淺論金屬銹蝕的影響與防止

徐立光

（國家廣電總局無線局北京地球站，北京 102206）

1 金屬腐蝕與銹蝕

金屬腐蝕是金屬材料與環境反應而引起材料破壞的總稱。金屬腐蝕在工業、交通、建筑和航空航天等現代人們生活工作的一切領域都顯示出了它的不可低估的重要性。引起腐蝕的環境包括液體、氣體、熔融鹽等等。

人們一般把金屬在大氣中由于氧、水分及其他物質引起的不利變色和各種各樣的表面腐蝕稱為生銹或銹蝕。實際上金屬生銹或銹蝕也就是金屬腐蝕。

宏觀上，把腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕。化學腐蝕的典型情況是金屬和不導電液體（非電解質）或干燥的氣體相互作用；或者是金屬和活性氣體介質（如二氧化硫、硫化氫、鹵素、水蒸氣和二氧化碳等）在高溫時的化學作用。實際上單純的化學腐蝕作用是少量的，而大量存在的是電化學腐蝕。電化學腐蝕還有其破壞性的一面，但也有有利的一面，就是利用其性能起陰極和陽極保護作用。

金屬的腐蝕和銹蝕，大多數情況下只是量的區別，一般來說腐蝕比較嚴重，銹蝕較為輕微。但有些腐蝕類型則并無明顯的銹蝕產物，如氫損傷、應力腐蝕、腐蝕疲勞等。

2 金屬銹蝕的環境因素和大氣腐蝕

2.1 金屬銹蝕的主要環境因素

機械產品和設備在生產、貯存、運輸和使用過程中都會與周圍環境接觸，也就會使材料及產品在周圍環境的影響下隨著時間的推移而銹蝕甚至失效。環境因時間、地點等的不同而千差萬別或不斷變化，因而材料及產品的腐蝕形態、嚴重程度也有很大的差別。

環境就是任一時刻、任一地點產生或遇到的自然和誘發條件的綜合體，對于機械產品來說環境的內容和環境因素很多，如表即為主要的環境因素（見表1）。

這里包括的環境因素主要是大氣環境因素、水性溶液環境因素、有機氣氛環境因素等。這些因素是總的環境因素的一部分，也是與金屬腐蝕關系最為密切的環境因素。

表1 主要環境因素

2.2 金屬的大氣腐蝕

（1）干的大氣腐蝕。即氧化和低溫下的腐蝕。

（2）潮的大氣腐蝕。包括中等濕度和高濕度下的腐蝕。

（3）濕的大氣腐蝕。包括雨中和戶外腐蝕。

有時為了方便，也把這三種類型籠統的分為“干燥大氣腐蝕”和“潮濕大氣腐蝕”。

在干燥大氣中，空氣中的氧一般在常溫特別在較高溫度時，在金屬表面上發生氧化作用而使金屬失去光澤形成氧化膜，或是在工業大氣和有機氣氛中的二氧化硫、低分子酸類等有害氣體與金屬表面直接作用產生化合物而受破壞。而在潮濕大氣中，則是水汽的凝結形成水膜，產生了對腐蝕過程的主要影響，對于干、潮、濕三種大氣腐蝕，產生腐蝕的主要危險是后二者，這二種大氣腐蝕產生的必要條件如下：

（1）金屬表面有濕膜或水汽膜，統稱為液膜；

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（2）有腐蝕劑；

（3）金屬表面有陰極區、陽極區，即能產生電位差。

在實際應用中，通常按大氣成分的差別把大氣腐蝕分為普通潮氣腐蝕（潮濕大氣腐蝕）、工業大氣腐蝕和海洋大氣腐蝕。在既有潮濕大氣又具有工業大氣或海洋大氣或三種大氣特征兼而有之的條件下的大氣腐蝕最為嚴重。

金屬材料和產品的防銹封存技術所要面對和解決的問題，主要就是防止大氣腐蝕的問題。

2.3 金屬銹蝕的預防

金屬材料和產品在加工、貯存、運輸直至使用是一個漫長的過程，期間會因各種條件環境的不同和變化在其表面產生銹蝕，不但影響材料和產品的外觀，更會因銹蝕而影響使用性能，甚至發生事故。所以必須根據要求和實際情況采取有效的預防措施，防止金屬和產品的銹蝕。

金屬材料和產品銹蝕的預防措施主要有以下幾個方面：

2.3.1 提高金屬材料的耐蝕性

①根據設計和使用要求選擇更加耐蝕的材料。

②通過改變材料的加工工藝，如不同的熱處理方式，提高材料的耐蝕性能。

③采取提高材料的表面光潔度等方法達到改善金屬耐蝕性的目的。

2.3.2 采用有效的金屬緩蝕劑

在金屬清洗劑、加工液、酸處理液等工序間處理材料中針對不同金屬、介質和轉工期，加入緩蝕劑以保證產品的加工質量，避免發生銹蝕。

2.3.3 采用各種保護層

①根據要求在金屬表面施加不同的鍍層或化學轉化膜。

②通過滲鍍、離子注入等工藝提高材料的耐蝕性。

③施加各種非金屬有機和無機涂層。

2.3.4 采用電化學防護

特別是對一些較大型的室內外機械設備及裝置可采用如陰極保護等措施。

2.3.5 控制和改善環境條件

①干燥空氣封存工藝，一般將產品包裝內的相對濕度控制在40%以下，可以長時間有效防止金屬的銹蝕。

②充氮封存、吸氧封存及真空處理等工藝。

③機加工廠房、庫房和設備工作場地應有良好的通風，更應遠離高濕度、腐蝕性介質環境。

2.3.6 采用有效的防銹材料

這些防銹材料主要有水基防銹劑、乳化防銹劑、乳化防銹蠟、防銹油脂、氣相防銹劑、可剝性塑料和各種紙塑布基薄膜等。

[1]朱日彰等.金屬腐蝕學[M].北京：冶金工業出版社，1993.

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[3]曹楚南.腐蝕電化學原理[M].北京：化學工業出版社，1985.

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