论文部分内容阅读
摘要：金属材料具有较高的机械强度，能适应各种工作环境的需求，在各个行业领域内应用广泛。但在金属材料的应用过程中，金属的腐蚀影响了金属材料的正常使用，关于金属材料的防腐蚀措施研究具有现实意义。基于此，从高中生知识面的角度，分析金属材料腐蚀的几种类型和危害性，提出金属材料防腐蚀的几点措施。
关键词：金属材料；防腐蚀；措施
Abstract： Because of the high mechanical strength and adapt to the needs of various working environment， metal materials are used in various fields of industry widely. But metal corrosion affects the normal use of the metal materials， the research on the corrosion protection of metal materials has practical significance. Based on this， from the perspective of knowledge of high school students， several types of metal corrosion and harm were analyzed， and some measures to prevent corrosion of metal materials were put forward.
Key words： Metal material； Anti-corrosion； Measures
TG174.4
一、金屬材料腐蚀的危害性
金属材料在使用过程中会和暴露在空气中的物质发生化学反应，在表面形成一层致密的半导体膜，化学中称钝化膜。这种钝化膜在一定程度上能起到保护金属材料内层结构的作用，但其保护作用相对有限，当钝化膜被继续破坏后，周围的介质会和金属材料形成一个完整的电路，同时发生化学反应和电化学反应，加速金属材料的腐蚀速度。一旦金属材料发生腐蚀，会影响其机械强度、可塑性和韧性等，甚至会破坏金属材料的几何形状，导致金属零部件之间无法正常匹配工作，从而影响金属设备的使用年限，造成严重的资源浪费和经济损失。
二、金属材料腐蚀类型分析
金属材料腐蚀的种类较多，通常分为以下几种腐蚀类型：①小孔腐蚀，这类腐蚀会在金属表面形成坑道和点，进而破坏金属材料的内部结构，这种类型腐蚀产生的原因是介质中的活性阴离子和金属材料形成腐蚀电池，金属腐蚀沿着金属材料内部进行扩展；②缝隙腐蚀，在电解液中金属材料会構成完整的电流回路，金属电极之间的溶液形成浓差电池，在局部发生金属腐蚀，该类型腐蚀常见于设备的连接处、缠绕处和垫圈等部位，从而影响设备的正常使用；③应力腐蚀，在金属焊接过程中，由于焊接工艺处理不当，会引发明显的残余应力，导致金属局部位置开裂，产生细小的裂缝，腐蚀介质沿着裂缝继续腐蚀金属材料内部；④晶间腐蚀，某些腐蚀介质会直接破坏金属材料晶粒结构，晶粒间的结合力大大下降，虽然金属材料的表面没有发生明显的异常，但其结构强度下降明显。
三、金属材料防腐蚀措施
1.电化学保护法
金属材料防腐蚀可采用电化学保护法，通过增加金属材料附加电极形成电池的两极结构，附加的电极和金属材料构成电池回路，在回路中施加直流电可对金属材料形成保护，这种方法适用于与水、土壤等接触的金属材料。再者是牺牲阳极法，使用还原性较强的金属和金属材料构成原电池，还原性金属发生氧化还原反应被逐渐消耗，而被保护的金属材料作为正极不会被腐蚀解析，可达到保护金属材料的目的。
2.金属材料改性处理和表面处理
