如何有效提高金屬抗腐蝕效果？

金屬所處的環(huán)境介質之間發(fā)生化學、電化學或物理作用，引起金屬的變質和變壞，稱為金屬腐蝕，腐蝕現(xiàn)象是十分普遍的。從熱力學的觀點出發(fā)，除了極少數(shù)貴金屬（Au、Pt等）外，一般金屬發(fā)生腐蝕都是一個自發(fā)過程。人們已經認識到使用的金屬很少是由于單純機械因素（如拉、壓、沖擊、疲勞、斷裂和磨損等）或其他物理因素（如熱能、光能等）引起的破壞的，絕大多數(shù)金屬材料的破壞都與其腐蝕因素有關，因此金屬材料的腐蝕己成為當今不可忽略的重要問題。

針對金屬腐蝕的原因采取適當?shù)姆椒ǚ乐菇饘俑g，常用的方法有：

結構改變法

例如制造各種耐腐蝕的合金，如在普通鋼鐵中加入鉻、鎳等制成不銹鋼。

保護層法

在金屬表面覆蓋保護層，使金屬制品與周圍腐蝕介質隔離，從而防止腐蝕。如：

（1）在鋼鐵制件表面涂上機油、凡士林、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等耐腐蝕的非金屬材料。

（2）用電鍍、熱鍍、噴鍍等方法，在鋼鐵表面鍍上一層不易被腐蝕的金屬，如鋅、錫、鉻、鎳等。這些金屬常因氧化而形成一層致密的氧化物薄膜，從而阻擋水和空氣等對鋼鐵的腐蝕。

（3）用化學方法使鋼鐵表面生成一層細密穩(wěn)定的氧化膜。如在機器零件、槍炮等鋼鐵制件表面形成一層細密的黑色四氧化三鐵薄膜等。

電化學保護法

利用原電池原理對金屬進行保護，設法消除引起電化腐蝕的原電池反應。電化學保護法分為陽極保護和陰極保護兩大類，應用較多的是陰極保護法。

犧牲陽極保護

此法是將活潑金屬（如鋅或鋅的合金）連接在被保護的金屬上，當發(fā)生電化腐蝕時，這種活潑金屬作為負極發(fā)生氧化反應，因而減小或防止被保護金屬的腐蝕。這種方法常用于保護水中的鋼樁和海輪外殼等，例如水中鋼鐵閘門的保護，通常在輪船的外殼水線以下處或在靠近螺旋漿的舵上焊上若干塊鋅塊，來防止船殼等腐蝕。 

外加電流保護

將被保護的金屬和電源的負極連接，另選一塊能導電的惰性材料接電源正極。通電后，使金屬表面產生負電荷（電子）的聚積，因而抑制了金屬失電子，而達到保護目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金屬設備受到腐蝕。電化學保護的的另一種方法叫陽極保護法，即通過外加電壓，使陽極在一定的電位范圍內發(fā)生鈍化的過程?？捎行У刈铚蚍乐菇饘僭O備在酸、堿、鹽類中腐蝕。 

處理腐蝕介質

消除腐蝕介質，如經?？珒艚饘倨鞑?、在精密儀器中放置干燥劑或在腐蝕介質中加入少量能減慢腐蝕速度的緩蝕劑等。

表面處理

通常金屬表面會附有塵埃、油污、氧化皮、銹蝕層、污染物、鹽份或松脫的舊漆膜。其中氧化皮是比較常見但最容易被忽略的部分。氧化皮是在鋼鐵高溫鍛壓成型時所產生的一層致密氧化層，通常附著比較牢固，但相比鋼鐵本身則較脆，并且其本身為陰極，會加速金屬腐蝕。如果不清除這些物質，直接涂裝，勢必會影響整個涂層的附著力及防腐能力。據(jù)統(tǒng)計，大約有70%以上的油漆問題是由于不適當?shù)谋砻嫣幚硭鸬?。因此，對于一個金屬防腐涂裝油漆系統(tǒng)的性能體現(xiàn)，合適的表面處理是至關重要的。 

清理等級

也即清潔度，代表性國際標準有兩種：一種是美國85年制訂“SSPC-”，第二種是瑞典76年制訂的“Sa-”，它分為四個等級分別為Sa1、Sa2、Sa2.5、Sa3，為國際慣常通用標準，詳細介紹如下：

