浅析金属零件的锈蚀与防锈

浅析金属零件的锈蚀与防锈

姚文龙

（齐齐哈尔工程学院.机电工程系齐齐哈尔161000)

摘要：随着机械零部件制造向着高质量，高技术含量，更广阔领域发展的同时，金属机械零件的防锈包装已经越来越不容忽视。锈蚀不仅影响金属零件的表面质量，更影响零件的精度和性能，特别是测绘，医疗，仪表等高精度的器械。本文将对金属零件的锈蚀，防锈的种类做一个粗浅的概述。

关键词：锈蚀；金属零件；防锈；方法

1、金属零件锈蚀的种类

金属的锈蚀分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种。

1.1金属的化学锈蚀

任何金属在干燥的空气中都会与氧发生氧化反应，在其表面生成金属氧化物并覆盖在金属的表面形成一层氧化膜。这层氧化膜可以阻碍金属的继续氧化。如果氧化膜处于稳定状态，那么金属内部就不再生锈(如铝)。但是这层氧化膜很容易脱落或被置换或不稳定(如铁)，从而空气和水会渗透到氧化层保护膜，使得氧化和腐蚀继续发生，导致金属表面凸凹不平。

1.2金属的电化学锈蚀

金属与电解质溶液因发生原电池作用而引起的锈蚀，称为金属的电化学锈蚀。电化学锈蚀，是金属制品遭到严重破坏的主要形式。

2、零件表面的预处理

金属零件防锈效果的好坏，不仅取决于防锈材料的选择，而且与金属表面的预处理和内包装有关系。我们经常发现金属表面未经预处理或预处理不好而造成的意外锈蚀。因此，在金属封存防锈时，认真的进行预处理，除去其表面沾污很重要。

金属零件防锈封存前的沾污主要有矿物油，切削油和脂，肥皂、手汗、灰尘、残盐、铁屑以及锈蚀产物等。这些沾污，都将影响金属的防锈效果，一定要在封存防锈前按照规定工艺操作规程进行彻底的预处理。

2.1除锈

除锈一般有物理除锈、化学除锈、电化学除锈以及清洗。物理除锈一般指研磨喷砂，或打磨、刷、擦等手段将金属表面的锈蚀除去。化学除锈，一般使用硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、氢氧酸和混合酸等与金属表面的锈蚀产物发生化学反应，除去锈蚀。化学除锈一般不引起金属材料的变形、处理表面不粗糙、操作简单、效率高、除锈彻底等特点。适用于大量、小型的金属零件除锈。化学除锈时一般使用酸与锈蚀产物发生化学反应，除去锈蚀。电化学除锈是把被除锈的制件置于电解液中借直流电使之发生电化学作用用以除去锈蚀产物的方法。与化学法比较，它具有很多优点，它不容易腐蚀金属本体，而且除锈以后可以得到光泽，钝化的金属表面等。一般用于较大的钢制件的除锈。电化学除锈有阴极法除锈、阳极法除锈、电极法除锈几类。清洗除锈包括洗净金属表面的油脂、汗迹、尘埃和加工过程中的沾污。因此在清洗前应先分清沾污的种类，再考虑清洗方法。按照清洗材料分，目前用的最多的主要有碱溶液清洗、有机溶剂清洗和乳化剂清洗三类。碱液清洗一般指金属表面的油类与碱作用时发生皂化反应，生成物可溶于水，从而去除油污。金属除油使用的碱类一般有氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠等。有机溶剂清洗根据选用溶剂种类不同，主要有石油系溶剂法和氯化烃类溶剂法，这种方法是利用有机溶剂能溶解两类油脂的特点除去零件表面油污。特点是除油速度快，操作方便，不腐蚀零件。

3、机械零件的防锈材料

按照当前防锈技术的形式，大致分为水溶性缓蚀剂、油溶性缓蚀剂与气相缓蚀剂三类。

3.1水溶性缓蚀剂一般有亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、硅酸钠以及铝酸钠

一定浓度的亚硝酸钠，能很显著的抑制钢在水溶液中的锈蚀，也可以抑制镀镍和镀铬件的锈蚀，饱和的亚硝酸钠溶液还能保护某些铸铁件，但不能抑制黄铜的锈蚀。铬酸盐对铜、铝、锌、镁及其合金的防锈蚀有较好的作用。磷酸盐对钢、铸件等有较好的防锈性能。但是却能加速黄铜的腐蚀。通常硅酸钠可以有效的防止钢、铸件、铅、锡、铝等金属以及焊接和铆接的铁结构件的锈蚀。

