王志亮

摘要：金屬材料是現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)非常關(guān)鍵的材料之一，但是金屬材料在使用過(guò)程中非常容易受到其他環(huán)境因素的影響。比如，在機(jī)械加工過(guò)程中，金屬材料容易受到不同程度的腐蝕，影響金屬材料的正常使用。在正常的使用過(guò)程中，金屬材料在強(qiáng)度、剛度等方面表現(xiàn)良好，但由于腐蝕現(xiàn)象非常普遍，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成一定的不良影響。因此，如何對(duì)金屬腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的防護(hù)較為重要，同時(shí)金屬材料的防腐蝕工作也是延長(zhǎng)設(shè)備壽命的重要途徑。就此，本文筆者在本文將對(duì)金屬腐蝕與防護(hù)進(jìn)行詳細(xì)研究、分析。

關(guān)鍵詞：金屬材料;腐蝕現(xiàn)象;防護(hù)措施

中圖分類(lèi)號(hào)：R81;R14? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）06-0153-02

0? 引言

機(jī)械行業(yè)作為我國(guó)社會(huì)發(fā)展中的重要行業(yè)之一，其發(fā)展程度與我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著一定聯(lián)系。金屬材料作為機(jī)械制造業(yè)中非常重要的原材料之一，其質(zhì)量高低將直接影響機(jī)械制造的生產(chǎn)質(zhì)量。筆者了解到在金屬材料的使用過(guò)程中，影響金屬材料使用質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一就是腐蝕程度。因此，在機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展過(guò)程中，不斷有研究學(xué)者就金屬材料的抗腐蝕性進(jìn)行研究、探討，主要目的在于提高金屬抗腐蝕性，保證機(jī)械制造正常生產(chǎn)。

1? 機(jī)械制造業(yè)中的金屬?gòu)?fù)合材料

1.1 金屬腐蝕形成、類(lèi)型

在機(jī)械制造行業(yè)中，金屬?gòu)?fù)合材料是將多種類(lèi)型的金屬材料作為材料進(jìn)行混合并通過(guò)冶金工藝處理后獲得的。金屬?gòu)?fù)合材料相較于普通金屬材料來(lái)說(shuō)，具有更加顯著的強(qiáng)度、耐磨性，在使用過(guò)程中表現(xiàn)得更加優(yōu)秀，因此，在機(jī)械制造業(yè)中廣泛使用，再加上金屬材料作為機(jī)械制造業(yè)中的重要材料，繼而關(guān)于金屬腐蝕的研究更加重要。

無(wú)論是金屬?gòu)?fù)合材料，還是其他各類(lèi)材料，當(dāng)處于臨界點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，材料都將會(huì)處于低能量狀態(tài)，并在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都將維持這一狀態(tài)。其中，金屬材料的穩(wěn)定狀態(tài)主要是通過(guò)金屬氧化物實(shí)現(xiàn)（尤其是金、銀等貴重金屬）。貴重金屬若長(zhǎng)時(shí)間處于自然環(huán)境下，其氧化速度將會(huì)加快，并長(zhǎng)時(shí)間維持。想要回到其初始狀態(tài)，便需要通過(guò)非常復(fù)雜的方式從中提煉出金屬。一旦金屬出現(xiàn)不潔凈狀態(tài)，那么將發(fā)生不同程度的腐蝕現(xiàn)象。

當(dāng)前較為常見(jiàn)的金屬腐蝕類(lèi)包括化學(xué)腐蝕以及電化學(xué)腐蝕。如果通過(guò)腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分類(lèi)，那么可以將其分為均勻腐蝕以及局部腐蝕。均勻腐蝕指的是金屬材料整體出現(xiàn)腐蝕;而局部腐蝕主要是材料某個(gè)地方出現(xiàn)腐蝕。就實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，誘發(fā)腐蝕的因素較多，針對(duì)切削技工而言，金屬生銹為原因的腐蝕是最為常見(jiàn)的;另外，在其他常見(jiàn)腐蝕類(lèi)型中以電化學(xué)腐蝕為主。

而按照腐蝕的形態(tài)，金屬腐蝕又可以分成全面腐蝕與局部腐蝕。所謂的全面腐蝕指代的是均勻腐蝕，此種腐蝕現(xiàn)象通常會(huì)遍布金屬整個(gè)表面。在全面腐蝕現(xiàn)象中，金屬物質(zhì)發(fā)生的還原現(xiàn)象以及金屬陽(yáng)極發(fā)生的溶解現(xiàn)象區(qū)域都較小，并且金屬陽(yáng)極發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的區(qū)域隨機(jī)變化。所謂的局部腐蝕現(xiàn)象指代的是金屬器件或者金屬設(shè)備發(fā)生非均勻腐蝕，指代的是腐蝕現(xiàn)象發(fā)生在金屬的某個(gè)局部地位，在金屬發(fā)生局部腐蝕現(xiàn)象過(guò)程中，陰陽(yáng)兩極的區(qū)域通常是分開(kāi)的，并且金屬陰極區(qū)域比陽(yáng)極區(qū)域較大。

