机械加工金属材料腐蚀与防护措施

　　金属材料是现代化生产中的关键材料之一，但受环境等多重因素的作用，机械加工过程中金属材料易出现不同程度的腐蚀现象。基于此，本文以机械制造业中的金属复合材料为研究对象，分析其腐蚀类型及机理，并通过具体的抗腐蚀实验，探讨腐蚀防护的可行措施，旨在提高金属材料的利用率，助力于国民经济的发展。

　　【关键词】金属材料;腐蚀现象;腐蚀防护

　　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。下文则从机械加工中普遍存在的金属腐蚀现象入手，探讨相适应的防护方法。

　　1公司概况

　　中铁十六局集团物资贸易有限公司工业分公司成立于2016年，主要加工生产建筑工程领域的施工材料，包含预埋件、锚杆、管片螺栓等，现阶段已经在河北、山东等地建设了颇具规模的生产基地。管片螺栓为公司的重点发展产品，引入了达克罗防腐处理技术，正常状态下年产量约500万条，可用于地铁、隧道等工程中，为北京、呼市等地的建设事业提供了材料支持。

　　2机械制造业中的金属复合材料

　　金属复合材料以多种类型的金属材料为基础，经过冶金等工艺处理后得到，相比常规的金属材料而言，此类型材料在强度、耐磨性等方面的表现都更为良好[1-2]。

　　2.1腐蚀的形成和类型

　　各类材料都会趋近于某个低能量状态并维持稳定，金属则主要通过金属氧化物的途径而实现，尤其是以金、银为代表的各类贵重金属，此类材料在自然环境的作用下便已经保持氧化物的状态，必须以极为复杂的方法才可从中提取金属，当金属违背意愿回到“不洁净”状态时，便发生了腐蚀。从腐蚀的类型来看，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两类。依据腐蚀的现象进行分类，具体可分为均匀腐蚀和材料某处的局部腐蚀。腐蚀的诱发因素错综复杂，对切削技工而言，各腐蚀类型中，最为常见的则是因生锈而产生的面腐蚀;在各类机械加工设备中，则以电化学腐蚀为主。

　　2.2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[3]。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。例如，在热处理作用下，材料将出现多种金相组织，当得到淬火处理后，各类组织均匀排列，此阶段具备较强的耐腐蚀能力;但进入到回火阶段后，此过程中碳物质的沉淀相析出量明显增多，导致材料的耐腐蚀性发生明显的衰退，若金属表面缺乏平整性，此时发生腐蚀的概率将明显加大。并且，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。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

　　显然，潮湿空气环境中金属腐蚀概率较大，因此将两者完全隔绝后则可以起到防腐蚀的效果，但从实际情况来看，生产中并不具备完全隔绝潮湿空气的条件，更为妥当的是尽可能限制腐蚀，主要途径有：(1)内部保护：掺入耐腐蚀性能较好的合金元素，提高金属材料自身的耐腐蚀能力。(2)外部保护：通过刷漆、增设金属覆层的方式实现对材料外围的防护，使材料隔绝空气。

　　4.2腐蚀防护措施

　　(1)对于机床处于裸露的零部件，可采取涂漆的方式加以处理，后续使用中若保护层存在缺陷，则要及时填补。若防护剂与冷却润滑液两类材料不具有相容性，当两者接触后也将发生腐蚀，因此要以合理的方式改变两者的状态，使其达到相兼容的效果。(2)切削加工过程中伴有较明显的扰动，导致原有的保护层受损，经过加工后得到的工件也容易发生腐蚀。对此，在冷却润滑液中掺入适量性能良好的防蚀剂，作用在于产生致密的钝化膜，但要注重对乳浊液浓度的控制，将其调整到最佳范围内。(3)经过加工后，可对工件采取喷漆或浸泡处理措施，从而在工件表面形成完整的保护层。除此之外，经过加工处理后，还可使用石蜡达到防腐的效果。

　　5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

　　[1]谢春峰.金属腐蚀原理及防护简介[J].全面腐蚀控制，2019(7)：18-20.

　　[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.

　　作者：刘铖铖

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