淺析防腐蝕性材料的改進

謝佳桃，王東霞

(重慶交通大學，重慶 400000)

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淺析防腐蝕性材料的改進

謝佳桃，王東霞

(重慶交通大學，重慶 400000)

鋼材是當今最重要的材料之一，用途包括范圍很廣。日常生活中我們離不開鋼材，鋼材優勢很明顯，剛度強、韌性好、可塑性強，這讓鋼走進了我們生活。建筑的用鋼量占我國總產量的，但是鋼的腐蝕卻一直是個難以很好解決的問題。每年的鋼腐蝕量占全年鋼產量的10%到20%，因鋼材腐蝕的損失占國民經濟的左右，解決鋼材腐蝕問題，迫在眉睫。

鋼材腐蝕；腐蝕性材料；防腐方法；磁性材料

鋼筋腐蝕的原理：鋼鐵的腐蝕是一種自發的、不可避免的化學變化過程，但可以在認為的影響下減緩鋼鐵生銹腐蝕過程，延長鋼鐵產物的使用壽命。

首先究其原因，鋼鐵的腐蝕絕大多數都是因為發生電化學腐蝕過程。電化學腐蝕是鋼與介質發生電化學反應而引起的腐蝕，可以分為陰極區和陽極區，電流在金屬的一定范圍內流動。在金屬表面形成原電池是電化學腐蝕的必要的條件。把兩種不同的金屬放在電解質溶液中，用導線連接后可以發現導線上有電流通過，稱這種裝置為原電池。

鋼鐵在大氣中，表面會吸附氧氣、水分等，加上一些氣他腐蝕性介質就會形成電解溶液，再由于金屬表面的化學性不均性，就形成電化學腐蝕的陰、陽兩級。腐蝕電池的總反應為：

反應產生的就是人們常見的鐵銹的主要成分。

目前的防腐手段：現在主要的防腐方法有三種：涂層法，陰極保護法，電化學保護法。

涂層法：涂層法是指在鋼鐵表層涂抹一層防腐涂料，其隔絕原理是：通過隔絕空氣、水、電解質等物質，使其不具備形成原電池的條件，從而防止鋼鐵腐蝕。這種防腐涂料也是各種各樣，改性醇酸重防腐蝕涂料、環氧重防腐蝕涂料、富鋅涂料比比皆是。涂料的使用也是隨處可見的，但施工技術上不夠理想，通常只能用手工粉刷、熱噴涂技術等一些較為傳統的方式，這些方式在鋼材錨固處就捉襟見肘，不能完全覆蓋鋼材表面，使得鋼材銹蝕速度過快，即使用年限較短。

陰極保護法：通過對被保護的金屬施加外部電流進行陰極化，讓金屬材料作為陰極，這樣金屬就不會因為失去電子而升階形成鐵銹化合物。該方法能夠靈活地根據環境的改變而控制陰極保護電流的輸出量；在惡性的腐蝕條件下也能夠使用；每個輔助電源的保護范圍大，當條件允許時，一個陰極保護站的保護范圍可以達到幾十公里。但是該方法一次性投入很高，而且維護困難且費用高。

電化學保護法：這是用一種比所保護的金屬活性更高的金屬或者合金與被保護的金屬連接在一起，依靠活性更高的金屬作為負極失去電子來保護其它金屬。該方法一次投入低，且在運行過程中基本不需要維護費用；保護電流利用率較高，不會有過保護現象；對臨近的金屬設備沒有干擾，適用于廠區的長輸管道。但由于受陽極壽命的限制，需要定期更換電極，同時各種金屬的使用環境有所要求。

磁性材料的簡介：磁性是由于電子軌道磁矩和電子自旋磁矩共同作用，從而在宏觀上表現出磁性。以物質能否被磁化來劃分，物質可分為三種性質的：抗磁性物質(產生與外磁場相反的磁場)，順磁性物質(能產生微弱的磁場)，鐵磁性物質(自旋平行排列產生磁場)。有極少的一部分物質具有天然的磁性，但大部分物質因內部磁疇之間自發的磁化方向不同(磁疇是指當溫度低于居里溫度事，近鄰的原子的磁矩同向取向)，因此并不具有磁性，但通以強磁場可以使部分物質磁化。

磁化狀態按外加磁場強度可分為四種：可逆疇壁位移磁化過程、不可逆疇壁位移磁化過程、可逆磁疇轉動磁化過程、不可逆磁疇轉動磁化過程。通過磁化可以讓物質短暫時間內或者長期都帶磁性，有利于一些特殊用途。利用這些方法可以生產出軟磁材料和永磁材料。

軟磁材料是指能夠迅速響應外磁場的變化，且能低損耗的獲得高磁感應強度的材料，它很容受外加磁場磁化又容易退磁。這類材料的制作價格低廉，且加工性好，電阻率低，是一種廣泛應用于電力、電子、通信等領域的重要材料。

永磁材料是指被外加磁場磁化后，除去外磁場，仍然能保留較強磁性的一類材料。在世紀年代發現了鐵氧體永磁材料，其原材料便宜，工藝簡單，產量迅速躍居第一。在目前的“磁王”美譽之稱的稀土永磁材料的發展更是引導著磁性材料領域的發展。

磁性防腐材料：防腐涂料是目前最常用的防腐方法，在大面積的防腐工程中也是最廉價和施工最方便的措施。但由于噴涂過程中對于角落處鋼材的防腐措施不到位，造成的局部腐蝕嚴重，鋼材的使用壽命會急劇減短。難于噴涂是由于位置過于的狹隘，器具不方便噴涂，但當涂料具有磁性時，涂料就能自動的與鋼材吸附，即便在角落里的部分也能得到充分的覆蓋，同時涂料有磁性也可以讓吸附更緊密和均勻，使得防腐能力得到大大提升。

對于傳統防腐蝕涂料來說，主要成分大多是有機質涂料，如：瀝青、醇酸樹脂、酚醛樹脂等，還有大量的重防腐涂料就不在此討論。當前有種許多種類的金屬有機材料，它是指烷基和芳香基的羥基與金屬原子結合形成的化合物，也就是說有機物能夠與鈉、鎂、鋁等金屬形成有機金屬化合物。同時在磁性分類上，鈉、鎂、鋁金屬都是順磁性材料，可以通過技術磁化來形成一類具有微弱磁性的有機物防腐涂料。這類材料可以利用對鋼材的磁性吸附力，讓其能夠自動吸附在鋼材錨固處，同時在鋼材表面分布的更均勻與密實，有利于隔絕外界條件，使得鋼材能夠經受住時間的考驗。

總結：防腐工程一直是我國的重要工程，但是材料的限制讓這項工作受到很大的約束。利用磁性防腐材料可以讓防腐進行的更徹底，既廉價又實用。但目前金屬有機物對環境的危害比較大，里面的危害物質會通過食物鏈積累，造成生物中毒。如果解決了這個問題，磁性防腐涂料將能穩居防腐材料首位，減少大量因腐蝕產生的大量經濟損失。

[1] 安云岐，易春龍.鋼橋梁腐蝕防護與施工.

[2] 劉新，時虎.鋼結構防腐蝕和防火涂裝.

[3] 嚴密，彭曉領.磁學基礎與磁性材料.

[4] 中國信息網.2014-2019年中國建筑鋼材行業市場研究與投資戰略規劃報告.

謝佳桃，男，漢族，四川樂山人，本科在讀，重慶交通大學。 王東霞，女，漢族，四川瀘州人，本科在讀，重慶交通大學。

TG172.5

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1671-1602(2016)22-0015-01