金属的防腐论文

浅谈金属防腐的方法

阿贵

金属腐蚀与防腐概况：金属与它所处的环境介质之间发生化学、电化学或物理作用,引起金属的变质和变坏,称为金属腐蚀,腐蚀现象是十分普遍的。从热力学的观点出发,除了极少数贵金属(Au、Pt等)外,一般金属发生腐蚀都是一个自发过程。人们已经认识到使用的金属很少是由于单纯机械因素(如拉、压、冲击、疲劳、断裂和磨损等)或其他物理因素(如热能、光能等)引起的破坏的,绝大多数金属材料的破坏都与其腐蚀因素有关,因此金属材料的腐蚀己成为当今不可忽略的重要问题。

另外，金属腐蚀给人类社会带来的直接损失是巨大的。20世纪70年代前后，许多工业发达国家相继进行了比较系统的腐蚀调查工作，并发表了调查报告。结果显示，腐蚀的损蚀占全国GNP的1%到5%。这次调查是各国政府关注腐蚀的危害，也对腐蚀科学的发展起到了重要的推动作用。在此后的30年间，人们在不同程度上进行了金属的保护工作。在以后的不同时间各国又进行了不同程度的调查工作，不同时期的损失情况也是不同的。有资料记载，美国1975年的腐蚀损失为820亿美元，占国民经济总产值的4.9%；1995年为3000亿美元，占国民经济总产值的4.21%。这些数据只是与腐蚀有关的直接损失数据，间接损失数据有时是难以统计的，甚至是一个惊人的数字。我国的金属腐蚀情况也是很严重的，特别是我国对金属腐蚀的保护工作与发达的工业国家相比还有一段距离。据2003年出版的《中国腐蚀调查报告》中分析，中国石油工业的金属腐蚀损失每年约100亿人民币，汽车工业的金属腐蚀损失约为300亿人民币，化学工业的金属腐蚀损失也约为300亿人民币，这些数字都属于直接损失。如该报告中调查某火电厂锅炉酸腐蚀脆爆的实例，累计损失约15亿千瓦·时的电量，折合人民币3亿元，而由于缺少供电量所带来的间接损失还没有计算在内。所以说，金属腐蚀的损失是很严重的，必须予以高度的重视。[1]

金属腐蚀的主要类型有以下几种:

（1）化学腐蚀:指金属单纯由于化学作用而引起的腐蚀。例如金属在干燥空气中或非电解质溶液(酒精、汽油、苯等)中的腐蚀。其化学反应较简单,仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化—还原反应。

（2）电化腐蚀:金属接触到电解质溶液,发生原电池效应,比较活泼的金属原子失去电子而被氧化,腐蚀过程中有电流产生，叫做电化学腐蚀或电化腐蚀。例如:钢铁在潮湿空气中,表面吸附一层薄薄的水膜,即在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁中的铁和少量的碳(或其他杂质)恰好构成了原电池;在钢铁制品的表面形成了无数微小的原电池,作为负极的铁就失去电子而被腐蚀。

（3）生物腐蚀:在缺氧的土壤中,如密实、潮湿的粘土处,金属腐蚀过程似乎难以进行,但这种土壤条件却有利于某些微生物的生长。常常发现,因硫酸盐还原菌(厌氧菌)和硫杆菌的活动而引起金属的强烈腐蚀。

（4）其他:此外,还有冲蚀、介质温度影响和人为因素造成腐蚀等。

金属腐蚀根据不同的情况有不同防腐方法，常用的有以下几种方法：

钝化金属表面技术。添加缓蚀剂，在腐蚀介质和腐蚀物中加入少量其他特殊物质,能够大大减缓金属腐蚀的速度,这种特殊物质称为缓蚀剂。缓蚀剂控制腐蚀的机理是它促进了电池的极化。缓蚀剂主要用于介质和填料中。介质中添加缓蚀剂,可使金属的腐蚀减缓,如铬镍不锈钢在不含氧的硫酸中,在很大的浓度范围内成活化态,腐蚀较严重,但加入少

