金属的腐蚀原理及相应的防护机理探究-以690镍基合金为例

金属的腐蚀原理及相应的防护机理探究-以690镍基合金为例

皮立新

中国原子能科学研究院北京102413

摘要：随着国家与社会的稳定发展，金属材料在各个行业与领域中的应用地位逐步提升，不断延长金属材料使的使用寿命，能够在较大程度上促进经济的稳定发展，为国家的整体经济创建更具优势的发展前景。但是，从化学反应角度而言，金属的腐蚀是最为普遍的现象，如何有效的阻止金属腐蚀，是现阶段工业生产与发展中需要攻克的主要难题之一。本文的研究主要从金属腐蚀及其腐蚀原理的角度进行，以690镍基合金为例，详细的分析金属腐蚀的主要原因、特征以及过程，对金属腐蚀的三种形式，即化学腐蚀、电化学腐蚀以及生物腐蚀进行分析、说明。并对其未来发展中，有效的金属防护机理进行了罗列，对其后续的发展具有重要的推进作用。

关键词：金属腐蚀；金属防护；690镍基合金；电镀法

前言：金属材料的腐蚀问题是现今工业生产中最为主要的问题之一，腐蚀会使其在实际应用的过程中出现破损等现象，导致设备、工作人员以及工作现场环境发生危险，最终影响工作人员的健康与生命安全，也在较大程度上损害了企业的经济效益，严重阻碍了国家经济的整体发展与运行。本文的研究在对现阶段金属材料腐蚀现象的主要原理进行了分析，并以690镍基合金为例，重点分析了该种金属未来的防护措施，对金属材料防护机理的发展具有重要的指导性意义，对其未来的应用技术的提升具有现实性意义[1]。

一、金属腐蚀及其原理分析

（一）金属腐蚀

金属材料在实际应用的过程中，会受外界环境的影响最终引发腐蚀现象，该种形式是造成材料失效的主要原因。无论是何种形式的材料，其存在、使用都是发生在介质中的，金属材料也不例外，从热力学的角度来说，金属腐蚀属于自发过程。因此，在实际的生活中金属材料的腐蚀会波及到多个领域，是各个应用金属材料的工作领域所面临的共同问题[2]。但是，伴随着不同应用条件的变化，在动力学方面，腐蚀的整个过程、形式以及特征都存在较为明显的差异。因而，在现今时代的发展中，金属多元化的腐蚀作用，给工业行业的发展带来不可避免的损耗甚至是事故。

（二）金属腐蚀的原理

金属腐蚀问题可以被划分为多种类型，主要包含的三种形式有化学腐蚀、电化学腐蚀以及生物腐蚀。其中，化学腐蚀的主要原理为，金属与外界环境中的物质接触，二者能够直接引发氧化反应，金属材料在使用过程中，逐渐被损耗、腐蚀，但是该种情况在日常生活中并不常见，主要发生在较为特殊的环境中，如化工厂等地；电化学腐蚀主要指的是，不同金属在同一水溶液介质中产生金属间的电位差，电位差引发微电池效应，进而导致金属腐蚀，造成金属基体损耗；生物腐蚀则主要指生物生命活动参与下发生的腐蚀过程。凡是同水、土壤或润湿空气接触的设施，都可能发生生物腐蚀。主要发生在发电厂冷却水循环系统、热交换系统，石油开采、储存和输运系统、污水处理管道，饮用水管道。。就现阶段的发展而言，生物腐蚀，主要可以划分为机械式与化学式，机械式指的是被动物啃咬造成破坏，而化学式则是通过同化与异化效应造成的[3]。

二、690镍基合金的防护机理

对于国家经济的整体运行与发展而言，金属在建筑等行业的发展具有即为重要的推进作用，为了能够在后续的发展中，持续保持其良好的发展走向，使其能够以稳定为国家的经济与建设贡献性能优势，本章节针对金属的腐蚀问题与原理，并对其防护机理进行了分析与探究，在研究的过程中，主要以金属690镍基合金为例，深化了腐蚀防护工作的实际应用与具体措施[4]。

