新形勢下機械制造加工中金屬材料腐蝕與防護對策研究

徐瑤瑤

（陸軍裝甲兵學院，北京 100001）

1 機械制造加工中金屬材料腐蝕造成的影響

當前我國很多機械制造加工企業在機械制造加工中都出現金屬材料腐蝕的情況，其造成的影響非常嚴重，主要包括以下幾點：第一，降低產品的質量。如果企業所生產的產品中主要成分是金屬材料，那么如果金屬材料受到腐蝕，就會直接降低產品的質量，影響產品正常使用[1]。第二，增加企業的生產成本。在機械制造加工中如果金屬材料受到腐蝕，就不能繼續使用這種材料，這時必須要購買新的金屬材料使用，在無形中加大企業的生產成本。第三，耽誤加工進度。就像前面提到的，只要發現所使用的金屬材料受到腐蝕，必須要購買新的金屬材料，這樣一來，勢必會影響機械制造加工精度。因此，整體來講，在機械制造加工中金屬材料腐蝕造成的影響相當大，是當前我國有關企業需要深入探究的問題。

2 新形勢下機械制造加工中金屬材料腐蝕防護的重要性

近年來，隨著社會經濟的高速發展，我國機械制造加工行業也蓬勃發展，機械制造加工企業數量不斷增加，規模也越來越大。很多企業在發展中都普遍反映這樣的情況，那就是在機械制造加工中必定使用大量的金屬材料，而金屬材料在使用中不可避免存在或多或少的腐蝕，倘若機械制造加工中金屬材料存在腐蝕的情況，這就表示從金屬材料強度在減少，以造成機械制造加工中以金屬材料為重要成分的設備減少自身的機械性能，明顯縮短使用期限，導致重大的經濟損失。最近幾年，結合有關調查數據表明，每年我國機械制造加工中由于金屬材料腐蝕造成的經濟損失超過兩萬億元，而在世界上每年因為金屬材料腐蝕造成的經濟損失費用是無法估計的。機械制造加工中出現金屬材料腐蝕的現象，不只是導致重大的經濟損失，因為金屬材料腐蝕比較嚴重，造成加工工作不能繼續進行，必須要再次查找適合的材料進行加工，在過程中不僅增加能源的消耗，而且花費更多的時間，也會損耗許多不可再生能源。除此之外，如果金屬材料腐蝕，必定會污染水資源以及土地資源，如果污染情況比較嚴重，就會造成重大的經濟損失，也會到生物的生命安全受到影響。因此，在機械制造加工中防護金屬材料腐蝕是一項至關重要的工作，必須要引起機械制造企業的重視，以免導致產品質量不過關，導致企業的經濟效益減少，也不利于實現企業的穩定發展。

3 新形勢下機械制造加工中金屬材料腐蝕的主要原因

新形勢下機械制造加工中金屬材料通常是利用金屬氧化物貼近低能量狀態，而且保持性能越來越穩定。金屬材料中典型的穩定金屬，金與銀材料在原始環境中一氧化物的狀態進行呈現。但是在氧化物狀態下金屬材料很難獲得利用，所以在機械加工前需要將其科學的提取，這樣才可以獲得有價值的金屬材料。如果提取的金屬材料依舊是氧化物狀態，就會影響其穩定性，很有可能出現腐蝕的情況，導致機械制造加工進度受到影響，而且產生重大的經濟損失。一般啦說，在機械制造加工金屬材料之所以出現腐蝕的現象，其原因包括多個方面，具體表現在以下幾點。

3.1 電化學腐蝕

就電化學腐蝕來講，主要是指金屬材料和電解質之間產生化學反應而導致的腐蝕情況。壓力容器在使用中很有可能由于某一種因素而存在陰極區域，進而造成金屬材料有電化學電池，最后導致腐蝕情況出現。