Sa1級——相當于美國SSPC—SP7級。采用一般簡單的手工刷除、砂布打磨方法，這是四種清潔度中度最低的一級，對涂層的保護僅僅略好于未采用處理的工件。Sa1級處理的技術標準：工件表面應不可見油污、油脂、殘留氧化皮、銹斑、和殘留油漆等污物。Sa1級也叫做手工刷除清理級（或清掃級）。

Sa2級——相當于美國SSPC—SP6級。采用噴砂清理方法，這是噴砂處理中最低的一級，即一般的要求，但對于涂層的保護要比手工刷除清理要提高許多。Sa2級處理的技術標準：工件表面應不可見油膩、污垢、氧化皮、銹皮、油漆、氧化物、腐蝕物、和其它外來物質（疵點除外），但疵點限定為不超過每平方米表面的33%，可包括輕微陰影；少量因疵點、銹蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點。如果工件原表面有凹痕，則輕微的銹蝕和油漆還會殘留在凹痕底部。Sa2級也叫商品清理級（或工業(yè)級）。

Sa2.5級——是工業(yè)上普遍使用的并可以作為驗收技術要求及標準的級別。Sa2.5級也叫近白清理級（近白級或出白級）。Sa2.5級處理的技術標準：同Sa2要求前半部一樣，但疵點限定為不超過每平方米表面的5%，可包括輕微暗影；少量因疵點、銹蝕引起的輕微脫色；氧化皮及油漆疵點。

Sa3級——級相當于美國SSPC—SP5級，是工業(yè)上的最高處理級別，也叫做白色清理級（或白色級）。Sa3級處理的技術標準：與Sa2.5級一樣，但5%的陰影、疵點、銹蝕等疵點不得存在了。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，一批新興工業(yè)領域的出現(xiàn)和許多現(xiàn)代工程的興建，對防腐涂料承受環(huán)境的能力和使用壽命提出了更高的要求。常用的防腐涂料已不能滿足這些需要。人們提出的“重防腐涂料（Heavy-duty Coating）”的概念，一般指在苛刻的腐蝕環(huán)境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。簡單地說：重防腐涂料就是使用壽命更長，可適應更苛刻的使用環(huán)境的涂料稱為重防腐涂料。在化工大氣和海洋環(huán)境里重防腐涂料一般可使用10年或15年以上，在酸、堿、鹽和溶劑介質里，并在一定溫度的腐蝕條件下，一般能使用5年以上。

除銹等級

鋼絲刷除銹

St2 徹底的手工和動力工具除銹

表面應無肉眼可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質。

St3 非常徹底的手工和動力工具除銹

同St2，但應比St2處理得更徹底，金屬底材呈金屬光澤。

噴砂除銹

Sa1級 輕度噴砂除銹

表面應無可見的油脂、污物、附著不牢的氧化皮、鐵銹、油漆涂層等雜質。

Sa2級 徹底的噴砂除銹

表面應無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質基本清除，殘留物應附著牢固。

Sa2.5級 非常徹底的噴砂除銹

表面應無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質，殘留物痕跡僅顯示點狀或條紋狀的輕微色斑。

Sa3級 噴砂除銹至鋼材表面潔凈

表面應無可見的油脂、污物、氧化皮、鐵銹、油漆涂層和雜質，表面具有均勻的金屬色澤。

防銹顏料

用于防腐涂料的防銹顏料的種類較多，其常見有以下幾種：

①與成膜劑起反應形成致密的防腐涂層；

②顏料是堿性物質，溶于水則形成堿性環(huán)境；

③水溶性的成分到達金屬表面使表面鈍化；

④與酸性物質反應使其失去腐蝕能力；

⑤水溶性成分或與成膜劑的反應生成物在水中溶解變?yōu)榉栏煞值取?/span>

機理

防銹顏料的上述防腐作用通常是同時存在的，其防腐機理包括下列物理、化學、電化學的三個方面。

物理防腐作用

適當配以與油性成膜劑起反應的顏料可以得到致密的防腐涂層使物理的防腐作用加強。例如含鉛類顏料與油料反應形成鉛皂使防腐涂層致密，從而減少了水、氧有害物質的滲透。磷酸鹽類顏料水解后形成難溶的堿式酸鹽，具有堵塞防腐涂層中針孔的效果。而鐵的氧化物或具有鱗片狀的云母粉、鋁粉、玻璃薄片等顏料填料均可以使防腐涂層的滲透性降低，起到物理的防腐作用。