（一）电镀法

在690镍基合金的腐蚀中，电镀镀层可以被划分为阳极性与阴极性镀层。其中，阳极性镀层是指在需要被保护的金属外镀上一层电极电势较低的金属，而阴极性镀层指的是在需要被保护的金属外镀上一层电极电势较高的金属。在实际的保护工作中，若整个镀层的完整性较好，那么镀层能够将被保护的金属与具备腐蚀特性的介质完全分开，二者无法接触，则无法引发金属腐蚀。但是，若镀层受损，由于阳极性镀层保护的阴极[5]。因而仍然能够保护内部金属，而阴极性镀层保护的是阳极金属，镀层的破损会在较大程度上加速内部690镍基合金的腐蚀速度与效果。

（二）钝化法

钝化法属于电化学的反应现象，当690镍基合金材料在一定形式的环境状态中，由于存在较为明显的电位提升现象而逐步展现出的较强的抗腐蚀的能力，该种金属材料就会出现相应的钝化。在实际生产生活中，金属材料的钝化反应、状态与电极电位、PH值等存在较大的关联性，若应用较为科学的方式调节PH值、电极电位，使二者能够处于较为合理的状态下，金属材料就会使自身处于钝化状态，从而不发生腐蚀。

钝化工艺在实际发展的过程中主要包括氧化性膜与吸附膜两种。氧化性膜是应用钝化剂处理金属，使其表面形成较为致密的氧化薄膜，吸附膜则主要指的是对金属材料进行无机盐处理，该种原理在于使难以溶解的无机盐形成致密的薄膜吸附在金属材料表面，起到较为优良的金属材料的保护作用。

（三）对金属材料的存在环境进行改良

690镍基合金材料在实际应用的过程中，需要存在于一定的环境中。为了能够在更大程度上降低金属材料的腐蚀程度，工作人员可以更大程度的提升金属材料的存在环境，使其能够得到更大程度的改良，降低发生腐蚀情况的机率。改良腐蚀环境主要是通过在介质中加入适量的能够降低金属材料腐蚀速度的部分物质，该种物质能够在较大程度上缓解690镍基合金的腐蚀速度，使其能够在后续的发展中不断的延长金属材料的使用寿命，最终使其能够为相应的领域创建最大限度的利用价值。缓冲剂主要指的是一种特殊的化学物质，在实际应用的过程中，工作人员可以将适量的缓冲剂融入到具有腐蚀性质的介质中，该物质在介质中不断的反应，能够发挥自身所具备的性质，是金属材料的腐蚀速度逐步降低，最终达成延长金属材料使用寿命的目的。不仅如此，在对其进行应用的过程中，由于所需要耗费的缓冲剂较少，且该物质较为低廉易于获取。因此，在实际工作的过程中，该种防腐方式最为常用。

结论：综上所述，现今工业社会飞速发展，各个行业与领域在实际发展的过程中都或多或少的会应用到金属材料，对金属材料进行有效的防护能够在较大程度上保障企业的发展与工作人员的生命安全与健康。本文在研究的过程中，通过对金属的腐蚀原理与防护机理进行探究、分析，得出在未来的发展中，金属行业需要不断的提升防护措施，主要包括电镀法、钝化方式、对金属材料的存在环境进行改良。望本文的研究能够全面提升相关领域未来发展建设中对金属材料的防护与保护措施，为行业发展积累更为丰厚的经验，全面提升我国金属行业的国际地位。

参考文献：

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[2]张奎林，张瑞.温度对镍基合金718在高含H_2S/CO_2环境下应力腐蚀行为的影响[J].材料保护，2018，51(04):35-38.

[3]张宇，孙晓峰.基于团簇模型设计的镍基单晶高温合金(Ni，Co)-Al-(Ta，Ti)-(Cr，Mo，W)及其在900℃下1000h的长期时效行为[J].金属学报，2018，54(04):591-602.

[4]张亮亮，赵娟红.多元谱线拟合技术在电感耦合等离子体原子发射光谱法测定镍基高温合金GH4720Li中硼的应用[J].冶金分析，2017，37(11):22-28.

[5]段绍岭，杨科慧.溅射Ni11Co26Cr6Al0.5Y涂层对镍基合金在900℃腐蚀行为的影响[J].电镀与精饰，2017，39(04):34-37.