在金属材料的制备过程中，在材料中添加一定量的合金元素，可有效改变金属材料的性质，增强金属材料的抗腐蚀性能。通过增加表面保护层对金属材料表面进行处理，可阻断金属材料和各种腐蚀介质直接发生化学反应，起到保护作用。在金属材料防腐蚀处理中，可进行表面磷化处理，把金属材料直接浸泡到磷化液中，通过电化学反应，金属材料表面形成一层致密难溶的化学转化膜，使金属表面具有较强的硬度、强度和弹性，能长时间抵抗介质的腐蚀。金属材料氧化处理也是常用的防腐蚀措施，通过高温加热在金属材料表面产生致密的氧化薄膜（称为发蓝处理），这种处理工艺在钢材防腐蚀中应用广泛，形成的四氧化三铁氧化膜具有较强耐氧化性和抗腐蚀性能，同时该方式不会对材料的精度产生直接影响，也适用于精密仪器的防腐蚀处理。非金属涂层处理是指在金属材料表面涂布一层抗腐蚀性能优良的塑料、陶瓷或油漆等物质，既增强金属材料的抗腐蚀性能，又能起到绝缘和美观的作用，常用于医疗用品和生活用品的抗腐蚀处理。另外，通过电镀、化学镀、喷镀的方式可在金属材料表层形成金属涂层，常采用铅、锡和锌等低熔点、抗氧化性能优良的金属作为涂层材料，也具备很好的抗腐蚀性能。
3.改善金属材料的使用环境
金属材料发生腐蚀的原因是其使用环境中存在腐蚀介质，因此可采用湿度控制和温度控制的方法，改善金属材料的使用环境，有效控制腐蚀介质的浓度，减缓金属材料发生表面和结构腐蚀的速率。再者，要加强对金属材料的养护，定期检测金属材料的腐蚀程度，针对出现的腐蚀点和腐蚀裂缝进行修补，避免腐蚀介质继续腐蚀金属材料内部结构，在工程中常采用除锈涂油漆的方式来避免暴露在介质环境中的金属材料继续腐蚀。
四、结语
金属材料是经济发展的支撑，在各个领域中发挥着重要作用。在应用金属材料时往往会面临着防腐蚀的难题，金属材料暴露在腐蚀介质环境中，会发生小孔腐蚀、裂缝腐蚀和应力腐蚀等多种结构性破坏，从而对金属材料的使用功能产生严重的影响。因此，要采用电化学保护法、材料改性、表面处理和改善使用环境等防腐蚀措施来增强金属材料的性能，优化金属材料的环境适应力，增加金属器件的使用寿命。
参考文献：
[1]劳军，陈发泉，何克甫，等.关于金属材料的防腐蚀措施的几点研究[J].民营科技，2012，26（9）：82.
[2]张美娟.金属材料及防腐蚀措施分析研究[J].中国新技术新产品，2013，11（8）：142.
关键词：金属材料；防腐蚀；措施
Abstract： Because of the high mechanical strength and adapt to the needs of various working environment， metal materials are used in various fields of industry widely. But metal corrosion affects the normal use of the metal materials， the research on the corrosion protection of metal materials has practical significance. Based on this， from the perspective of knowledge of high school students， several types of metal corrosion and harm were analyzed， and some measures to prevent corrosion of metal materials were put forward.
Key words： Metal material； Anti-corrosion； Measures
TG174.4
一、金屬材料腐蚀的危害性
金属材料在使用过程中会和暴露在空气中的物质发生化学反应，在表面形成一层致密的半导体膜，化学中称钝化膜。这种钝化膜在一定程度上能起到保护金属材料内层结构的作用，但其保护作用相对有限，当钝化膜被继续破坏后，周围的介质会和金属材料形成一个完整的电路，同时发生化学反应和电化学反应，加速金属材料的腐蚀速度。一旦金属材料发生腐蚀，会影响其机械强度、可塑性和韧性等，甚至会破坏金属材料的几何形状，导致金属零部件之间无法正常匹配工作，从而影响金属设备的使用年限，造成严重的资源浪费和经济损失。
