淺談金屬的腐蝕原理和保護(hù)措施

黃公銘

摘要：眾所周知，金屬在人們的日常生活中占有極其重要的地位。鑒于我國居民目前的金屬日常使用狀況，技術(shù)腐蝕與防護(hù)問題已成為社會(huì)普遍關(guān)注的問題之一。在金屬的使用中，往往由于時(shí)間的增加導(dǎo)致金屬的性能下降，這種現(xiàn)象通常被稱為金屬腐蝕現(xiàn)象或金屬老化現(xiàn)象。隨著我國現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，金屬防腐技術(shù)不斷涌現(xiàn)，有效減少了金屬腐蝕造成的損失。本文主要介紹了金屬腐蝕的原理，并對金屬腐蝕的防護(hù)措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：金屬腐蝕;腐蝕原理;防護(hù)手段

在金屬使用過程中，腐蝕會(huì)直接影響相關(guān)金屬裝置和金屬設(shè)備的使用壽命，并對人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。據(jù)有關(guān)資料顯示，在發(fā)達(dá)國家，金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失總額占GDP的3%至4%。在此基礎(chǔ)上，有必要研究金屬腐蝕的原理和金屬腐蝕的預(yù)防措施。只有這樣，才能有效延長金屬的使用壽命，確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此說研究金屬的腐蝕與保護(hù)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.金屬腐蝕的原理及其危害

1.1金屬腐蝕的原理

金屬腐蝕的關(guān)鍵是電化學(xué)腐蝕，少數(shù)情況下是化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕是指金屬與與其接觸的介質(zhì)（非電解質(zhì)）發(fā)生直接化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。其主要特點(diǎn)是沒有自由電子參與反應(yīng)，也不產(chǎn)生離子。例如，金屬在含有非電解質(zhì)溶液的干氣體中的腐蝕，就像噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室受到高溫氣體的腐蝕一樣，是一種化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕的原理不同于化學(xué)腐蝕。金屬在大氣和電解液中的腐蝕如酸所引起的電解電池是電化學(xué)腐蝕。在潮濕的空氣中，鋼鐵的腐蝕是電化學(xué)腐蝕的最好的例子，在這個(gè)例子中，鋼的表面會(huì)吸附一層很薄的水膜，水膜是強(qiáng)酸，氫離子的電子的氫，這種電化學(xué)腐蝕被稱為氫腐蝕。如果水膜是弱酸或中性，可以溶解大量的氧氣，這種電化學(xué)腐蝕稱為氧氣腐蝕，這是使鋼腐蝕的關(guān)鍵因素。與化學(xué)腐蝕相比，電化學(xué)腐蝕危害更大。化學(xué)腐蝕一般只發(fā)生在金屬表面。然而，由于許多微單元的作用，電化學(xué)腐蝕深入金屬內(nèi)部，使金屬的強(qiáng)度、韌性等各種性能不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1.2金屬腐蝕所帶來的危害

當(dāng)金屬發(fā)生腐蝕時(shí)，會(huì)降低金屬設(shè)備及相關(guān)設(shè)備的強(qiáng)度和機(jī)械性能，縮短金屬材料的使用壽命，甚至直接導(dǎo)致金屬材料的失效，給用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)有關(guān)報(bào)道，2018年，僅金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)2萬億元。在世界范圍內(nèi)，由于金屬腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失是難以預(yù)測的。此外，金屬腐蝕造成的損失還包括回收金屬過程中消耗的人力和物力以及重熔過程中消耗的能量。金屬腐蝕的發(fā)生也可能導(dǎo)致水資源和土地資源的污染。在較小的程度上，它會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，而在較大的程度上，它會(huì)直接給人們的生活帶來隱患。因此，對金屬腐蝕的研究和防護(hù)具有重要意義。

2.避免金屬腐蝕的有效防護(hù)措施

2.1注重金屬材料的合理選擇

為了對金屬裝置及相關(guān)設(shè)備采取有效的防腐措施，有必要對其材料進(jìn)行合理的選擇。在金屬材料使用前，應(yīng)調(diào)查金屬材料的使用環(huán)境及相關(guān)的腐蝕因素，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果選擇合適的金屬材料。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員還可以自創(chuàng)模擬環(huán)境，通過實(shí)驗(yàn)方式找出合適的金屬材料。并且根據(jù)從經(jīng)濟(jì)性和耐腐蝕性兩方面入手，選擇不同等級(jí)的合金，例如鈦合金。

2.2改善金屬的性質(zhì)

為了改善金屬的性質(zhì)，可根據(jù)實(shí)際使用情況選用不同的相關(guān)材料，并可通過組合制成耐腐蝕合金。除此之外，還可以在金屬中加入一些元素，加入的元素大部分為合金，可以大大提高其耐腐蝕性，從而避免或降低金屬的腐蝕程度。例如，向鋼中加入鎳是比較常見的，生鋼是一種非常柔軟且沒有固定成型的材料，向生鋼中加入鎳會(huì)產(chǎn)生不銹鋼，不銹鋼是一種極其堅(jiān)硬且耐腐蝕性極強(qiáng)的特征材料。并且在人們的日常生活中，不銹鋼的耐腐蝕性已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3改善金屬使用環(huán)境

想有效地改善金屬的腐蝕情況，首先必須提高金屬的使用環(huán)境，例如，改善引起金屬腐蝕介質(zhì)的濃度，并減少氧腐蝕介質(zhì)，控制技術(shù)環(huán)境的溫度等，這些措施對提高金屬腐蝕現(xiàn)象有明顯改善。此外，也可以在引起金屬腐蝕的腐蝕介質(zhì)中加入降低腐蝕速率的物質(zhì)，如緩蝕劑，以防止金屬腐蝕的發(fā)生。

2.4采用電流法進(jìn)行保護(hù)

在當(dāng)前金屬腐蝕防護(hù)的措施中，電流法被作為一種極其常見的的防護(hù)措施廣泛應(yīng)用相關(guān)工作之中。其詳細(xì)操作方法就是把一個(gè)附加電極與受保護(hù)的金屬看作電池的正負(fù)兩極。再將電池的陰極與被保護(hù)的金屬相連接，然后采用施加直流電的方式來保護(hù)連接到陰極上的金屬，以達(dá)到直接降低由于水的影響而導(dǎo)致金屬腐蝕的可能性。

3.結(jié)束語

金屬的腐蝕一直是一個(gè)值得關(guān)注的問題。隨著現(xiàn)代金屬腐蝕科學(xué)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的防腐技術(shù)，如果能很好地掌握這些技術(shù)的應(yīng)用，可以在很大程度上直接促進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，在節(jié)約能源的同時(shí)提高相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，有效地做好金屬腐蝕防護(hù)工作是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的關(guān)鍵。

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