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机械加工中金属材料腐蚀与防护措施代宁宁

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第12期作者：代宁宁张福霞

[导读] 摘要：金属材料在强度、刚度等方面的表现较好，但腐蚀现象较为普遍，会对某个区域的零部件甚至整个系统造成不良影响。

        西安国联质量检测技术股份有限公司陕西西安 710003
        摘要：金属材料在强度、刚度等方面的表现较好，但腐蚀现象较为普遍，会对某个区域的零部件甚至整个系统造成不良影响。因此，以合理的方式做好防腐工作具有显著意义，是延长设备寿命的重要途径。本文对机械加工中金属材料腐蚀与防护措施进行探讨。
        关键词：机械加工；金属材料；腐蚀；防护
        引言：腐蚀是金属材料的反应，这种可检测的材料变化会影响金属零件或整个系统的功能。人们与腐蚀所进行的斗争每年会耗费数十亿欧元。正确使用材料，可减轻甚至解除这项艰巨的任务并减少损失。合理选用材料、有效采取防腐蚀措施减缓金属材料的腐蚀速度，对延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率有十分重要的意义。文章就机械加工中金属材料的腐蚀及防护展开了研究。
        1金属材料腐蚀归类
        金属材料的腐蚀中依据防腐蚀基本原理可以将金属腐蚀展开归类如：化学腐蚀、电化学腐蚀、晶间腐蚀、碱脆、点蚀等。这两者防腐蚀全是金属复合材料中的原子在空气氧化以后产生金属正离子的历程。
        1.1化学腐蚀
        化学腐蚀指的是金属材料和非电的物质相互影响产生的化学变化。该防腐蚀历程是要将纯空气氧化展开复原的化学变化，在这个防腐蚀反应历程之中因为并没有电流的产生，是满足化学动力学的基本定律的，其风险性相对较少。
        1.2电化学腐蚀
        电化学腐蚀是金属和电解质易于根据电话影响而对金属复合材料产生的防腐蚀，这当中的高压容器操作中可以依据不一样的操作方法产生负极的范围，这些便会构成电化学池。负极范围依据金属复合材料的不一样和当中杂物的不一样产生相应的防腐蚀物质。这类的防腐蚀历程是还要对范围的浓差、变形区等原因结合考虑。
        1.3晶间腐蚀
        晶间腐蚀则是金属在相应的应力情况下根据与腐蚀性的物质触碰并产生影响产生防腐蚀裂痕，这些裂痕一般具备快速扩展的能力，金属复合材料的初期脆性的防腐蚀方式从而产生。该防腐蚀历程还要博鳌镇防腐蚀物质和防腐蚀气温两个基本情况。
        1.4点蚀
        点蚀也就是在金属复合材料防腐蚀以后表面产生的具备部分特性的防腐蚀情况。金属复合材料在產生点蚀以后特别容易引起机械设备的穿透情况，当中点蚀方式的金属复合材料防腐蚀的经验信息不能安置机械设备的使用周期展开评定，因为引起点蚀情况产生的因素相当之多，产生的蚀孔较多能够将腐蚀情况加重。因而在生产设备和主要材料挑选方面，注重金属物质的划分，把控金属焊接缝中的夹渣等是很有必要的。
        2腐蚀的原因
        金属材料的腐蚀成因中，极为关键的则是电化学稳定性，若电位值为负，材料所具有的稳定性则偏低，其在负值越大的情况下不稳定性则越强，金属离子化更为明显，导致材料发生明显腐蚀。此外，金属合金内部各成分也会对材料的质量造成影响，不同于单项合金材料的是，多项合金发生腐蚀的概率相对更高，原因在于各项的物化性质存在较明显的差异，在遇到电解液后产生的电位也有所不同。金属在加工阶段将处于较极端的受冷或受热环境中，对于非氧化性的酸性盐类，此类性质的物质将更容易对金属材料的稳定性造成影响，使其发生明显的腐蚀，这一现象明显超过在碱性盐类环境中。
        3机械金属材料抗腐蚀研究
        因环境的差异，机械金属材料所接触到的介质发生变化，此时也将出现不同程度的腐蚀现象，为探讨其抗腐蚀速率，以人工加速度测试的方式为主，综合考虑大气自然环境情况，得知金属抗腐蚀速率极容易受到温度、湿度、酸碱度的影响。为加深认知，下文通过实验的方式作进一步论证。
        3.1仪器和实验材料准备
        选择金属样品，经过打磨处理后使其呈长方形，全面清理残留在表面的锈迹，在足够洁净后使用游标卡尺检测，确定外形尺寸。将处理好的样品置入丙酮中，在得到浸泡处理后使用无水乙醇清理，以干燥的状态进行称重，再放入玻璃器皿（具有密封、干燥的特点）内，用于实验。
        3.2腐蚀实验
        选择4份均为30g的酸性溶液，各自对应的浓度等级分别为0%、30%、60%、90%，再转移到箱式电阻炉中，分别调节温度、湿度和时间，使各组在三项指标上具有差异性，从而展开温控加湿加热抗腐蚀实验。如公式（1），经计算后确定金属样品的腐蚀速率：
        Wc=（W1-W2）/S•T•D•8.76（1）
        式（1）中：W1-未腐蚀样品的质量，g；W2-发生腐蚀后样品的质量，g；S-样品与介质的接触面积，m2；T-腐蚀时间，h；D-密度，g/cm3。以温度为变量，持续36h的腐蚀实验，期间每4h测量一次，整理所得结果，具体见表1。
        表1取样分析

