影响金属材料腐蚀形成原因中非常关键的一点在于电化学稳定性。如果点位值是处于负值状态下，那么材料的稳定性整体偏低，其中如果负值越大，在此情况下，金属材料的稳定性会越差，金属离子化更加显著，在此情况下金属材料的腐蚀现象就会更加显著。此外，金属材料的内部组成也会对金属材料整体造成影响。若金属材料内部成分差异较大，那么金属材料的整体质量问题也会出现非常明显的差异。就概率问题来说，多项合金材料腐蚀现象出现的概率将会大大高于单项合金材料，其主要原因是由于多项合金材料物化性质存在更加明显的差异，多项合金材料在遇到电解液后，所产生的电位与单相合金材料遇到电解液后所产生的电位也会有明显的差异。

例如：金属材料在热处理的作用下会产生多种金相组织，淬火处理后，其组织排列将会分布得更加的均匀。金属材料在经过淬火处理后这一阶段具有非常明显的耐腐蚀性，但是一旦过了这一阶段，那么金属材料的碳物质沉淀将会在增加，继而导致金属材料耐腐蚀性明显下降。若金属表面并不是非常平整的状态，那么发生腐蚀现象的概率又会大大增加。再加上金属材料在整个加工阶段不是处于极端的受冷阶段，就是在极端的受热阶段，对于非氧化性的酸性盐类物质对金属材料稳定又将会造成很大程度的影响，最终导致金属材料出现不同程度的腐蚀。

2  机械金属材料抗腐蚀研究

若是環境存在差异，那么一旦机械金属材料多接触到的介质出现变化，那么金属材料就将会出现不同的腐蚀现象。因此，笔者为了更加了解关于金属材料的抗腐蚀速率，笔者在本次研究中将以人工加速度测试方式，结合大气自然环境影响，已经了解到金属抗腐蚀速率容易受到温度、湿度以及酸碱度等因素影响。但是，为了更加清楚、深刻的了解到这一现象，笔者将通过实验的方式对其进行进一步的论证，具体报告如下：

2.1 仪器、实验准备

首先，在实验开始的第一步骤，笔者将选择合适的金属样品，并将金属样品进行相应的打磨、处理，使其最终呈现出长方形的形态。在正式开始实验前，应当对实验样品表面存在的锈迹进行全面、仔细的清理，必须保证实验样品洁净度。在实验样品准备完成后，再进行接下来的检测工作。检测工作开展过程中主要利用游标卡尺进行样品外形尺寸的确定，接着将已经处理好的样品放置在丙酮中浸泡，在保证浸泡工作完成后，在对样品采取清理处理，在保证其干燥度的情况下，对金属样品进行称重，记录称重数据后将其放入到玻璃器皿中，用于接下来的试验进行。需要注意的是，在盛放金属样品的玻璃器皿选择上，必须保证玻璃器皿的干燥性、密封性。

2.2 腐蚀实验

实验正式开始，首先选择4份重量为30g的酸性溶液，其中每一份的酸性浓度分别是0%、30%、60%以及90%，在每一份溶液上标记好相应的浓度含量，避免出现数据失误，影响实验结果。接着将每一份酸性溶液转移到箱式电阻炉中，分别调节好相应的温度、湿度以及时间。注意在数据的设置上必须保证三项指标均存在显著的差异性，接下来进行温度加湿加热抗腐蚀实验。

如公式（1）所示，经结果计算后金属样品腐蚀速率确定：

Wc=（W1-W2）/S·T·D·8.76                          （1）

式（1）中：W1表示的是未腐蚀样品的质量，单位表示为g;W2代表的是已经发生腐蚀后樣品的质量，单位表示为g;其中，S代表的是样品与介质之间的接触面积，单位表示为m2;T代表的是腐蚀时间，单位表示为h;D为密度，单位表示为g/cm3。

在实验开展过程中，温度为实验中的变量，维持36h的腐蚀实验，在实践期间，每4h进行数据的测量，实验结束后将每一次的测量结果进行相应的整理得出实验结果，详见表1。

由表1实验数据可知，当实验中温度恒定，金属样品所出现的腐蚀程度将会随着酸性浓度的不断上升而不断的提高。随后笔者对该现象进行详细分析后发现，金属样品表面的钝化层将会随着实验时间的不断推移而出现侵蚀现象，并导致金属样品的内部金属颗粒大量外露，继而导致实验样品表面与溶液的接触不断增加，在此阶段，实验样品的反应速度呈不断上升状态。

就实验温度作为出发点来说，实验样品腐蚀速率将会随着温度的上升而不断的加快，实验结果证实该现象与材料电化学反应速度有着十分密切的联系，再加上随着溶液内部速度的不断加快，氧化速率不断增加，实验样品的腐蚀现象也就更加的明显。

基于上述分析得知，不同温度条件下，金属材料的抗腐蚀性存在一定的差异，当温度提升到90℃以上时，金属材料抗腐蚀效果最佳，随着后续温度、湿度以及酸度的不断变化，金属材料抗腐蚀能力将会不断的下降。

3  金属材料腐蚀防护

3.1 切削加工中腐蚀防护

显而易见，在潮湿的空气环境下金属材料腐蚀概率将会大大上升，由此可以得知将金属与空气向隔绝，可以有效达到防腐蚀效果，但是就实际情况而言，在机械设备的生产过程中，并没有条件做到完全的隔绝，因此笔者就更加恰当的抗腐蚀措施进行分析，如下：

①内部保护：将腐蚀性能极好的合金元素加入到金属材料中，能够大大提高金属材料内部的耐腐蚀能力;

②外部保护：将金属内部与空气进行隔绝，减少金属材料与空气的反应。而在隔绝措施上，可以通过在其外部刷漆、增设覆层等方式，继而起到防护作用，最大程度上避免金属材料出现腐蚀。

3.2 腐蚀防护措施

①在机械制造设备中，针对裸露在外的金属零部件，可以采用外部涂漆的方式。如果在后续的使用过程中，保护层出现缺陷，那么应当立即对其进行填补处理，避免缺陷部位出现腐蚀现象。另外，如果防护剂与冷却润滑剂不具备相容性，两种材料在接触后出现腐蚀现象，那么则应当根据实际情况选择恰当的方式改变两种材料的状态，使其达到相容效果，最终起到腐蚀防护作用;

②在进行金属材料的切削处理时，金属材料将会出现非常明显的扰动，在此阶段，保护层将会出现一定的受损。并且还会导致已经经过加工处理后的零部件产生腐蚀现象。针对于此，可以将防腐蚀剂加入到冷却润滑剂中，使其内部产生致密的钝化膜，但是需要注意的是控制乳浊液浓度，将其控制在最佳范围;

③工件在完成加工处理后，在避免工件出现腐蚀的有效措施上，可以采取一系列的外部措施，比如：喷漆、浸泡等，在工件表面形成一层完整的保护层。除此之外，通过石蜡处理，同样能够大大提高工件的防腐蚀效果。

4  结语

总而言之，金属材料作为机械制造行业中重要材料之一，金属材料的质量高低将会在很大程度上影响机械制造企业的正常运行。而金属材料又是属于非常容易被腐蚀的材料之一，一旦出现腐蚀现象，金属材料的质量将会受到非常严重影响。因此，在金属抗腐蚀防护措施的实施过程中，首先机械制造企业应当明确金属材料发生腐蚀的主要原因，并在此基础上给出针对性的解决措施，在实际的使用过程中落实，尽可能减少金属材料的腐蚀程度，确保金属材料的正常使用，推动机械制造行业的发展与进步。

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