1.2 腐蝕原因

在影響金屬材料腐蝕形成原因中非常關(guān)鍵的一點(diǎn)在于電化學(xué)穩(wěn)定性。如果點(diǎn)位值是處于負(fù)值狀態(tài)下，那么材料的穩(wěn)定性整體偏低，其中如果負(fù)值越大，在此情況下，金屬材料的穩(wěn)定性會(huì)越差，金屬離子化更加顯著，在此情況下金屬材料的腐蝕現(xiàn)象就會(huì)更加顯著。此外，金屬材料的內(nèi)部組成也會(huì)對(duì)金屬材料整體造成影響。若金屬材料內(nèi)部成分差異較大，那么金屬材料的整體質(zhì)量問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)非常明顯的差異。就概率問(wèn)題來(lái)說(shuō)，多項(xiàng)合金材料腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的概率將會(huì)大大高于單項(xiàng)合金材料，其主要原因是由于多項(xiàng)合金材料物化性質(zhì)存在更加明顯的差異，多項(xiàng)合金材料在遇到電解液后，所產(chǎn)生的電位與單相合金材料遇到電解液后所產(chǎn)生的電位也會(huì)有明顯的差異。

例如：金屬材料在熱處理的作用下會(huì)產(chǎn)生多種金相組織，淬火處理后，其組織排列將會(huì)分布得更加的均勻。金屬材料在經(jīng)過(guò)淬火處理后這一階段具有非常明顯的耐腐蝕性，但是一旦過(guò)了這一階段，那么金屬材料的碳物質(zhì)沉淀將會(huì)在增加，繼而導(dǎo)致金屬材料耐腐蝕性明顯下降。若金屬表面并不是非常平整的狀態(tài)，那么發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的概率又會(huì)大大增加。再加上金屬材料在整個(gè)加工階段不是處于極端的受冷階段，就是在極端的受熱階段，對(duì)于非氧化性的酸性鹽類(lèi)物質(zhì)對(duì)金屬材料穩(wěn)定又將會(huì)造成很大程度的影響，最終導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)不同程度的腐蝕。

2? 機(jī)械金屬材料抗腐蝕研究

若是環(huán)境存在差異，那么一旦機(jī)械金屬材料多接觸到的介質(zhì)出現(xiàn)變化，那么金屬材料就將會(huì)出現(xiàn)不同的腐蝕現(xiàn)象。因此，筆者為了更加了解關(guān)于金屬材料的抗腐蝕速率，筆者在本次研究中將以人工加速度測(cè)試方式，結(jié)合大氣自然環(huán)境影響，已經(jīng)了解到金屬抗腐蝕速率容易受到溫度、濕度以及酸堿度等因素影響。但是，為了更加清楚、深刻的了解到這一現(xiàn)象，筆者將通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的論證，具體報(bào)告如下：

2.1 儀器、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

首先，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的第一步驟，筆者將選擇合適的金屬樣品，并將金屬樣品進(jìn)行相應(yīng)的打磨、處理，使其最終呈現(xiàn)出長(zhǎng)方形的形態(tài)。在正式開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)當(dāng)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣品表面存在的銹跡進(jìn)行全面、仔細(xì)的清理，必須保證實(shí)驗(yàn)樣品潔凈度。在實(shí)驗(yàn)樣品準(zhǔn)備完成后，再進(jìn)行接下來(lái)的檢測(cè)工作。檢測(cè)工作開(kāi)展過(guò)程中主要利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行樣品外形尺寸的確定，接著將已經(jīng)處理好的樣品放置在丙酮中浸泡，在保證浸泡工作完成后，在對(duì)樣品采取清理處理，在保證其干燥度的情況下，對(duì)金屬樣品進(jìn)行稱(chēng)重，記錄稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)后將其放入到玻璃器皿中，用于接下來(lái)的試驗(yàn)進(jìn)行。需要注意的是，在盛放金屬樣品的玻璃器皿選擇上，必須保證玻璃器皿的干燥性、密封性。

2.2 腐蝕實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始，首先選擇4份重量為30g的酸性溶液，其中每一份的酸性濃度分別是0%、30%、60%以及90%，在每一份溶液上標(biāo)記好相應(yīng)的濃度含量，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)失誤，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。接著將每一份酸性溶液轉(zhuǎn)移到箱式電阻爐中，分別調(diào)節(jié)好相應(yīng)的溫度、濕度以及時(shí)間。注意在數(shù)據(jù)的設(shè)置上必須保證三項(xiàng)指標(biāo)均存在顯著的差異性，接下來(lái)進(jìn)行溫度加濕加熱抗腐蝕實(shí)驗(yàn)。

如公式（1）所示，經(jīng)結(jié)果計(jì)算后金屬樣品腐蝕速率確定：

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

式（1）中：W1表示的是未腐蝕樣品的質(zhì)量，單位表示為g;W2代表的是已經(jīng)發(fā)生腐蝕后樣品的質(zhì)量，單位表示為g;其中，S代表的是樣品與介質(zhì)之間的接觸面積，單位表示為m2;T代表的是腐蝕時(shí)間，單位表示為h;D為密度，單位表示為g/cm3。

