新形势下机械制造加工中金属材料腐蚀与防护对策研究

2020-12-09徐瑶瑶

中国金属通报 2020年20期

徐瑶瑶

（陆军装甲兵学院，北京 100001）

1 机械制造加工中金属材料腐蚀造成的影响

当前我国很多机械制造加工企业在机械制造加工中都出现金属材料腐蚀的情况，其造成的影响非常严重，主要包括以下几点：第一，降低产品的质量。如果企业所生产的产品中主要成分是金属材料，那么如果金属材料受到腐蚀，就会直接降低产品的质量，影响产品正常使用[1]。第二，增加企业的生产成本。在机械制造加工中如果金属材料受到腐蚀，就不能继续使用这种材料，这时必须要购买新的金属材料使用，在无形中加大企业的生产成本。第三，耽误加工进度。就像前面提到的，只要发现所使用的金属材料受到腐蚀，必须要购买新的金属材料，这样一来，势必会影响机械制造加工精度。因此，整体来讲，在机械制造加工中金属材料腐蚀造成的影响相当大，是当前我国有关企业需要深入探究的问题。

2 新形势下机械制造加工中金属材料腐蚀防护的重要性

近年来，随着社会经济的高速发展，我国机械制造加工行业也蓬勃发展，机械制造加工企业数量不断增加，规模也越来越大。很多企业在发展中都普遍反映这样的情况，那就是在机械制造加工中必定使用大量的金属材料，而金属材料在使用中不可避免存在或多或少的腐蚀，倘若机械制造加工中金属材料存在腐蚀的情况，这就表示从金属材料强度在减少，以造成机械制造加工中以金属材料为重要成分的设备减少自身的机械性能，明显缩短使用期限，导致重大的经济损失。最近几年，结合有关调查数据表明，每年我国机械制造加工中由于金属材料腐蚀造成的经济损失超过两万亿元，而在世界上每年因为金属材料腐蚀造成的经济损失费用是无法估计的。机械制造加工中出现金属材料腐蚀的现象，不只是导致重大的经济损失，因为金属材料腐蚀比较严重，造成加工工作不能继续进行，必须要再次查找适合的材料进行加工，在过程中不仅增加能源的消耗，而且花费更多的时间，也会损耗许多不可再生能源。除此之外，如果金属材料腐蚀，必定会污染水资源以及土地资源，如果污染情况比较严重，就会造成重大的经济损失，也会到生物的生命安全受到影响。因此，在机械制造加工中防护金属材料腐蚀是一项至关重要的工作，必须要引起机械制造企业的重视，以免导致产品质量不过关，导致企业的经济效益减少，也不利于实现企业的稳定发展。

3 新形势下机械制造加工中金属材料腐蚀的主要原因

新形势下机械制造加工中金属材料通常是利用金属氧化物贴近低能量状态，而且保持性能越来越稳定。金属材料中典型的稳定金属，金与银材料在原始环境中一氧化物的状态进行呈现。但是在氧化物状态下金属材料很难获得利用，所以在机械加工前需要将其科学的提取，这样才可以获得有价值的金属材料。如果提取的金属材料依旧是氧化物状态，就会影响其稳定性，很有可能出现腐蚀的情况，导致机械制造加工进度受到影响，而且产生重大的经济损失。一般啦说，在机械制造加工金属材料之所以出现腐蚀的现象，其原因包括多个方面，具体表现在以下几点。

3.1 电化学腐蚀

就电化学腐蚀来讲，主要是指金属材料和电解质之间产生化学反应而导致的腐蚀情况。压力容器在使用中很有可能由于某一种因素而存在阴极区域，进而造成金属材料有电化学电池，最后导致腐蚀情况出现。

3.2 均匀腐蚀

均匀腐蚀现象不会造成严重的危害，其常见的表现形式是金属材料表面存在一些腐蚀点，而且是均匀的。利用科学配比和设计金属材料，就可以对均匀腐蚀现象进行科学预防。

3.3 应力腐蚀

应力腐蚀主要是指在应力的作用下出现金属，造成金属材料表面有或多或少的腐蚀裂纹，而且腐蚀裂缝扩散速度相当快。并且造成金属材料存在脆性破坏的根本原因是也包括应力腐蚀现象[2]。就具体情况来讲，如果金属材料设计的应力值超过预定的标准，应力腐蚀就不会导致金属材料受到严重的腐蚀。然而该理论不适用于所有的金属材料，有些具有特殊性质的金属材料由于温度和腐蚀介质的影响而存在应力腐蚀的现象。

3.4 点蚀

点蚀现象具有局部性的特点，其除了严重危害金属设备，而且很多因素会造成点蚀现象，影响点蚀现象出现几率的关键因素是金属材料质量存在问题。

3.5 晶间腐蚀

晶间腐蚀现象通常集中于晶粒边界位置，其在腐蚀中根据特定的顺序来腐蚀，也就是按照晶粒边界朝着深处来腐蚀。晶间腐蚀形象容易对晶粒和晶粒之间的连接造成破坏，减少金属材料的使用性能。从某个角度来讲，晶间腐蚀不会直接影响金属材料表面，然而会导致金属材料有更大的突然性，也会导致严重的破坏，直接影响金属设备的正常使用。比如：如果晶间腐蚀的金属材料在实施焊接处理时，焊接温度高于500℃，这时金属材料晶粒边界就会产生碳化物，缩短金属材料的使用气象，降低使用性能。

