新形勢(shì)下機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕與防護(hù)對(duì)策研究

徐瑤瑤

（陸軍裝甲兵學(xué)院，北京 100001）

1 機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕造成的影響

當(dāng)前我國(guó)很多機(jī)械制造加工企業(yè)在機(jī)械制造加工中都出現(xiàn)金屬材料腐蝕的情況，其造成的影響非常嚴(yán)重，主要包括以下幾點(diǎn)：第一，降低產(chǎn)品的質(zhì)量。如果企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)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(huì)直接降低產(chǎn)品的質(zhì)量，影響產(chǎn)品正常使用[1]。第二，增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。在機(jī)械制造加工中如果金屬材料受到腐蝕，就不能繼續(xù)使用這種材料，這時(shí)必須要購(gòu)買(mǎi)新的金屬材料使用，在無(wú)形中加大企業(yè)的生產(chǎn)成本。第三，耽誤加工進(jìn)度。就像前面提到的，只要發(fā)現(xiàn)所使用的金屬材料受到腐蝕，必須要購(gòu)買(mǎi)新的金屬材料，這樣一來(lái)，勢(shì)必會(huì)影響機(jī)械制造加工精度。因此，整體來(lái)講，在機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕造成的影響相當(dāng)大，是當(dāng)前我國(guó)有關(guān)企業(yè)需要深入探究的問(wèn)題。

2 新形勢(shì)下機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕防護(hù)的重要性

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械制造加工行業(yè)也蓬勃發(fā)展，機(jī)械制造加工企業(yè)數(shù)量不斷增加，規(guī)模也越來(lái)越大。很多企業(yè)在發(fā)展中都普遍反映這樣的情況，那就是在機(jī)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(jī)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(qiáng)度在減少，以造成機(jī)械制造加工中以金屬材料為重要成分的設(shè)備減少自身的機(jī)械性能，明顯縮短使用期限，導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。最近幾年，結(jié)合有關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，每年我國(guó)機(jī)械制造加工中由于金屬材料腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)兩萬(wàn)億元，而在世界上每年因?yàn)榻饘俨牧细g造成的經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)用是無(wú)法估計(jì)的。機(jī)械制造加工中出現(xiàn)金屬材料腐蝕的現(xiàn)象，不只是導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失，因?yàn)榻饘俨牧细g比較嚴(yán)重，造成加工工作不能繼續(xù)進(jìn)行，必須要再次查找適合的材料進(jìn)行加工，在過(guò)程中不僅增加能源的消耗，而且花費(fèi)更多的時(shí)間，也會(huì)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(huì)污染水資源以及土地資源，如果污染情況比較嚴(yán)重，就會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)到生物的生命安全受到影響。因此，在機(jī)械制造加工中防護(hù)金屬材料腐蝕是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作，必須要引起機(jī)械制造企業(yè)的重視，以免導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，導(dǎo)致企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益減少，也不利于實(shí)現(xiàn)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

3 新形勢(shì)下機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕的主要原因

新形勢(shì)下機(jī)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(tài)，而且保持性能越來(lái)越穩(wěn)定。金屬材料中典型的穩(wěn)定金屬，金與銀材料在原始環(huán)境中一氧化物的狀態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)。但是在氧化物狀態(tài)下金屬材料很難獲得利用，所以在機(jī)械加工前需要將其科學(xué)的提取，這樣才可以獲得有價(jià)值的金屬材料。如果提取的金屬材料依舊是氧化物狀態(tài)，就會(huì)影響其穩(wěn)定性，很有可能出現(xiàn)腐蝕的情況，導(dǎo)致機(jī)械制造加工進(jìn)度受到影響，而且產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)損失。一般啦說(shuō)，在機(jī)械制造加工金屬材料之所以出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象，其原因包括多個(gè)方面，具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

3.1 電化學(xué)腐蝕

就電化學(xué)腐蝕來(lái)講，主要是指金屬材料和電解質(zhì)之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)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(qū)域，進(jìn)而造成金屬材料有電化學(xué)電池，最后導(dǎo)致腐蝕情況出現(xiàn)。

3.2 均勻腐蝕

均勻腐蝕現(xiàn)象不會(huì)造成嚴(yán)重的危害，其常見(jiàn)的表現(xiàn)形式是金屬材料表面存在一些腐蝕點(diǎn)，而且是均勻的。利用科學(xué)配比和設(shè)計(jì)金屬材料，就可以對(duì)均勻腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)預(yù)防。

