金属材料在自然界中朂为常见的失效形式有三种，它们分别是磨损、断裂和腐蚀。本期为大家分享一些工业上常见的防腐技术。
1.腐蚀的定义
      金属和它所处周围的环境之间，由于发生化学或电化学作用而引起的破坏和变质的现象被称为金属的腐蚀，这其中也包括力学因素下的腐蚀。金属产生腐蚀一般具有三个特征：一是金属锈蚀后表面就会失去金属光泽；二是金属的锈蚀表面呈现不规则的粗糙不平；三是金属表面的腐蚀产物堆积，膨胀，直至脱落。
      在自然界中，绝大多数的金属都是以金属的化合物态存在的，按照热力学理论，大部分化合态的金属都处于低能位的状态，单体金属则处于高 能位的状态，处于不稳定的高能位的金属会向低能位的其他化合物进行转变，所以对于大多数金属，腐蚀是一种自然趋势。金属的腐蚀的总过程可以用一个总反应过程来表示：金属材料+腐蚀介质→腐蚀产物 
      生活中人们习惯将金属的腐蚀统称为“生锈”，这种说法是不准确的，严格意义上讲，锈是指钢铁受大气中水分和氧气的影响引起腐蚀和变色生产的以氧化物和氢氧化物为主的化合物。所以从广义的角度上讲，人们将金属的腐蚀物称为锈。
2.腐蚀的分类
      金属的腐蚀按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属的表面与周围环境的化学介质发生化学作用而引起的，服从多相反应化学动力学的基本规律。如金属在高温干燥气体中或非电解质溶液中的腐蚀，包括高温氧化、高温渗碳、脱碳、高温氢腐蚀等。化学腐蚀受温度的影响非常明显，常温时化学腐蚀的速度是相对较慢，在高温下，化学腐蚀速率随温度的升高而增加。
      电化学腐蚀是指金属的表面与含导电离子的介质发生电化学反应而引起的腐蚀。金属的电化学腐蚀要比化学腐蚀更为普遍，破坏性也更大。任何一种按电化学腐蚀机理的金属腐蚀都至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，阳极反应是金属离子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即样机氧化过程，对应的阴极反应就是介质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子的还原过程。如钢铁暴露在潮湿的大气中，表面上会吸附一层很薄的水膜。当发生腐蚀时，铁作为原电池的负极被氧化为 Fe2+，电子从钢铁的内部转移到正极（杂质）上，正极主要是溶解在水膜中的氧化还原反应。
反应式如下：Fe(OH)2 在空气中被进一步氧化为 Fe(OH)3，并部分脱水而形成铁锈。
3.防腐蚀技术
3.1 改善金属的抗蚀性
      由于金属材料本身的抗蚀性是基本因素，所以提高金属材料自身的抗蚀性是防止金属腐蚀的主要途径之一。根据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，提高耐蚀性，可以防止或减缓腐蚀。例如，铸铁和不锈钢在其他条件相同的情况下，铸铁的抗蚀性远远不如不锈钢，因此，在炼钢时，加入镍（Ni）、铬（Cr）、锰（Mn）、钛（Ti）、钒（V）、硅（Si）、硼（B）、钼（Mo）、钨（W）等合金元素，同时降低有害杂质的含量，这样炼成的合金钢，其抗蚀性就会大大提高，并且材料的机械性能也会得到很大的提升。此外，通过均匀化热处理、渗铬、渗铝，以及QPQ处理技术等，也可以提高金属材料的耐蚀性。
3.2 形成覆盖层
      覆盖层也称保护层、防护层，在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，从而达到防腐蚀的目的，是防止金属腐蚀的有效方法。按覆盖层的性质，可分为永 久性覆盖层和暂时性覆盖层两种。永 久性覆盖层包括金属保护层和非金属涂层，金属保护层是以一种耐蚀性较强的金属或合金镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层，常用的方法有电镀、化学镀、真空镀等；非金属涂层是用非金属物质如油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、玻璃、高分子材料（如橡胶、聚酯、塑料）等涂覆在金属表面上形成保护层，以达到防腐蚀的目的。