3.6 高温氧化腐蚀

在化学腐蚀中高温氧化腐蚀是常见的类型，其主要是指在高温环境下金属材料产生氧化反应，其温度区间通常是最低不能小于400℃，最高不能超过800℃，在该温度区间以内金属材料快速氧化，需要重视其对金属材料性能造成的影响[3]。因此，遇到高温环境通常运用在金属材料表面附着合金金属的方法，其抗高温氧化效果非常明显，可以防止高温氧化腐蚀对金属材料造成不良影响。

4 机械制造加工中金属材料腐蚀的有效防护策略

4.1 正确选择金属材料

在机械制造加工过程中，要想对金属材料腐蚀进行科学的防护，最有效的方法是在加工前，正确选择金属材料，从源头上实施防护。对金属材料进行使用前，必须要仔细调查金属材料加工的环境，以及此金属材料很有可能出现腐蚀现象的主要因素，保证此金属材料加工环境不会导致其腐蚀速度加快[4]。并且不同的金属材料有着不同的加工环境，比如：有些金属材料很有可能出现高温氧化腐蚀的现象，这时必须要防止选择高温环境来加工，而有些金属材料不适合在潮湿环境下加工，很有可能出现腐蚀，所以在其加工过程中必须要尽可能处在干燥的环境下，以避免出现金属腐蚀。在工业技术日益发展的背景下，能够直接完善金属材料，减少其腐蚀性，可以将抑制腐蚀的有关元素加入到原始金属材料中，使其具有较强的耐腐蚀性，比如：将铬元素添加到碳钢金属材料中，这样可以使此材料具有更强的耐腐蚀性。

4.2 运用电弧喷涂

电弧喷涂避免金属材料出现腐蚀，简单来说，是指在机械加工前使用关于电弧喷涂的电源，在电弧枪的端点位置分别连接电源的两根不同金属丝，只要二者发生接触就会出现电弧熔化的情况，而且存在高温液滴，这时对其压缩和雾化，而且将其在金属材料表面均匀地涂抹，以确保金属材料表面可以形成一层保护涂层[5]。就此方法来讲，在金属丝熔化过程中，其最高温度超过6000℃，较高的温度可以避免出现大量的高速型喷涂颗粒以及半熔化金属，如果高温喷涂粒子与涂层发生碰撞，涂层直接与基体进行有机结合，确保此电弧涂层是非常牢固的，可以让其在弯曲与受到碰撞的情况下还是非常完整的，不会出现脱皮的情况。并且电弧喷涂层具有良好的防腐效果，在很有可能出现腐蚀的环境下，就算金属材料防腐涂层出现损坏，此涂层依旧可以对下面金属材料的重要材料进行有效保护，可以避免腐蚀迅速蔓延。

4.3 运用阴极保护方法

所谓的阴极保护方法，是指将电化学反应作为重要基础，将机械制造加工过程中一些金属材料转变成电池的阴极[6]。而阴极保护法通常可以划分成两种，分别是牺牲阴极保护阴极法以及直接外加电流保护阴极。在机械制造加工过程中第一种是普遍采用的，其使用的金属材料主要是相对稳定的合金金属，比如：锌以及铝等等，使用金属材料的电机电势比被保护金属低的材料作为阳极，让其可以形成腐蚀电极，以确保当做阴极的金属得到保护。但是必须要多加注意的是，在运用此方法过程中，必须要拥有足够的电位，而且确保当做阳极的金属具有很小的极化率，其表面绝对不可以生成具有耐腐蚀性能的保护膜，而且阴极溶解中应该确保均匀，进而确保全过程都是相当有效的，以显著提高腐蚀防护水平。

4.4 表面涂料

一般来说，防护物理金属材料腐蚀比较直接的方法是表面涂料，主要是指将适量的油漆均匀涂抹在金属材料表面，形成油漆涂层来防护腐蚀。在金属材料表面产生油漆涂层后，就等同于将金属材料和外界的造成化学反应的介质直接断开，以免其中出现电子交换，减少金属材料的腐蚀情况[7]。并且在选择油漆涂层过程中必须要综合考虑两个方面，一方面是金属材料的特性，另一方面是机械制造加工的环境，在实施表面涂料前必须要结合这两个方面来正确选择油漆，在机械制造加工中需要尽可能在最短的时间内修复以及维护油漆图层，定期或者不定期对其实施全方位的检查，确保此图层可以正常使用，有效延长其使用期限，以免此金属材料迅速腐蚀。

4.5 添加适量的缓蚀剂

在机械制造加工中防护金属材料腐蚀最为直接的方法是使用缓冲剂，此方法是在金属材料表面直接喷射适量的缓蚀剂，让缓蚀剂和金属材料之间产生一定的作用，在金属材料表面可以形成一层保护膜，避免腐蚀情况越来越严重。通常，在金属材料防护中使用缓冲剂，无需对机械加工环境进行调整，也无需对金属材料的特性以及结构作出改变，操作不复杂，效果很快，不仅不需要花费很多钱，而且非常实用。但是需要引起重视的是，缓蚀剂具有多种作用，具体表现在以下几个方面：第一，沉淀作用[8]。是指在此金属表面金属的阳离子和缓蚀剂的无机盐阳离子产生化学反应而生成的保护膜，以免出现金属腐蚀的情况。第二，氧化作用。是指在缓蚀剂中将无机盐当做强氧化剂来运用，能够与金属直接形成氧化反应，而且在金属表面成膜，可以避免金属受到腐蚀，但是出现此作用时必须要严格控制缓蚀剂的量，如果缓蚀剂用量偏多，就有可能存在点腐蚀的情况。