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机械加工金属材料腐蚀与防护措施

作者:dqwlunwen 分类:理工论文 时间:2020-10-19

关键词:学术论文,著作出版,参编教材,理工论文发表
 
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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。



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