浅析防腐蚀性材料的改进

谢佳桃，王东霞

(重庆交通大学，重庆 400000)



浅析防腐蚀性材料的改进

谢佳桃，王东霞

(重庆交通大学，重庆 400000)

钢材是当今最重要的材料之一，用途包括范围很广。日常生活中我们离不开钢材，钢材优势很明显，刚度强、韧性好、可塑性强，这让钢走进了我们生活。建筑的用钢量占我国总产量的，但是钢的腐蚀却一直是个难以很好解决的问题。每年的钢腐蚀量占全年钢产量的10%到20%，因钢材腐蚀的损失占国民经济的左右，解决钢材腐蚀问题，迫在眉睫。

钢材腐蚀；腐蚀性材料；防腐方法；磁性材料

钢筋腐蚀的原理：钢铁的腐蚀是一种自发的、不可避免的化学变化过程，但可以在认为的影响下减缓钢铁生锈腐蚀过程，延长钢铁产物的使用寿命。

首先究其原因，钢铁的腐蚀绝大多数都是因为发生电化学腐蚀过程。电化学腐蚀是钢与介质发生电化学反应而引起的腐蚀，可以分为阴极区和阳极区，电流在金属的一定范围内流动。在金属表面形成原电池是电化学腐蚀的必要的条件。把两种不同的金属放在电解质溶液中，用导线连接后可以发现导线上有电流通过，称这种装置为原电池。

钢铁在大气中，表面会吸附氧气、水分等，加上一些气他腐蚀性介质就会形成电解溶液，再由于金属表面的化学性不均性，就形成电化学腐蚀的阴、阳两级。腐蚀电池的总反应为：

反应产生的就是人们常见的铁锈的主要成分。

目前的防腐手段：现在主要的防腐方法有三种：涂层法，阴极保护法，电化学保护法。

涂层法：涂层法是指在钢铁表层涂抹一层防腐涂料，其隔绝原理是：通过隔绝空气、水、电解质等物质，使其不具备形成原电池的条件，从而防止钢铁腐蚀。这种防腐涂料也是各种各样，改性醇酸重防腐蚀涂料、环氧重防腐蚀涂料、富锌涂料比比皆是。涂料的使用也是随处可见的，但施工技术上不够理想，通常只能用手工粉刷、热喷涂技术等一些较为传统的方式，这些方式在钢材锚固处就捉襟见肘，不能完全覆盖钢材表面，使得钢材锈蚀速度过快，即使用年限较短。

阴极保护法：通过对被保护的金属施加外部电流进行阴极化，让金属材料作为阴极，这样金属就不会因为失去电子而升阶形成铁锈化合物。该方法能够灵活地根据环境的改变而控制阴极保护电流的输出量；在恶性的腐蚀条件下也能够使用；每个辅助电源的保护范围大，当条件允许时，一个阴极保护站的保护范围可以达到几十公里。但是该方法一次性投入很高，而且维护困难且费用高。

电化学保护法：这是用一种比所保护的金属活性更高的金属或者合金与被保护的金属连接在一起，依靠活性更高的金属作为负极失去电子来保护其它金属。该方法一次投入低，且在运行过程中基本不需要维护费用；保护电流利用率较高，不会有过保护现象；对临近的金属设备没有干扰，适用于厂区的长输管道。但由于受阳极寿命的限制，需要定期更换电极，同时各种金属的使用环境有所要求。

磁性材料的简介：磁性是由于电子轨道磁矩和电子自旋磁矩共同作用，从而在宏观上表现出磁性。以物质能否被磁化来划分，物质可分为三种性质的：抗磁性物质(产生与外磁场相反的磁场)，顺磁性物质(能产生微弱的磁场)，铁磁性物质(自旋平行排列产生磁场)。有极少的一部分物质具有天然的磁性，但大部分物质因内部磁畴之间自发的磁化方向不同(磁畴是指当温度低于居里温度事，近邻的原子的磁矩同向取向)，因此并不具有磁性，但通以强磁场可以使部分物质磁化。

磁化状态按外加磁场强度可分为四种：可逆畴壁位移磁化过程、不可逆畴壁位移磁化过程、可逆磁畴转动磁化过程、不可逆磁畴转动磁化过程。通过磁化可以让物质短暂时间内或者长期都带磁性，有利于一些特殊用途。利用这些方法可以生产出软磁材料和永磁材料。

软磁材料是指能够迅速响应外磁场的变化，且能低损耗的获得高磁感应强度的材料，它很容受外加磁场磁化又容易退磁。这类材料的制作价格低廉，且加工性好，电阻率低，是一种广泛应用于电力、电子、通信等领域的重要材料。

永磁材料是指被外加磁场磁化后，除去外磁场，仍然能保留较强磁性的一类材料。在世纪年代发现了铁氧体永磁材料，其原材料便宜，工艺简单，产量迅速跃居第一。在目前的“磁王”美誉之称的稀土永磁材料的发展更是引导着磁性材料领域的发展。

磁性防腐材料：防腐涂料是目前最常用的防腐方法，在大面积的防腐工程中也是最廉价和施工最方便的措施。但由于喷涂过程中对于角落处钢材的防腐措施不到位，造成的局部腐蚀严重，钢材的使用寿命会急剧减短。难于喷涂是由于位置过于的狭隘，器具不方便喷涂，但当涂料具有磁性时，涂料就能自动的与钢材吸附，即便在角落里的部分也能得到充分的覆盖，同时涂料有磁性也可以让吸附更紧密和均匀，使得防腐能力得到大大提升。

对于传统防腐蚀涂料来说，主要成分大多是有机质涂料，如：沥青、醇酸树脂、酚醛树脂等，还有大量的重防腐涂料就不在此讨论。当前有种许多种类的金属有机材料，它是指烷基和芳香基的羟基与金属原子结合形成的化合物，也就是说有机物能够与钠、镁、铝等金属形成有机金属化合物。同时在磁性分类上，钠、镁、铝金属都是顺磁性材料，可以通过技术磁化来形成一类具有微弱磁性的有机物防腐涂料。这类材料可以利用对钢材的磁性吸附力，让其能够自动吸附在钢材锚固处，同时在钢材表面分布的更均匀与密实，有利于隔绝外界条件，使得钢材能够经受住时间的考验。

总结：防腐工程一直是我国的重要工程，但是材料的限制让这项工作受到很大的约束。利用磁性防腐材料可以让防腐进行的更彻底，既廉价又实用。但目前金属有机物对环境的危害比较大，里面的危害物质会通过食物链积累，造成生物中毒。如果解决了这个问题，磁性防腐涂料将能稳居防腐材料首位，减少大量因腐蚀产生的大量经济损失。

[1] 安云岐，易春龙.钢桥梁腐蚀防护与施工.

[2] 刘新，时虎.钢结构防腐蚀和防火涂装.

[3] 严密，彭晓领.磁学基础与磁性材料.

[4] 中国信息网.2014-2019年中国建筑钢材行业市场研究与投资战略规划报告.

谢佳桃，男，汉族，四川乐山人，本科在读，重庆交通大学。 王东霞，女，汉族，四川泸州人，本科在读，重庆交通大学。

TG172.5

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1671-1602(2016)22-0015-01