金屬材料的微生物腐蝕與防護研究進展

賈莉

摘要：金屬材料的腐蝕是影響金屬使用壽命以及金屬制品使用安全的重要因素。隨著對金屬腐蝕研究的不斷深入，微生物的金屬腐蝕逐漸的被重視。金屬的微生物腐蝕研究，在我國仍然屬于起步階段，與國際上的研究存在一定的差距。本文從微生物金屬腐蝕進行研究，并最終提出相應的防腐方案，實現在這一領域上研究方面的一定進展。

關鍵詞：金屬材料腐蝕;微生物腐蝕;腐蝕防護

自然界中，微生物會附著于金屬材料表面，形成微生物的生物膜。生物膜內部環境會和自然環境形成差異，引起金屬結構的腐蝕。微生物腐蝕對于金屬材料來說，已經逐漸成為主要的腐蝕原因，并每年造成大量的損失成本。其中，腐蝕影響最大的是，海洋微生物對船舶的腐蝕。應對與日俱增的微生物金屬腐蝕，實現金屬材料微生物腐蝕的有效防護研究，是目前相關產業以及學術界主要關注的問題。

一、微生物對金屬材料的腐蝕

1.微生物腐蝕概述

化學腐蝕以及電化學腐蝕，在日常生活中較為常見，也被大眾所熟知，但是微生物腐蝕卻相對較少被提及。但是事實上，微生物腐蝕已經有一定的研究歷史，并且在金屬腐蝕中扮演重要角色。微生物腐蝕是由微生物引起的生物性腐蝕。一般會將微生物腐蝕歸類于電化學腐蝕，但其腐蝕介質是通過微生物的繁衍和新陳代謝的物質進行理化反應引起的，和傳統電化學反應腐蝕有一定的不同。微生物腐蝕本身作用過程十分復雜，存在多種化學和物理現象，因此一旦出現，對于金屬材料造成的損害以及相應的經濟損失都是十分巨大的。

2.金屬材料的微生物腐蝕

2.1鋼材料的微生物腐蝕

微生物腐蝕對于鋼材料的腐蝕影響較大。對于組成船體的鋼材料來說，8毫米厚的碳鋼板，經過兩年時間，就可被微生物腐蝕至穿孔的程度。鋼材料微生物腐蝕可視現象為潰瘍狀蝕坑，呈橢圓形，有的蝕坑呈階梯狀。

2.2其他金屬材料微生物腐蝕

除了對鋼材料存在腐蝕現象以外，微生物對于不銹鋼、鋁、鋅、銅以及金屬合金等金屬材料都會有不同程度的腐蝕作用。其中，對于微生物反應較為敏感的有銅鎳合金、不銹鋼等。

二、金屬材料的微生物腐蝕防護方法

1.物理方法

1.1曝氣法

曝氣法主要是通過游離氧進行細菌的殺滅。但是這種方式實際應用中容易引起反效果。部分微生物菌群存在溶解氧的耐受問題，有些微生物菌群對于游離氧反應活躍，反而提升了腐蝕速率。因此，這種殺菌方式需要慎重應用。

1.2紫外線法

紫外線對于微生物來說，會產生滅活效果，因此有殺菌抗腐蝕的作用。應用紫外線燈波長的輻射作用，通過充足的輻射時間就能實現殺菌效用。紫外線法抗腐蝕作用十分明顯，對于鋼結構的防護最高可以降低腐蝕效率達百分之五十。但是紫外線殺菌法存在很大的局限性。這種方法對于應用環境有一定的限制，在船艙等污水環境中，殺菌效果會受到影響，對于生物膜內的微生物，殺菌效果同樣有限。

1.3超聲波法

超聲波法通過一定頻率的聲波震動，使微生物菌群受到震動，當震動幅度達到一定的劇烈震蕩頻率，就可以實現菌群的殺滅。

1.4機械清除法

機械清除法是一種機械清理方式。在船舶底艙等空間較為局限的空間，采用其他殺菌方式較為受限。這個時候，這種傳統的清除方法，反而容易應用。機械清除法就是通過海綿、刷子、清洗器具等對微生物菌群、生物膜等結構進行機械清理。也可通過高壓水槍，但是清洗過程需要注意水體流速。

1.5介質環境法

介質環境方法是通過微生物的作用原理進行殺菌的方法。這種方法是對微生物菌群的生長環境進行改變，降低其中的生長營養物質，從而實現降低腐蝕危害。介質環境方法對特定的微生物菌群有作用，在進行實際操作時，要完成菌群的研究，從而實現滅菌抗腐蝕。

2.化學方法

化學方法的應用相對來說，更為廣泛。這是由于化學制劑相對來說較為易得，同時殺菌和抑制微生物活性的能力更強。常見的化學防護微生物金屬腐蝕的方法，主要有兩方面途徑，一方面是直接殺菌的殺菌劑;另一方面則是抑制微生物生長或者抑制微生物活性的抑制劑。我國目前應用較多的殺菌劑為：季胺鹽、醛類、雜環類以及它們的復配物。但是化學方法的副作用也是十分明顯的，一方面化學制劑具有一定的污染性，對于船舶等金屬材料的抗腐蝕應用，容易造成水體等周邊環境的污染;另一方面化學制劑不能夠“一勞永逸”，會由于菌群的抗藥性等原因，不斷的降低使用效果進而增加使用頻次和使用劑量。

3.陰極防腐法

陰極防腐法是主要針對船舶金屬材料進行的有效防微生物腐蝕的方法之一。較為廣泛應用的措施是電解防污防腐裝置，通過其中的電極作用，電解形成的微生物菌群以及生物膜，從而實現腐蝕的防護。

4.微生物法

微生物法是利用微生物之間的生存介質環境差異競爭，而產生相互抑制作用的一種方法。微生物法更為安全和環保，但是由于其復雜的生物學機理，不容易完成。在未來的微生物金屬腐蝕中，這種方法將獲得進一步的研究和發展，實現更為高效的應用。

三、結語

金屬材料在各個領域的應用十分廣泛，鑒于此，其微生物腐蝕的防范和防護，更應當受到重視。應當不斷地結合實際情況，如船舶、建筑等，針對性的采用物理方法或化學方法等，提升金屬材料的壽命，完成其安全保證。研究微生物金屬腐蝕，以及其防腐，對于相關產業具有重要意義，也會在未來獲得重要的發展。

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