3.2油溶性缓蚀剂一般有磺酸盐类、羧酸及其皂类、酯类及其衍生物、含氮的有机化合物类

油性缓蚀剂使用时一般按照一定比例与其他溶剂或润滑脂混合而成。

3.3气相缓蚀剂

分为无机化合类(一般用于工序间的防锈)，有机胺类(常用于金属零件的封存防锈)，有机胺的无机盐类、有机酚及其衍生物类、有机杂环化合物类和有机亚胺盐类

4、防锈技术

防锈主要有防锈水防锈，防锈液防锈、防锈油防锈、防锈剂防锈、防锈纸防锈、防锈涂料以及环境封存等防锈技术。

4.1防锈水是以水为基体，加入一定量的水溶性缓蚀剂配置成的防锈水溶液

以水为介质的缓蚀剂，多用于工序间的防锈。有时也作较长时间的防锈手段，作为长期封存及特殊精密零件而使用的防锈水，要用蒸馏水或无离子水来配制。

4.2防锈切削液

防锈切削液是一类金属加工过程中必须的材料，对于保证加工质量，提高工作效率有十分重要的意义，实践表明，合理的选择切削液，能提高加工件表面光洁度1～2级，减少切削阻力15～30％，降低切削温度100～150℃，以及成倍的提高刀具寿命。

常用的切削液一般分为三类，防锈切削冷却水、防锈润滑切削油和乳化型防锈切削液。防锈切削冷却水是在水中添加一定量的电解质、缓蚀剂和润滑油，它的冷却性很好，润滑性能较差。防锈润滑切削油大多采用矿物油，它的特征是冷却作用很明显，用于高精度及高光洁度的加工。直接加入防锈油，能明显改善防锈性能，对机床和产品防锈都很有利。乳化型防锈切削液主要由矿物油、乳化剂、防锈添加剂和水组成，它因为含有乳化剂和矿物油而具有良好的润滑性能，同时又因乳化液中含有大量的水，所以具有良好的冷却性能，又因为里边含有防锈添加剂，还具有短时的防锈能力。

4.3防锈油

防锈油是在一般矿物油中加入油溶性缓蚀剂和其他添加剂而组成的暂时性的防锈材料，它具有取材容易、成本低廉、适应性广和防锈可靠等特点，从当前所采用的防锈方法上来看，他占有很重要的地位。

防锈油的种类繁多，分类的方法各异，按照用途可分：工序间防锈油、防锈润滑两用油和封存防锈油：按油品状态可分为：液体防锈油、硬膜油、软膜油和溶剂稀释防锈油等，每一种分类都不是严格的，因为往往一种防锈油兼有几种用途。按照我国现在的分类方法分为防锈脂、防锈油、防锈润滑两用油、溶剂稀释型防锈油、人汗置换型防锈油和气相防锈油等。

4.4防锈剂

防锈剂也称缓蚀剂，它能减慢或完全阻止金属在侵蚀性介质中被破坏的物质。按照作用性质的不同，可分成不挥发与挥发性缓蚀剂。挥发性缓蚀剂又称气相缓蚀剂，它不需要与金属制件接触，能自动不断挥发，像樟脑或卫生球那样，慢慢的充满包装内的空间，甚至于空隙或小缝中，从而起到防锈作用。在防锈包装中所指的防锈剂，大多是指气相缓蚀剂它具有无孔不入，防锈面广，操作方便，防锈期长，节省费用，利于自动化包装等特点。

4.5防锈纸

防锈纸一般可分为接触型和气相型两类防锈纸。后一类应用较为普遍，它是以纸为载体，将气相防锈溶液浸涂、刷涂或滚涂于纸上，再经干燥所制成，它的防锈原理和气相防锈剂是相同的。

4.6防锈涂料

防锈涂料是指添加防锈剂于涂料中使金属制件达到防锈目的的一类材料。很早以前人们就沿用含有红丹的油溶防锈漆来保护钢铁结构，随着防锈剂的出现和科学技术的发展，在防锈与涂料边缘开辟了应用防锈涂料作为金属暂时性防锈的领域，这种防锈方法正在不断的被利用和推广。

5、结语

综上所述，对金属零件防锈的基础原理，材料应用以及防锈的特点做了简单的归纳，随着各种科学技术的发展，防锈的技术手段也将会越来越多种化，防锈的性能会越来越强大，操作会越来越方便。