3.3 應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕主要是指在應(yīng)力的作用下出現(xiàn)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(kuò)散速度相當(dāng)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(yīng)力腐蝕現(xiàn)象[2]。就具體情況來(lái)講，如果金屬材料設(shè)計(jì)的應(yīng)力值超過(guò)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力腐蝕就不會(huì)導(dǎo)致金屬材料受到嚴(yán)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(zhì)的金屬材料由于溫度和腐蝕介質(zhì)的影響而存在應(yīng)力腐蝕的現(xiàn)象。

3.4 點(diǎn)蝕

點(diǎn)蝕現(xiàn)象具有局部性的特點(diǎn)，其除了嚴(yán)重危害金屬設(shè)備，而且很多因素會(huì)造成點(diǎn)蝕現(xiàn)象，影響點(diǎn)蝕現(xiàn)象出現(xiàn)幾率的關(guān)鍵因素是金屬材料質(zhì)量存在問(wèn)題。

3.5 晶間腐蝕

晶間腐蝕現(xiàn)象通常集中于晶粒邊界位置，其在腐蝕中根據(jù)特定的順序來(lái)腐蝕，也就是按照晶粒邊界朝著深處來(lái)腐蝕。晶間腐蝕形象容易對(duì)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(gè)角度來(lái)講，晶間腐蝕不會(huì)直接影響金屬材料表面，然而會(huì)導(dǎo)致金屬材料有更大的突然性，也會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞，直接影響金屬設(shè)備的正常使用。比如：如果晶間腐蝕的金屬材料在實(shí)施焊接處理時(shí)，焊接溫度高于500℃，這時(shí)金屬材料晶粒邊界就會(huì)產(chǎn)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(xué)腐蝕中高溫氧化腐蝕是常見(jiàn)的類(lèi)型，其主要是指在高溫環(huán)境下金屬材料產(chǎn)生氧化反應(yīng)，其溫度區(qū)間通常是最低不能小于400℃，最高不能超過(guò)800℃，在該溫度區(qū)間以內(nèi)金屬材料快速氧化，需要重視其對(duì)金屬材料性能造成的影響[3]。因此，遇到高溫環(huán)境通常運(yùn)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(duì)金屬材料造成不良影響。

4 機(jī)械制造加工中金屬材料腐蝕的有效防護(hù)策略

4.1 正確選擇金屬材料

在機(jī)械制造加工過(guò)程中，要想對(duì)金屬材料腐蝕進(jìn)行科學(xué)的防護(hù)，最有效的方法是在加工前，正確選擇金屬材料，從源頭上實(shí)施防護(hù)。對(duì)金屬材料進(jìn)行使用前，必須要仔細(xì)調(diào)查金屬材料加工的環(huán)境，以及此金屬材料很有可能出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的主要因素，保證此金屬材料加工環(huán)境不會(huì)導(dǎo)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(huán)境，比如：有些金屬材料很有可能出現(xiàn)高溫氧化腐蝕的現(xiàn)象，這時(shí)必須要防止選擇高溫環(huán)境來(lái)加工，而有些金屬材料不適合在潮濕環(huán)境下加工，很有可能出現(xiàn)腐蝕，所以在其加工過(guò)程中必須要盡可能處在干燥的環(huán)境下，以避免出現(xiàn)金屬腐蝕。在工業(yè)技術(shù)日益發(fā)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(guān)元素加入到原始金屬材料中，使其具有較強(qiáng)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(qiáng)的耐腐蝕性。

4.2 運(yùn)用電弧噴涂

電弧噴涂避免金屬材料出現(xiàn)腐蝕，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指在機(jī)械加工前使用關(guān)于電弧噴涂的電源，在電弧槍的端點(diǎn)位置分別連接電源的兩根不同金屬絲，只要二者發(fā)生接觸就會(huì)出現(xiàn)電弧熔化的情況，而且存在高溫液滴，這時(shí)對(duì)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(hù)涂層[5]。就此方法來(lái)講，在金屬絲熔化過(guò)程中，其最高溫度超過(guò)6000℃，較高的溫度可以避免出現(xiàn)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(fā)生碰撞，涂層直接與基體進(jìn)行有機(jī)結(jié)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(huì)出現(xiàn)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(xiàn)腐蝕的環(huán)境下，就算金屬材料防腐涂層出現(xiàn)損壞，此涂層依舊可以對(duì)下面金屬材料的重要材料進(jìn)行有效保護(hù)，可以避免腐蝕迅速蔓延。