3.2 均勻腐蝕

均勻腐蝕現象不會造成嚴重的危害，其常見的表現形式是金屬材料表面存在一些腐蝕點，而且是均勻的。利用科學配比和設計金屬材料，就可以對均勻腐蝕現象進行科學預防。

3.3 應力腐蝕

應力腐蝕主要是指在應力的作用下出現金屬，造成金屬材料表面有或多或少的腐蝕裂紋，而且腐蝕裂縫擴散速度相當快。并且造成金屬材料存在脆性破壞的根本原因是也包括應力腐蝕現象[2]。就具體情況來講，如果金屬材料設計的應力值超過預定的標準，應力腐蝕就不會導致金屬材料受到嚴重的腐蝕。然而該理論不適用于所有的金屬材料，有些具有特殊性質的金屬材料由于溫度和腐蝕介質的影響而存在應力腐蝕的現象。

3.4 點蝕

點蝕現象具有局部性的特點，其除了嚴重危害金屬設備，而且很多因素會造成點蝕現象，影響點蝕現象出現幾率的關鍵因素是金屬材料質量存在問題。

3.5 晶間腐蝕

晶間腐蝕現象通常集中于晶粒邊界位置，其在腐蝕中根據特定的順序來腐蝕，也就是按照晶粒邊界朝著深處來腐蝕。晶間腐蝕形象容易對晶粒和晶粒之間的連接造成破壞，減少金屬材料的使用性能。從某個角度來講，晶間腐蝕不會直接影響金屬材料表面，然而會導致金屬材料有更大的突然性，也會導致嚴重的破壞，直接影響金屬設備的正常使用。比如：如果晶間腐蝕的金屬材料在實施焊接處理時，焊接溫度高于500℃，這時金屬材料晶粒邊界就會產生碳化物，縮短金屬材料的使用氣象，降低使用性能。

3.6 高溫氧化腐蝕

在化學腐蝕中高溫氧化腐蝕是常見的類型，其主要是指在高溫環境下金屬材料產生氧化反應，其溫度區間通常是最低不能小于400℃，最高不能超過800℃，在該溫度區間以內金屬材料快速氧化，需要重視其對金屬材料性能造成的影響[3]。因此，遇到高溫環境通常運用在金屬材料表面附著合金金屬的方法，其抗高溫氧化效果非常明顯，可以防止高溫氧化腐蝕對金屬材料造成不良影響。

4 機械制造加工中金屬材料腐蝕的有效防護策略

4.1 正確選擇金屬材料

在機械制造加工過程中，要想對金屬材料腐蝕進行科學的防護，最有效的方法是在加工前，正確選擇金屬材料，從源頭上實施防護。對金屬材料進行使用前，必須要仔細調查金屬材料加工的環境，以及此金屬材料很有可能出現腐蝕現象的主要因素，保證此金屬材料加工環境不會導致其腐蝕速度加快[4]。并且不同的金屬材料有著不同的加工環境，比如：有些金屬材料很有可能出現高溫氧化腐蝕的現象，這時必須要防止選擇高溫環境來加工，而有些金屬材料不適合在潮濕環境下加工，很有可能出現腐蝕，所以在其加工過程中必須要盡可能處在干燥的環境下，以避免出現金屬腐蝕。在工業技術日益發展的背景下，能夠直接完善金屬材料，減少其腐蝕性，可以將抑制腐蝕的有關元素加入到原始金屬材料中，使其具有較強的耐腐蝕性，比如：將鉻元素添加到碳鋼金屬材料中，這樣可以使此材料具有更強的耐腐蝕性。

4.2 運用電弧噴涂

電弧噴涂避免金屬材料出現腐蝕，簡單來說，是指在機械加工前使用關于電弧噴涂的電源，在電弧槍的端點位置分別連接電源的兩根不同金屬絲，只要二者發生接觸就會出現電弧熔化的情況，而且存在高溫液滴，這時對其壓縮和霧化，而且將其在金屬材料表面均勻地涂抹，以確保金屬材料表面可以形成一層保護涂層[5]。就此方法來講，在金屬絲熔化過程中，其最高溫度超過6000℃，較高的溫度可以避免出現大量的高速型噴涂顆粒以及半熔化金屬，如果高溫噴涂粒子與涂層發生碰撞，涂層直接與基體進行有機結合，確保此電弧涂層是非常牢固的，可以讓其在彎曲與受到碰撞的情況下還是非常完整的，不會出現脫皮的情況。并且電弧噴涂層具有良好的防腐效果，在很有可能出現腐蝕的環境下，就算金屬材料防腐涂層出現損壞，此涂層依舊可以對下面金屬材料的重要材料進行有效保護，可以避免腐蝕迅速蔓延。