暂时性覆盖层包括可剥性塑料薄膜和防锈油（脂）等。可剥性塑料薄膜是用塑料作为保护层，它是用溶剂，成膜剂，增塑剂，缓蚀剂和其它物质制备而成的材料，在工件表面喷涂后，就能在其表面覆盖一层结构致密的塑料保护层，这种保护层除了可以阻止水分和空气渗入到金属表面外，还因为含有缓蚀剂而具有抗蚀能力，此外，这层保护层还可以避免工件在储运的过程中遭受机械碰撞和摩擦的损伤。防锈油是在石油类基本组分中加入油溶性缓蚀剂以及其他辅助添加剂等组成，多用于金属制品（多用于钢铁制品）的工序间、运输或贮存时的暂时防锈，它具有效果好、易运输、成本低廉、操作简便和容易去除等优点，在国内外都广泛使用，防锈油一般分为硬膜防锈油、软膜防锈油、蜡膜防锈油、气相防锈油等。
3.3 化学处理法
      化学处理法就是采用化学处理的方法，使金属表面形成一层钝化膜以达到抗腐蚀的效果。常见的化学处理法有磷化和发蓝两种。
      磷化处理是将金属制品表面除油、去锈后放入到含磷酸盐的酸性溶液中浸泡，使金属表面形成一层由磷酸盐构成的磷化膜。这一层致密的磷化膜在大气中具有良好的耐腐蚀性，即使有酸，碱等强腐蚀性介质接触，也具有一定的耐蚀性。这种方法被广泛用于黑色金属和锌，保护铝，镉和其他合金产品，或作为涂装前表面预处理过程，以提高漆层的结合能力和防腐蚀性能。此外，磷化膜还具有一定的减轻滑动摩擦和提高绝缘性能的优点。
      发蓝是一种钢铁制品氧化处理的方法，常用的碱性发蓝是把钢铁件放入高浓度的碱（氢氧化钠）和氧化剂（亚硝酸钠、硝酸钠）溶液中，在 140～150℃温度下进行反应，其反应主要是氧化还原反应和水解反应：
      处理后能在工件表面形成一层蓝黑色的致密（Fe3O4）氧化膜，并牢固的与金属表面结合，这层氧化膜对干燥的空气抗蚀性较好，但在水中或湿度较高的空气中耐蚀性差。这层氧化膜具有一定的弹性和润滑性，在处理过程的同时还可以消除加工过程中产生的应力，因此广泛用于机械零件，制造光学仪器，精密仪器，手表和其他配件。
3.4 改善腐蚀环境
      改善腐蚀环境是指通过改善金属制品周围的环境来减少或防止环境对金属的腐蚀。改善环境法一般用干燥的空气存储方法和充氮法。干燥空气封存法也称控制相对湿度法，一般空气相对湿度控制在 35%以下，金属不容易腐蚀，非金属也不容易发霉。氮气封存法是在产品的包装中充入干燥的氮气来隔绝水分、氧气等腐蚀介质，由于氮气（N2）的化学性质比较稳定，所以金属不容易腐蚀，非金属不容易老化。此外，还可以通过在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。
3.5 电化学保护法
      电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取一定的措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而减轻或防止金属的腐蚀。常用的电化学保护法有牺牲阳极保护法、阳极保护法、阴极保护法。牺牲阴极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护的金属上，形成腐蚀电池，被保护的金属作为阴极而得到保护，此方法一般用于保护轮船外壳、海水中的各种金属设备、防止巨型设备以及石油管路的腐蚀。阴极保护是利用外加电源来保护金属，把需要保护的金属接在电源的负极上，使之成为阴极而不被腐蚀，然后取一些铁块接在正极上使之成为阳极，让其腐蚀，这其实也是牺牲阳极，唯 一不同的这里是由外电源提供电流。阳极保护也是利用外加直流电源来保护金属，但把需要保护的金属接在正极上，使之成为阳极，在适当正的电位范围内，由于阳极上氧化作用加剧，在金属表面上形成了一个完整的氧化膜层，是金属得到保护。
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