影响金属材料耐蚀性因素的研究和探讨

摘 要：随着我国经济的不断发展，金属材料应用范围不断扩大，但因金属所固有的化学特点，应用中容易出现腐蚀现象，不仅严重影响了金属材料的使用寿命，也容易产生安全隐患。因此，金屬腐蚀问题已经成为当代社会亟待解决的重要问题，而本文则针对这一问题进行了分析，旨在能够找到影响金属材料耐蚀性的因素，并做好防范措施。

关键词：金属材料；防腐；探究

金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料，在社会发展中具有重要应用，但在大多数情况下，金属因化学性质不稳定，容易出现腐蚀现象，影响到最终应用效果。对此，若想做好金属材料防腐蚀措施，必须要从根源上做起，找到影响金属材料耐蚀性的因素，然后针对这一系列因素提出对应的解决方法。

1 金属材料的腐蚀概述与类型

金属材料的腐蚀，实质上是指金属材料在与周围介质发生化学反应后所呈现的状态，研究表明无论哪种金属材料都无法做到绝对耐腐蚀。只有当产生的压力、温度以及操作介质类型对金属材料共同产生影响时，才可能拥有一定耐腐蚀能力。此外，不同金属材料之间的耐腐蚀能力会存在差异，材料的耐腐蚀性能与其种类具有一定的关联，一般情况下人们可以通过金属的腐蚀速度来决定金属的耐腐蚀能力。判断金属材料是不是遭到腐蚀的办法可以通过表面观察，或者是查看质量变化情况与电阻的变化等。按照金属的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。[1]

1.1 化学腐蚀

一般情况下，金属会与直接进行接触的物质发生化学反应，即氧化还原反应，这一反应过程便是俗称的腐蚀。而化学腐蚀实质上属于高级腐蚀，指代的也是金属与非电解质之间所在的某种关系。当金属与空气、水以及其他非电解质溶液存在接触面，那么一段时间后所发生的氧化还原，便是化学腐蚀。此外，与除去非电解质溶液之外的气体进行高温接触时，也会产生类似的化学腐蚀现象。在产生化学腐蚀期间，金属表面会出现一层薄膜，正因为这层薄膜的存在，使得金属显现腐蚀的状况得以缓解。相比电化学腐蚀，化学腐蚀的速度较慢，并且其对于金属表面的毁坏作用也比较小。

1.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀是一种常见且腐蚀性较强的金属腐蚀方式，是指当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中时，金属表面会形成一种原电池，阳极上发生氧化反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。

化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀要比化学腐蚀普遍得多。金属腐蚀根据腐蚀环境的影响大致可分为大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀以及化工介质腐蚀等腐蚀现象，因此人们通常会将电化学腐蚀看作是金属防腐工作的中心内容。

2 影响腐蚀的因素

2.1 金属自身的原因

金属发生腐蚀与金属自身有密切关系，例如在金属材料表面所产生的外力与内力以及内部特征等因素都和金属的腐蚀具有直接的关系。外部形状规范且结构完整的金属，其在一般情况下会比表面形状有缺陷的金属更具有抵抗腐蚀的能力。当内力集聚在一起时，在金属腐蚀速度加快期间会导致金属的晶格受到威胁，对金属材料表现造成更大的破坏。[2]对于合金类金属，构成其整体的成分类型对于腐蚀的速度也有着不同程度的影响。

2.2 金属外部条件的原因

导致金属腐蚀速度加快的外在原因主要包括：（1）操作介质。在操作介质中对钢铁材料影响最大的因素是pH值，它是分辨电解溶液的重要指标，因此pH值对腐蚀度的影响存在复杂化。[3]（2）溶液运动速度。在一定酸性状态下，溶液的流动速度会促使金属的腐蚀速度加快，程度加深。（3）温度的变化。通常情况下温度越高，金属的腐蚀速度就越快。（4）压强的不同。一般情况下，压强的增大会使溶液中的气体溶解度加强，导致金属的腐蚀面积逐步扩大，直至蔓延到整个金属材料表面。

3 金属材料的防腐

3.1 有针对性的选择金属材料

金属材料应用广泛，但目前尚未发现绝对耐腐蚀的金属，所以选择适合的材料就尤为重要，选择金属材料要尽量避免选择易腐蚀性材料，若一定需要应用金属材料，则要选择耐腐蚀的介质与其进行直接接触。例如：避开与铁和铜直接接触。这种方法可以不必对金属材料进行处理就能减少金属腐蚀，降低不必要的浪费，与此同时，可以放置不属于金属材料的介质例如：陶瓷、石墨等。避免金属材料的方式无非两种，即要保持金属材料的化学稳定性，另一方面则是要控制所选择替代材料比金属材料耐腐蚀度高。

3.2 进行电化学保护法

金属材料较易形成的腐蚀为电化学腐蚀，对于金属进行防腐保护时可分从阳极或阴极两个角度对金属材料进行电化学防腐保护。[4]其中，阳极保护实际上指，将通过阳极实现极化的电流完成对阳极电极电位的提升，并以此降低阴阳两极之间的电位差，最终将延长金属腐蚀的速度得以实现。一般情况下，阴极保护通常是指对电流进行阴极极化，通过一定的技术手段对金属和直流电源负极进行连接，在完成电流流动的同时提高阴阳两极的极化，以此进一步避免金属材料出现表现腐蚀现象。基于此种情况，在对管道进行防腐时，可通过优选择阴极保护这一方式来达成防腐目的。

4 结语

金属材料因其便利性与易得性等多种特点，被广泛应用于各个领域中，但是金属材料的易腐蚀性也同样影响到了其具体的使用效果，使得金属材料应用存在明显的局限性。对此，可通过减少金属材料的应用，或者在应用金属材料时尽可能的避免与易产生化学反应的介质产生直接接触。除此之外，还可以利用阴阳两极的极化作用来进行电化学腐蚀保护，提高对金属材料的保护。这对于延长金属材料应用寿命、降低应用成本，提高应用效果都具有非常重要的现实意义。

参考文献：

[1]黄永昌，张建旗.现代材料腐蚀与防护[M].上海：上海交通大学出版社，2012.

[2]孟祥琦.铝合金材料的应力腐蚀及腐蚀疲劳特性实验研究[D].上海交通大学，2012.

[3]姚小飞，谢发勤，王毅飞.pH值对超级13Cr钢在NaCl溶液中腐蚀行为与腐蚀膜特性的影响[J].材料工程，2014（3）.

[4]白煜磊，王潇，张志向.电化学法研究金属防腐的新进展[J].天津化工，2018（01）.

作者简介：王亚健，主要研究方向：材料化学。