量硫酸铜或硝酸等氧化剂后,可使不锈钢转变为钝态,表面生成一层保护膜,阻止介质的侵蚀。)镀层，金属表面处理工艺有表面镀层、表面渗透、表面氧化钝化等。其目的是提高金属耐蚀能力,改善金属的机械性能。表面处理在金属制品上应用广泛。常用镀锌、镀铬和氧化(发蓝)处理提高耐大气或耐介质腐蚀的能力。特殊金属制品除采用上述方法处理外,还可根据情况采用磷化钝化等表面处理工艺。采用渗氮或渗硼等表面处理工艺,提高它的耐蚀性能和耐磨性。涂层，石油沥青用于防腐蚀涂层具有悠久的历史,其优点为耐酸、碱的侵蚀、原料充足、成本低,有良好的绝缘性、耐水性和粘结性,抗剥离能力好,固化成膜施工效率高;其涂层的主要缺点是机械性能强度低,易受植物根和细菌破坏,热稳定性差,高温易流淌、低温易碎裂,容易老化而丧失防腐蚀能力。为了弥补其缺点,经常和玻璃布等防腐蚀胶带一起使用。[2]

复合材料技术。钢塑复合管是以普通碳钢管为基体,内衬化学结构稳定、防腐蚀性能优良的热塑性塑料管,经复合加工工艺而成的防腐蚀管材。其集钢管和塑料管的优点于一身,既有钢管的机械性能,又有塑料管的防腐蚀性能。钢塑复合管可代替不锈钢管广泛应用于石油化工、冶金、医药、食品加工等部门,是输送腐蚀性气、液体的理想管道,它的价格低廉,经济效益显着。但塑料的热膨胀系数远大于钢材,致使钢塑复合管存在塑料内衬层与钢管内壁结合力差,当温度变化时内衬层易起皱、鼓泡,不耐负压等缺点。

电流保护。阴极保护是将被保护金属作阴极,外加直流电,使其电位向负的方向降低,当其达到一定电位时,腐蚀电流迅速减小,金属得到保护。

牺牲保护。阴极保护可用电极电位比被保护金属更低的金属保护被保护金属。如用锌保护铁,锌被腐蚀,锌叫牺牲金属。大型的阀门和重要阀门采用阴极保护法,是一种经济简便又行之有效的方法。石棉填料中添加锌保护阀杆属于阴极保护法。

有机防腐涂料。有机防腐涂料涂于金属表面既可以保护金属不受环境的侵蚀，又赋予美观(汽车漆)、警示/伪装(战车等武器装备)等作用;其次是施工简单，适应性广，不受设备面积、形状约束，重涂和修复都方便;最后涂料防腐与其它防腐措施结合使用，可得到更加完善的防腐体系。

纳米杂化有机硅溶胶。在干燥过程中能自组装成一定的有序排列结构，亲水一端与极性基材中的极性羟基作用，形成牢固的化学键，对金属铜片的粘附力强，达 1 级；冲击强度达到 500 N·cm 以上。同时疏水一端向空气一侧排列，膜表面具有显着的疏水性。纳米粒子在干燥过程中自身缩合成膜，具有较高的硬度，高达 9 H，同时涂膜具有较高的透明性。此外，疏水涂料在金属铁和铝片上也具有较强的附着力和良好的均一透明成膜性。该涂膜具有良好的耐腐蚀和防污染性能。这是因为纳米杂化有机硅溶胶微粒表面含有活性─OH 和─OR，在成膜过程中经催化剂和加热作用进一步交联，显着提高了涂膜的抗渗透性和防腐性能。[3]

如今，不同的领域防腐的技术不尽相同，各方面的技术发展得越来越完善。需求不同的方面，用的防腐技术也不完全一样。总之，金属可以从很多方面去防腐蚀，要根据实际去选择。

金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域,凡是使用金属材料的地方,都不同程度的存在着腐蚀问题,给社会带来了巨大的经济损失,耗竭了宝贵的资源与能源,严重地污染了环境,甚至阻碍了高新技术的正常发展。然而,科技在不断进步,防腐的技术也在不断的改进，越来越多的新型防腐技术也不断应用之中。金属的腐蚀问题将会得到缓解。

参考文献：

[1]、互联网数据。

[2]、石红，金属的防腐与缓蚀性能研究，湖北汽车工业学院材料工程系,湖北十堰442002

[3]、黄月文，纳米杂化有机硅溶胶在金属防腐中的应用，中科院广州化学有限公司，