        结合表1内容得知，在温度恒定的条件下，伴随酸性浓度的增加，样品所发生的腐蚀程度逐步提高。分析此现象的原因，在时间延长之下，将逐步对样品表面的钝化层造成侵蚀，导致材料内部的金属颗粒大量外露，促使溶液与金属表面的接触面积较初始状态明显增加，此时反应速度加快。从温度的角度来看，伴随温度的提升，产生的腐蚀速率也表现出随之加快的趋势，这与材料的电化学反应速率加快有较明显的关联，并且溶液内部对流速度加大，氧化和去极化发生速率更高，表现出极为明显的腐蚀现象。基于上述对机械金属的分析得知，其抗腐蚀性在不同温度中的表现存在差异，以90℃以内时的抗腐蚀效果最佳，后续在温度、湿度、酸度增加的情况下，材料所具备的抗腐蚀能力随之下降。
        4腐蚀防护
        零件的受腐蚀途径较多，加工、存储等工作中若保护不当均容易发生腐蚀。针对此特点，需以合理的方式做好防护，尽可能减少金属材料的腐蚀。
        4.1切削加工中腐蚀防护
        排除导致金属腐蚀的条件，即可对金属实施防腐蚀保护。如果能使金属完全与潮湿空气隔绝，就能排除金属腐蚀。在日常生活中以及在工业企中，均只能对腐蚀加以限制，无法彻底根除。可以采取以下措施。
        1）从内部保护金属：采用非常耐腐蚀或生成耐腐蚀化合物的合金元素。耐腐蚀钢的效果如同贵金属。但这样的钢在切削加工方面却颇有难度。
        2）从外部保护金属：采取涂漆、金属覆层或特殊的结构造型措施。
        4.2腐蚀防护措施
        1）通过涂漆或涂脂的方法保护机床裸露的零部件或检测量具不受腐蚀。如果这个保护层出现纰漏缺陷，必须立即采取处理措施。
        2）切削加工时将破坏原先的保护层，加工后的工件易受腐蚀侵袭。可与水混合的冷却润滑液应加入防蚀剂，它可在金属表面形成一层无法穿透的钝化膜货极化膜。
        3）必须注意乳浊液溶液的浓度。pH值和温度等都必须符合规范要求，必须及时清除污物。
        结束语
        简言之，金属材料的综合使用效果较好，在机械制造业得到广泛的应用，但金属材料容易受到温度、酸碱度等因素的影响，从而发生不同程度的腐蚀现象，不利于材料的正常使用。在生产制造过程中，需通过多种手段防护金属材料，提高其耐腐蚀能力。
        参考文献
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        [2]韩立荣.金属的腐蚀与防护[J].中国金属通报，2019（1）：230-231.
        [3]刘洁.金属材料的表面腐蚀与防护措施分析[J].中国金属通报，2019（6）：109，111.