4.3 運用陰極保護方法

所謂的陰極保護方法，是指將電化學反應作為重要基礎，將機械制造加工過程中一些金屬材料轉變成電池的陰極[6]。而陰極保護法通常可以劃分成兩種，分別是犧牲陰極保護陰極法以及直接外加電流保護陰極。在機械制造加工過程中第一種是普遍采用的，其使用的金屬材料主要是相對穩定的合金金屬，比如：鋅以及鋁等等，使用金屬材料的電機電勢比被保護金屬低的材料作為陽極，讓其可以形成腐蝕電極，以確保當做陰極的金屬得到保護。但是必須要多加注意的是，在運用此方法過程中，必須要擁有足夠的電位，而且確保當做陽極的金屬具有很小的極化率，其表面絕對不可以生成具有耐腐蝕性能的保護膜，而且陰極溶解中應該確保均勻，進而確保全過程都是相當有效的，以顯著提高腐蝕防護水平。

4.4 表面涂料

一般來說，防護物理金屬材料腐蝕比較直接的方法是表面涂料，主要是指將適量的油漆均勻涂抹在金屬材料表面，形成油漆涂層來防護腐蝕。在金屬材料表面產生油漆涂層后，就等同于將金屬材料和外界的造成化學反應的介質直接斷開，以免其中出現電子交換，減少金屬材料的腐蝕情況[7]。并且在選擇油漆涂層過程中必須要綜合考慮兩個方面，一方面是金屬材料的特性，另一方面是機械制造加工的環境，在實施表面涂料前必須要結合這兩個方面來正確選擇油漆，在機械制造加工中需要盡可能在最短的時間內修復以及維護油漆圖層，定期或者不定期對其實施全方位的檢查，確保此圖層可以正常使用，有效延長其使用期限，以免此金屬材料迅速腐蝕。

4.5 添加適量的緩蝕劑

在機械制造加工中防護金屬材料腐蝕最為直接的方法是使用緩沖劑，此方法是在金屬材料表面直接噴射適量的緩蝕劑，讓緩蝕劑和金屬材料之間產生一定的作用，在金屬材料表面可以形成一層保護膜，避免腐蝕情況越來越嚴重。通常，在金屬材料防護中使用緩沖劑，無需對機械加工環境進行調整，也無需對金屬材料的特性以及結構作出改變，操作不復雜，效果很快，不僅不需要花費很多錢，而且非常實用。但是需要引起重視的是，緩蝕劑具有多種作用，具體表現在以下幾個方面：第一，沉淀作用[8]。是指在此金屬表面金屬的陽離子和緩蝕劑的無機鹽陽離子產生化學反應而生成的保護膜，以免出現金屬腐蝕的情況。第二，氧化作用。是指在緩蝕劑中將無機鹽當做強氧化劑來運用，能夠與金屬直接形成氧化反應，而且在金屬表面成膜，可以避免金屬受到腐蝕，但是出現此作用時必須要嚴格控制緩蝕劑的量，如果緩蝕劑用量偏多，就有可能存在點腐蝕的情況。

5 結語

總而言之，對于機械制造加工企業來說，在機械制造加工過程中不僅要追趕施工進度，而且要保證產品質量，尤其是有些產品的主要成分是金屬材料，如果金屬材料出現腐蝕，就會直接影響產品的質量，所以面對這些金屬材料腐蝕的情況，必須要加強科學防護，這樣才可以提高產品的整體質量。