影響金屬材料耐蝕性因素的研究和探討

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，金屬材料應用范圍不斷擴大，但因金屬所固有的化學特點，應用中容易出現腐蝕現象，不僅嚴重影響了金屬材料的使用壽命，也容易產生安全隱患。因此，金屬腐蝕問題已經成為當代社會亟待解決的重要問題，而本文則針對這一問題進行了分析，旨在能夠找到影響金屬材料耐蝕性的因素，并做好防范措施。

關鍵詞：金屬材料；防腐；探究

金屬是人們日常生活生產中最不可或缺的材料，在社會發展中具有重要應用，但在大多數情況下，金屬因化學性質不穩定，容易出現腐蝕現象，影響到最終應用效果。對此，若想做好金屬材料防腐蝕措施，必須要從根源上做起，找到影響金屬材料耐蝕性的因素，然后針對這一系列因素提出對應的解決方法。

1 金屬材料的腐蝕概述與類型

金屬材料的腐蝕，實質上是指金屬材料在與周圍介質發生化學反應后所呈現的狀態，研究表明無論哪種金屬材料都無法做到絕對耐腐蝕。只有當產生的壓力、溫度以及操作介質類型對金屬材料共同產生影響時，才可能擁有一定耐腐蝕能力。此外，不同金屬材料之間的耐腐蝕能力會存在差異，材料的耐腐蝕性能與其種類具有一定的關聯，一般情況下人們可以通過金屬的腐蝕速度來決定金屬的耐腐蝕能力。判斷金屬材料是不是遭到腐蝕的辦法可以通過表面觀察，或者是查看質量變化情況與電阻的變化等。按照金屬的腐蝕機理可以將金屬腐蝕分為化學腐蝕與電化學腐蝕兩大類。[1]

1.1 化學腐蝕

一般情況下，金屬會與直接進行接觸的物質發生化學反應，即氧化還原反應，這一反應過程便是俗稱的腐蝕。而化學腐蝕實質上屬于高級腐蝕，指代的也是金屬與非電解質之間所在的某種關系。當金屬與空氣、水以及其他非電解質溶液存在接觸面，那么一段時間后所發生的氧化還原，便是化學腐蝕。此外，與除去非電解質溶液之外的氣體進行高溫接觸時，也會產生類似的化學腐蝕現象。在產生化學腐蝕期間，金屬表面會出現一層薄膜，正因為這層薄膜的存在，使得金屬顯現腐蝕的狀況得以緩解。相比電化學腐蝕，化學腐蝕的速度較慢，并且其對于金屬表面的毀壞作用也比較小。

1.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕是一種常見且腐蝕性較強的金屬腐蝕方式，是指當金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣中時，金屬表面會形成一種原電池，陽極上發生氧化反應，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。

化學腐蝕和電化學腐蝕往往同時發生，但電化學腐蝕要比化學腐蝕普遍得多。金屬腐蝕根據腐蝕環境的影響大致可分為大氣腐蝕、水腐蝕、土壤腐蝕以及化工介質腐蝕等腐蝕現象，因此人們通常會將電化學腐蝕看作是金屬防腐工作的中心內容。

2 影響腐蝕的因素

2.1 金屬自身的原因

金屬發生腐蝕與金屬自身有密切關系，例如在金屬材料表面所產生的外力與內力以及內部特征等因素都和金屬的腐蝕具有直接的關系。外部形狀規范且結構完整的金屬，其在一般情況下會比表面形狀有缺陷的金屬更具有抵抗腐蝕的能力。當內力集聚在一起時，在金屬腐蝕速度加快期間會導致金屬的晶格受到威脅，對金屬材料表現造成更大的破壞。[2]對于合金類金屬，構成其整體的成分類型對于腐蝕的速度也有著不同程度的影響。

2.2 金屬外部條件的原因

導致金屬腐蝕速度加快的外在原因主要包括：（1）操作介質。在操作介質中對鋼鐵材料影響最大的因素是pH值，它是分辨電解溶液的重要指標，因此pH值對腐蝕度的影響存在復雜化。[3]（2）溶液運動速度。在一定酸性狀態下，溶液的流動速度會促使金屬的腐蝕速度加快，程度加深。（3）溫度的變化。通常情況下溫度越高，金屬的腐蝕速度就越快。（4）壓強的不同。一般情況下，壓強的增大會使溶液中的氣體溶解度加強，導致金屬的腐蝕面積逐步擴大，直至蔓延到整個金屬材料表面。

3 金屬材料的防腐

3.1 有針對性的選擇金屬材料

金屬材料應用廣泛，但目前尚未發現絕對耐腐蝕的金屬，所以選擇適合的材料就尤為重要，選擇金屬材料要盡量避免選擇易腐蝕性材料，若一定需要應用金屬材料，則要選擇耐腐蝕的介質與其進行直接接觸。例如：避開與鐵和銅直接接觸。這種方法可以不必對金屬材料進行處理就能減少金屬腐蝕，降低不必要的浪費，與此同時，可以放置不屬于金屬材料的介質例如：陶瓷、石墨等。避免金屬材料的方式無非兩種，即要保持金屬材料的化學穩定性，另一方面則是要控制所選擇替代材料比金屬材料耐腐蝕度高。

3.2 進行電化學保護法

金屬材料較易形成的腐蝕為電化學腐蝕，對于金屬進行防腐保護時可分從陽極或陰極兩個角度對金屬材料進行電化學防腐保護。[4]其中，陽極保護實際上指，將通過陽極實現極化的電流完成對陽極電極電位的提升，并以此降低陰陽兩極之間的電位差，最終將延長金屬腐蝕的速度得以實現。一般情況下，陰極保護通常是指對電流進行陰極極化，通過一定的技術手段對金屬和直流電源負極進行連接，在完成電流流動的同時提高陰陽兩極的極化，以此進一步避免金屬材料出現表現腐蝕現象。基于此種情況，在對管道進行防腐時，可通過優選擇陰極保護這一方式來達成防腐目的。

4 結語

金屬材料因其便利性與易得性等多種特點，被廣泛應用于各個領域中，但是金屬材料的易腐蝕性也同樣影響到了其具體的使用效果，使得金屬材料應用存在明顯的局限性。對此，可通過減少金屬材料的應用，或者在應用金屬材料時盡可能的避免與易產生化學反應的介質產生直接接觸。除此之外，還可以利用陰陽兩極的極化作用來進行電化學腐蝕保護，提高對金屬材料的保護。這對于延長金屬材料應用壽命、降低應用成本，提高應用效果都具有非常重要的現實意義。

參考文獻：

[1]黃永昌，張建旗.現代材料腐蝕與防護[M].上海：上海交通大學出版社，2012.

[2]孟祥琦.鋁合金材料的應力腐蝕及腐蝕疲勞特性實驗研究[D].上海交通大學，2012.

[3]姚小飛，謝發勤，王毅飛.pH值對超級13Cr鋼在NaCl溶液中腐蝕行為與腐蝕膜特性的影響[J].材料工程，2014（3）.

[4]白煜磊，王瀟，張志向.電化學法研究金屬防腐的新進展[J].天津化工，2018（01）.

作者簡介：王亞健，主要研究方向：材料化學。