4.3 運(yùn)用陰極保護(hù)方法

所謂的陰極保護(hù)方法，是指將電化學(xué)反應(yīng)作為重要基礎(chǔ)，將機(jī)械制造加工過(guò)程中一些金屬材料轉(zhuǎn)變成電池的陰極[6]。而陰極保護(hù)法通?？梢詣澐殖蓛煞N，分別是犧牲陰極保護(hù)陰極法以及直接外加電流保護(hù)陰極。在機(jī)械制造加工過(guò)程中第一種是普遍采用的，其使用的金屬材料主要是相對(duì)穩(wěn)定的合金金屬，比如：鋅以及鋁等等，使用金屬材料的電機(jī)電勢(shì)比被保護(hù)金屬低的材料作為陽(yáng)極，讓其可以形成腐蝕電極，以確保當(dāng)做陰極的金屬得到保護(hù)。但是必須要多加注意的是，在運(yùn)用此方法過(guò)程中，必須要擁有足夠的電位，而且確保當(dāng)做陽(yáng)極的金屬具有很小的極化率，其表面絕對(duì)不可以生成具有耐腐蝕性能的保護(hù)膜，而且陰極溶解中應(yīng)該確保均勻，進(jìn)而確保全過(guò)程都是相當(dāng)有效的，以顯著提高腐蝕防護(hù)水平。

4.4 表面涂料

一般來(lái)說(shuō)，防護(hù)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(lái)防護(hù)腐蝕。在金屬材料表面產(chǎn)生油漆涂層后，就等同于將金屬材料和外界的造成化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)直接斷開(kāi)，以免其中出現(xiàn)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(guò)程中必須要綜合考慮兩個(gè)方面，一方面是金屬材料的特性，另一方面是機(jī)械制造加工的環(huán)境，在實(shí)施表面涂料前必須要結(jié)合這兩個(gè)方面來(lái)正確選擇油漆，在機(jī)械制造加工中需要盡可能在最短的時(shí)間內(nèi)修復(fù)以及維護(hù)油漆圖層，定期或者不定期對(duì)其實(shí)施全方位的檢查，確保此圖層可以正常使用，有效延長(zhǎng)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(jī)械制造加工中防護(hù)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(chǎn)生一定的作用，在金屬材料表面可以形成一層保護(hù)膜，避免腐蝕情況越來(lái)越嚴(yán)重。通常，在金屬材料防護(hù)中使用緩沖劑，無(wú)需對(duì)機(jī)械加工環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，也無(wú)需對(duì)金屬材料的特性以及結(jié)構(gòu)作出改變，操作不復(fù)雜，效果很快，不僅不需要花費(fèi)很多錢(qián)，而且非常實(shí)用。但是需要引起重視的是，緩蝕劑具有多種作用，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，沉淀作用[8]。是指在此金屬表面金屬的陽(yáng)離子和緩蝕劑的無(wú)機(jī)鹽陽(yáng)離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而生成的保護(hù)膜，以免出現(xiàn)金屬腐蝕的情況。第二，氧化作用。是指在緩蝕劑中將無(wú)機(jī)鹽當(dāng)做強(qiáng)氧化劑來(lái)運(yùn)用，能夠與金屬直接形成氧化反應(yīng)，而且在金屬表面成膜，可以避免金屬受到腐蝕，但是出現(xiàn)此作用時(shí)必須要嚴(yán)格控制緩蝕劑的量，如果緩蝕劑用量偏多，就有可能存在點(diǎn)腐蝕的情況。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于機(jī)械制造加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，在機(jī)械制造加工過(guò)程中不僅要追趕施工進(jìn)度，而且要保證產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是有些產(chǎn)品的主要成分是金屬材料，如果金屬材料出現(xiàn)腐蝕，就會(huì)直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以面對(duì)這些金屬材料腐蝕的情況，必須要加強(qiáng)科學(xué)防護(hù)，這樣才可以提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量。