化學防腐作用

當有害的酸性堿性物質滲入防腐涂層時，能起中和作用變其為無害物質，這也是有效的防腐方法。尤其是巧妙地采用氧化鋅、氫氧化鋁、氫氧化鋇等兩性化合物，可以很容易地實現(xiàn)中和酸性或堿性的有害物質而起防腐作用，或者能與水、酸反應生成堿性物質。這些堿性物質吸附在鋼鐵表面使其表面保持堿性，在堿性環(huán)境下鋼鐵不易生銹。

電化學防腐作用從涂層的針孔滲入的水分和氧通過防腐涂層時，與分散在防腐涂層中的防銹顏料反應形成防腐離子。這種含有防腐離子的濕氣到達金屬表面，使鋼鐵表面鈍化（使電位上升），防止鐵離子的溶出，鉻酸鹽類顏料就具有這種特性?；蛘呃秒姌O電位比鋼鐵低的金屬來保護鋼鐵，例如富鋅涂料就是由于鋅的電極電位比鋼鐵低，起到犧牲陽極的作用而使鋼鐵不易被腐蝕。 

油防銹

螺紋緊固件多種多樣，從普通螺栓、螺母、螺釘，到高強度、高性能、高精度、高附加值和非標異形件，他們的防銹包裝方法卻基本相同。對于表面氧化、磷化、發(fā)黑的螺紋緊固件多數(shù)都是采用表面涂、浸防銹油外，外加用塑料包裝的方式。

防銹油脂是在石油類基本組分中加入一種或多種防銹添加劑（又稱油溶性緩蝕劑）及其輔助添加劑組成，它使用方便，成本低廉，效果好，操作簡單，緊固件行業(yè)都在大量使用。

產品舉例

國內防銹油脂從上世紀60年代開始出現(xiàn)商品，由武漢材料保護研究所制定了GB4879-1985《防銹包裝》標準，列出了國產防銹油的種類和指標。

近二十年來，防銹油的發(fā)展較快，每年都有各種新產品問世，下面作一簡介。

薄層防銹油

RPA型，GF型溶劑型薄層防銹油，經多數(shù)緊固件企業(yè)的各種不同工藝進行生產性應用，證明對緊固件產品具有良好的防銹性能，同時，易涂覆，色澤淺亮，溶劑揮發(fā)少，用量省，為厚層防銹油的三分之一以下，故節(jié)約生產成本三分之二以上。HH932脫水防銹油，可保證在十個月內不生銹；JN-2防銹油，主要用途為緊固件常溫發(fā)黑后的處理。薄層防銹油可用于室內工序間防銹，也可以用于包裝封存防銹。

蠟膜防銹油

在溶劑稀釋型防銹油或超薄層防銹油中加入某些油溶性蠟，可以獲得含蠟的防銹保護膜，能明顯的提高油膜的抗鹽霧和耐大氣性能。然而，常溫下蠟是固態(tài)或半固態(tài)，在油品中極易析出，影響油品的外觀和質量，甚至難以獲得理想的防銹效果，因此，尋找油溶性較好，能明顯改善防銹性的蠟是獲得穩(wěn)定性好、成膜均勻含蠟防銹油的關鍵。

蠟膜防銹油是由成膜劑、高效緩蝕劑和基礎油組成的一種溶劑稀釋型防銹油。與其他類型的防銹油相比，蠟膜油具有油膜薄、防銹性好、涂層美觀等優(yōu)點。

水溶性防銹油

中國防銹油基本上都是以汽油、煤油或機械油作為溶劑，都是由石油分餾出來的產物，因無法使含在石油里面的芳香烴脫出來，所以汽油、煤油和機械油都含有芳香烴，使用汽車、煤油做溶劑油，一是它的閃點低，易著火，二是污染環(huán)境，有害于人的身體健康。以水作為溶劑的D.K8號水溶劑性防銹油不含芳香烴、鉛等對人體有害的物質，生產中無三廢排放，防銹效果也是較理想的，這種防銹油易涂、易除，用在封存緊固件的防銹上，可用自來水清洗，此產品經國家有關部門鑒定，達到了環(huán)保要求。