朱彦锦

近年来，人们对金属腐蚀的危害关注度越来越高，如金属构件在大气中生锈，船舶遭受海水和微生物的腐蚀，埋藏在地下的输油、输气管线因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔，化工机械由于常与强腐蚀性酸、碱、盐介质接触而使用寿命缩短等。

据报道，每年我国因金属腐蚀造成的损失约占国民生产总值的4%，因此采取有效的防腐蚀措施来减缓金属材料的腐蚀速度，对延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率都具有十分重要的意义。

一、金属材料的腐蚀机理

1.金属腐蚀的发生

金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫金属的腐蚀。由于腐蚀导致的金属破坏都是先从表面开始，所以金属表面的破坏程度最大。

2.金属腐蚀的分类

按腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗。电化学腐蚀则是金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生破坏。不论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化成金属阳离子的过程。

二、金属的防护方法

1.改变金属的组成

根据不同的用途选择不同的材料组成耐腐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高产品的耐腐蚀性。如不锈钢材料，就是通过在钢铁中加入12%至30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，使其不易被腐蚀。

2.改善金属所在的环境

如减少腐蚀介质的浓度、去除介质中的氧、控制环境温度、湿度等都可以减少或防止金属被腐蚀。

3.在金属表面形成保护层

在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。目前主要有以下几种保护层的防护方法。

（1）磷化处理

钢铁制品去油、除锈后，放入特殊配制的磷酸溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这一过程叫磷化处理。磷化膜呈暗灰色或黑灰色，厚度一般为5um至20um，在大气中有较好的耐腐蚀性。

（2）氧化处理

将钢铁制品置于NaOH的混合溶液中加热处理，其表面即可形成一层厚度约为0.5um至1.5um的蓝色氧化膜（主要成分为Fe3O4），此过程称为发蓝处理。这种蓝色氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不会影响零件的精度，故精密仪器和光学仪器的部件、弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用这种防腐蚀方式。

（3）非金属涂层

将非金属物质如油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂在金属表面上形成的保护层，称为非金属涂层。如船身、车厢常被涂上油漆等。

（4）金属保护层

金属保护层是将一种金属镀在被保护的金属制品表面上而形成的保护镀层。金属镀层的形成有电镀、化学镀、热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。

4.电化学保护法

电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，防止或减轻金属腐蚀。

（1）牺牲阳极的阴极保护法

牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳、海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备以及石油管路的腐蚀。

（2）外加电流的阴极保护法

将需要保护的金属接在负极上，使之成为阴极而免除被腐蚀。另外取一些石墨接到正极上，使之成为辅助阳极，实际上也是牺牲阳极。与牺牲阳极保护法不同的是，这种方法是由外电源提供电流。

尽管现在人类已经掌握了多种金属防腐蚀的方法，但金属材料腐蚀原因的多样性对我们提出了更高的要求。随着科技的发展，金属腐蚀与防护科学也将呈现跨学科、多方向发展趋势，我们需要为此进行更深入的研究。（指导老师：李银秀）