關(guān)于作者
中國科學院金屬研究所
腐蝕與防護
材料新視野
2015年07月27日
日常生活中，人們的吃穿住用行都離不開各種各樣的材料。其中，使用最多的一種材料為金屬，例如飛機、輪船等航空航天，以及日常生活中的汽車、自行車等都大量運用了金屬材料。一方面，金屬材料以其強度高、易加工、易成型等優(yōu)良的特性被廣泛地應用在生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域；另一方面，金屬材料在服役過程中會存在腐蝕問題。
腐蝕是指材料與其所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料變質(zhì)、破壞和性能惡化的現(xiàn)象。腐蝕的形式存在很多種，例如：點蝕、垢下腐蝕、應力腐蝕、沖刷腐蝕、大氣腐蝕、海洋腐蝕等。金屬材料的腐蝕問題會不僅會造成材料的浪費，給人民的生活安全帶來安全隱患，還會造成嚴重的經(jīng)濟損失。據(jù)《中國工業(yè)與自然環(huán)境的腐蝕問題》，我國每年腐蝕損失約占5%GDP。因此，金屬材料的腐蝕與防護是延長金屬材料的服役壽命、改善材料的服役性能的重要途徑。
目前，腐蝕與防護的基本途徑主要包括以下三種：（1）涂層防護，即通過在金屬表面上涂覆保護膜，使腐蝕介質(zhì)與金屬材料隔絕，從而抑制腐蝕的發(fā)生，主要的手段有涂漆等；（2）合金優(yōu)化，即從材料本身的耐蝕性出發(fā)，通過加入其他的合金元素，例如在Fe中加入一定比例的Cr和Ni制成不銹鋼來提高Fe的耐蝕性；（3）表面改性，即通過一些電化學手段，例如電鍍在金屬表面鍍上更為耐蝕的材料，進而提升金屬材料的耐蝕性。
下面詳細介紹下鍍層防腐。鍍層防腐方法多用于操作件表面的防腐處理，如手柄等。由于鍍層金屬本身具有一定的強度及硬度，所以一般對磕碰有要求的表面也多用這種方法，而且如鍍鉻、鍍鎳的鍍層有較好的外飾面效果，因此用常來做一些儀表等人機界面的外飾處理。由于電鍍對于一些小零件比涂料處理特別方便，所以一些小零件也多用此方法防腐。該方法保質(zhì)期一般為5~20年。雖然在同樣條件下鍍層比涂料防腐效果更好，但受國內(nèi)工藝水平的限制，其保質(zhì)期并沒有那么長。而熱浸鍍鋅由于其鍍層較厚，所以其防腐效果最好，一般可以達到20年以上，但由于其鍍后表面效果不好，所以一般不做裝飾面的防腐。
隨著科技的進步，越來越多的新金屬材料以及防護手段出現(xiàn)在腐蝕與防護領(lǐng)域中，因此對金屬材料的腐蝕性能的評價也日益成為金屬材料的關(guān)注點。未來材料的開發(fā)除了要注重材料的力學、物理性能外，耐蝕性也是必不可少的評價項，因此這也對腐蝕與防護領(lǐng)域的科研人員提出了更高的要求。
腐蝕是指材料與其所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生作用而引起材料變質(zhì)、破壞和性能惡化的現(xiàn)象。腐蝕的形式存在很多種，例如：點蝕、垢下腐蝕、應力腐蝕、沖刷腐蝕、大氣腐蝕、海洋腐蝕等。金屬材料的腐蝕問題會不僅會造成材料的浪費，給人民的生活安全帶來安全隱患，還會造成嚴重的經(jīng)濟損失。據(jù)《中國工業(yè)與自然環(huán)境的腐蝕問題》，我國每年腐蝕損失約占5%GDP。因此，金屬材料的腐蝕與防護是延長金屬材料的服役壽命、改善材料的服役性能的重要途徑。
目前，腐蝕與防護的基本途徑主要包括以下三種：（1）涂層防護，即通過在金屬表面上涂覆保護膜，使腐蝕介質(zhì)與金屬材料隔絕，從而抑制腐蝕的發(fā)生，主要的手段有涂漆等；（2）合金優(yōu)化，即從材料本身的耐蝕性出發(fā)，通過加入其他的合金元素，例如在Fe中加入一定比例的Cr和Ni制成不銹鋼來提高Fe的耐蝕性；（3）表面改性，即通過一些電化學手段，例如電鍍在金屬表面鍍上更為耐蝕的材料，進而提升金屬材料的耐蝕性。
下面詳細介紹下鍍層防腐。鍍層防腐方法多用于操作件表面的防腐處理，如手柄等。由于鍍層金屬本身具有一定的強度及硬度，所以一般對磕碰有要求的表面也多用這種方法，而且如鍍鉻、鍍鎳的鍍層有較好的外飾面效果，因此用常來做一些儀表等人機界面的外飾處理。由于電鍍對于一些小零件比涂料處理特別方便，所以一些小零件也多用此方法防腐。該方法保質(zhì)期一般為5~20年。雖然在同樣條件下鍍層比涂料防腐效果更好，但受國內(nèi)工藝水平的限制，其保質(zhì)期并沒有那么長。而熱浸鍍鋅由于其鍍層較厚，所以其防腐效果最好，一般可以達到20年以上，但由于其鍍后表面效果不好，所以一般不做裝飾面的防腐。
隨著科技的進步，越來越多的新金屬材料以及防護手段出現(xiàn)在腐蝕與防護領(lǐng)域中，因此對金屬材料的腐蝕性能的評價也日益成為金屬材料的關(guān)注點。未來材料的開發(fā)除了要注重材料的力學、物理性能外，耐蝕性也是必不可少的評價項，因此這也對腐蝕與防護領(lǐng)域的科研人員提出了更高的要求。