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中，溫度為實(shí)驗(yàn)中的變量，維持36h的腐蝕實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐期間，每4h進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將每一次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的整理得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，詳見(jiàn)表1。

由表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)中溫度恒定，金屬樣品所出現(xiàn)的腐蝕程度將會(huì)隨著酸性濃度的不斷上升而不斷的提高。隨后筆者對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)，金屬樣品表面的鈍化層將會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的不斷推移而出現(xiàn)侵蝕現(xiàn)象，并導(dǎo)致金屬樣品的內(nèi)部金屬顆粒大量外露，繼而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)樣品表面與溶液的接觸不斷增加，在此階段，實(shí)驗(yàn)樣品的反應(yīng)速度呈不斷上升狀態(tài)。

就實(shí)驗(yàn)溫度作為出發(fā)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)樣品腐蝕速率將會(huì)隨著溫度的上升而不斷的加快，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該現(xiàn)象與材料電化學(xué)反應(yīng)速度有著十分密切的聯(lián)系，再加上隨著溶液內(nèi)部速度的不斷加快，氧化速率不斷增加，實(shí)驗(yàn)樣品的腐蝕現(xiàn)象也就更加的明顯。

基于上述分析得知，不同溫度條件下，金屬材料的抗腐蝕性存在一定的差異，當(dāng)溫度提升到90℃以上時(shí)，金屬材料抗腐蝕效果最佳，隨著后續(xù)溫度、濕度以及酸度的不斷變化，金屬材料抗腐蝕能力將會(huì)不斷的下降。

3? 金屬材料腐蝕防護(hù)

3.1 切削加工中腐蝕防護(hù)

顯而易見(jiàn)，在潮濕的空氣環(huán)境下金屬材料腐蝕概率將會(huì)大大上升，由此可以得知將金屬與空氣向隔絕，可以有效達(dá)到防腐蝕效果，但是就實(shí)際情況而言，在機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程中，并沒(méi)有條件做到完全的隔絕，因此筆者就更加恰當(dāng)?shù)目垢g措施進(jìn)行分析，如下：

①內(nèi)部保護(hù)：將腐蝕性能極好的合金元素加入到金屬材料中，能夠大大提高金屬材料內(nèi)部的耐腐蝕能力;

②外部保護(hù)：將金屬內(nèi)部與空氣進(jìn)行隔絕，減少金屬材料與空氣的反應(yīng)。而在隔絕措施上，可以通過(guò)在其外部刷漆、增設(shè)覆層等方式，繼而起到防護(hù)作用，最大程度上避免金屬材料出現(xiàn)腐蝕。

3.2 腐蝕防護(hù)措施

①在機(jī)械制造設(shè)備中，針對(duì)裸露在外的金屬零部件，可以采用外部涂漆的方式。如果在后續(xù)的使用過(guò)程中，保護(hù)層出現(xiàn)缺陷，那么應(yīng)當(dāng)立即對(duì)其進(jìn)行填補(bǔ)處理，避免缺陷部位出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。另外，如果防護(hù)劑與冷卻潤(rùn)滑劑不具備相容性，兩種材料在接觸后出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，那么則應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況選擇恰當(dāng)?shù)姆绞礁淖儍煞N材料的狀態(tài)，使其達(dá)到相容效果，最終起到腐蝕防護(hù)作用;

②在進(jìn)行金屬材料的切削處理時(shí)，金屬材料將會(huì)出現(xiàn)非常明顯的擾動(dòng)，在此階段，保護(hù)層將會(huì)出現(xiàn)一定的受損。并且還會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)經(jīng)過(guò)加工處理后的零部件產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。針對(duì)于此，可以將防腐蝕劑加入到冷卻潤(rùn)滑劑中，使其內(nèi)部產(chǎn)生致密的鈍化膜，但是需要注意的是控制乳濁液濃度，將其控制在最佳范圍;

③工件在完成加工處理后，在避免工件出現(xiàn)腐蝕的有效措施上，可以采取一系列的外部措施，比如：噴漆、浸泡等，在工件表面形成一層完整的保護(hù)層。除此之外，通過(guò)石蠟處理，同樣能夠大大提高工件的防腐蝕效果。

4? 結(jié)語(yǔ)

總而言之，金屬材料作為機(jī)械制造行業(yè)中重要材料之一，金屬材料的質(zhì)量高低將會(huì)在很大程度上影響機(jī)械制造企業(yè)的正常運(yùn)行。而金屬材料又是屬于非常容易被腐蝕的材料之一，一旦出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，金屬材料的質(zhì)量將會(huì)受到非常嚴(yán)重影響。因此，在金屬抗腐蝕防護(hù)措施的實(shí)施過(guò)程中，首先機(jī)械制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)明確金屬材料發(fā)生腐蝕的主要原因，并在此基礎(chǔ)上給出針對(duì)性的解決措施，在實(shí)際的使用過(guò)程中落實(shí)，盡可能減少金屬材料的腐蝕程度，確保金屬材料的正常使用，推動(dòng)機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

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