二、金属材料腐蚀类型分析
金属材料腐蚀的种类较多，通常分为以下几种腐蚀类型：①小孔腐蚀，这类腐蚀会在金属表面形成坑道和点，进而破坏金属材料的内部结构，这种类型腐蚀产生的原因是介质中的活性阴离子和金属材料形成腐蚀电池，金属腐蚀沿着金属材料内部进行扩展；②缝隙腐蚀，在电解液中金属材料会構成完整的电流回路，金属电极之间的溶液形成浓差电池，在局部发生金属腐蚀，该类型腐蚀常见于设备的连接处、缠绕处和垫圈等部位，从而影响设备的正常使用；③应力腐蚀，在金属焊接过程中，由于焊接工艺处理不当，会引发明显的残余应力，导致金属局部位置开裂，产生细小的裂缝，腐蚀介质沿着裂缝继续腐蚀金属材料内部；④晶间腐蚀，某些腐蚀介质会直接破坏金属材料晶粒结构，晶粒间的结合力大大下降，虽然金属材料的表面没有发生明显的异常，但其结构强度下降明显。
三、金属材料防腐蚀措施
1.电化学保护法
金属材料防腐蚀可采用电化学保护法，通过增加金属材料附加电极形成电池的两极结构，附加的电极和金属材料构成电池回路，在回路中施加直流电可对金属材料形成保护，这种方法适用于与水、土壤等接触的金属材料。再者是牺牲阳极法，使用还原性较强的金属和金属材料构成原电池，还原性金属发生氧化还原反应被逐渐消耗，而被保护的金属材料作为正极不会被腐蚀解析，可达到保护金属材料的目的。
2.金属材料改性处理和表面处理
在金属材料的制备过程中，在材料中添加一定量的合金元素，可有效改变金属材料的性质，增强金属材料的抗腐蚀性能。通过增加表面保护层对金属材料表面进行处理，可阻断金属材料和各种腐蚀介质直接发生化学反应，起到保护作用。在金属材料防腐蚀处理中，可进行表面磷化处理，把金属材料直接浸泡到磷化液中，通过电化学反应，金属材料表面形成一层致密难溶的化学转化膜，使金属表面具有较强的硬度、强度和弹性，能长时间抵抗介质的腐蚀。金属材料氧化处理也是常用的防腐蚀措施，通过高温加热在金属材料表面产生致密的氧化薄膜（称为发蓝处理），这种处理工艺在钢材防腐蚀中应用广泛，形成的四氧化三铁氧化膜具有较强耐氧化性和抗腐蚀性能，同时该方式不会对材料的精度产生直接影响，也适用于精密仪器的防腐蚀处理。非金属涂层处理是指在金属材料表面涂布一层抗腐蚀性能优良的塑料、陶瓷或油漆等物质，既增强金属材料的抗腐蚀性能，又能起到绝缘和美观的作用，常用于医疗用品和生活用品的抗腐蚀处理。另外，通过电镀、化学镀、喷镀的方式可在金属材料表层形成金属涂层，常采用铅、锡和锌等低熔点、抗氧化性能优良的金属作为涂层材料，也具备很好的抗腐蚀性能。
3.改善金属材料的使用环境
金属材料发生腐蚀的原因是其使用环境中存在腐蚀介质，因此可采用湿度控制和温度控制的方法，改善金属材料的使用环境，有效控制腐蚀介质的浓度，减缓金属材料发生表面和结构腐蚀的速率。再者，要加强对金属材料的养护，定期检测金属材料的腐蚀程度，针对出现的腐蚀点和腐蚀裂缝进行修补，避免腐蚀介质继续腐蚀金属材料内部结构，在工程中常采用除锈涂油漆的方式来避免暴露在介质环境中的金属材料继续腐蚀。
四、结语
金属材料是经济发展的支撑，在各个领域中发挥着重要作用。在应用金属材料时往往会面临着防腐蚀的难题，金属材料暴露在腐蚀介质环境中，会发生小孔腐蚀、裂缝腐蚀和应力腐蚀等多种结构性破坏，从而对金属材料的使用功能产生严重的影响。因此，要采用电化学保护法、材料改性、表面处理和改善使用环境等防腐蚀措施来增强金属材料的性能，优化金属材料的环境适应力，增加金属器件的使用寿命。
参考文献：
[1]劳军，陈发泉，何克甫，等.关于金属材料的防腐蚀措施的几点研究[J].民营科技，2012，26（9）：82.
[2]张美娟.金属材料及防腐蚀措施分析研究[J].中国新技术新产品，2013，11（8）：142.