在平常生活的自然環(huán)境或者在工況條件下， 由于環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學或者電化學作用而引起的變質(zhì)和破壞，腐蝕都一直在進行著， 它吞噬著人們的勞動成果， 改變著物體的真實面目。

    據(jù)有關資料報道， 全世界每年生產(chǎn)的鋼鐵材料大約有1/10被腐蝕掉， 在我國由液態(tài)金屬腐蝕的鋼材占鋼材總腐蝕量的近20％， 其直接經(jīng)濟損失就達幾億元。

    某些物理作用， 例如金屬材料在某些液態(tài)金屬中的物理溶解現(xiàn)象也可以歸入金屬腐蝕范疇， 金屬在溶液中的腐蝕是一種電化學反應。 很多實際應用領域都存在金屬材料和液態(tài)金屬的接觸，如焊接、 鑄造、 釬焊、 熱浸鍍等。 在很多情況下，金屬材料以及由它們制成的結(jié)構(gòu)物， 在自然環(huán)境中或者在工況條件下， 由于與其所處環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學或者電化學作用而引起的變質(zhì)和破壞， 這種現(xiàn)象稱為腐蝕。

    液態(tài)金屬腐蝕一直是我國冶金行業(yè)和核能工業(yè)中關鍵零部件腐蝕的主要原因之一， 特別是在我國鋼鐵和有色冶金工業(yè)生產(chǎn)中， 問題尤為突出。 液態(tài)腐蝕會對關鍵部件起到破壞作用，會使機器設備無法正常運轉(zhuǎn)，大大降低使用壽命， 還會引起突發(fā)的生產(chǎn)事故，造成嚴重的后果和經(jīng)濟損失，而腐蝕防護是安全、 正常生產(chǎn)的必要條件。

    因此，液態(tài)金屬腐蝕與防護技術的研究與發(fā)展，將直接影響到工業(yè)生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益的發(fā)展程度。

    一、液態(tài)金屬腐蝕方式及機理

    液態(tài)金屬腐蝕在機理和方式上不同于常見的化學介質(zhì)腐蝕， 一般沒有電化學反應發(fā)生， 但伴隨著沖蝕、 氣蝕及脆化等物理作用下的化學結(jié)果現(xiàn)象很容易在液態(tài)金屬與固態(tài)金屬之間發(fā)生， 而導致固態(tài)金屬破壞和液態(tài)金屬的污染， 其主要腐蝕方式有以下幾種 ：

    ①液態(tài)金屬的溶解侵蝕 ： 這種溶解過程主要受在給定溫度下的固相金屬在液態(tài)金屬中的溶解度的控制。

    ②由液態(tài)金屬中污染而導致的腐蝕 ： 主要由于液態(tài)金屬中有氧存在，其表面可能被氧化。

    ③晶界腐蝕 ： 由液態(tài)金屬與固相物質(zhì)沿晶界所發(fā)生的有選擇性反應，導致腐蝕。

    ④物質(zhì)的傳輸與沉積 ： 在液態(tài)金屬系統(tǒng)中， 由于溫度的不均性， 導致一些元素在高溫下被溶解， 當傳輸?shù)降蜏貐^(qū)時， 這些元素又被沉積出來。

    ⑤液態(tài)金屬致脆 ： 這是一種現(xiàn)象， 如在鋅環(huán)境中， 奧氏體不銹鋼的脆化現(xiàn)象。

    ⑥沖蝕 ： 由液態(tài)金屬的機械沖刷所致。

    二、國外液態(tài)金屬腐蝕防護技術的研究

    在國際上， 由于核能電廠的特殊性， 若因作為傳熱介質(zhì)的液態(tài)金屬腐蝕而出現(xiàn)事故， 其災難將會十分嚴重， 所以人們對核電廠中的液態(tài)金屬腐蝕問題給予了更多關注， 并采取了一些防護措施。 如美國芝加哥大學中著名的阿貢國家試驗室 （ArgonneNational Laboratory） 是美國研究核能的重點試驗室之一， 他們采用液相反應法， 即把結(jié)構(gòu)材料表面形成微液相， 放入到氧、 氮或氧－氮環(huán)境中， 讓結(jié)構(gòu)材料表面形成一層穩(wěn)定的抗腐蝕電絕熱層。

    在國際上， 影響較大的公司有瑞 士 的SULZER METCO公 司、Castolin公司和美國的PRAXAIR公司。 這3大公司不但提供完備的設備和材料， 還提供工程服務。 另外， 專門從事熱噴涂 （焊） 工程服務的大公司，有美國的A&A Company,Inc和日本的ト-カロ株式會社 （TOCALO） 。 以上這些大的熱噴涂 （焊） 公司在抗液態(tài)金屬腐蝕工程上， 做了長期和大量的研究工作， 特別是對冶金 （黑、 有色） 行業(yè)中的部件 （包括大型冷熱軋輥） ， 從設備材料和工藝， 都已進入工程應用階段并取得顯著的技術及經(jīng)濟效益。

    三、國內(nèi)液態(tài)金屬腐蝕防護技術的研究

    熱噴涂技術在腐蝕與防護領域里發(fā)揮著重要的作用。 熱噴涂表面工程技術是一種可在材料表面形成多種功能涂層的主要方法之一， 尤其是在防腐、 耐磨方面更具優(yōu)越性。 近年來， 隨著熱噴涂技術和相關材料、 工藝的發(fā)展和提高， 此項技術也被引用到耐熔融金屬腐蝕工程中來， 國內(nèi)相關廠家和一些院校單位也做了大量的工作，如在材料方面， 先后研制成功了可用于耐熔融金屬腐蝕的以三氧化二鋁（Al 2 O 3 ） 為主導產(chǎn)品的氧化陶瓷系列熱噴涂用粉體材料， 其代表機構(gòu)和企業(yè)有北京礦冶研究總院、 沈陽砂輪廠、中國科學院上海硅酸鹽研究所等， 同時， 一些單位也相繼仿制出了等離子、超音速熱噴涂設備， 其代表有中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院、 航天材料及工藝研究所、 第二炮兵工程學院、 裝甲兵工程學院等， 他們生產(chǎn)的普通等離子設備、 超音速電弧設備， 在性能上， 基本與國外同類產(chǎn)品相當。 但在一些高新產(chǎn)品上， 如高能等離子、 超音速火焰噴涂等， 我國的這些產(chǎn)品和國外的高新產(chǎn)品尚有差距。

    四、熱噴涂涂層材料對金屬腐蝕的防護作用及應用

    熱噴涂是指將固態(tài)的噴涂材料，通過噴槍加熱到融化或者半融化狀態(tài)噴射到經(jīng)過處理的工件表面上， 形成的一種表面加工方法， 是表面工程技術的重要組成部分。 隨著現(xiàn)代科技技術的發(fā)展， 在生產(chǎn)實踐中， 在普通材料的表面制造一個特殊的工作表面， 使其達到防腐、 耐磨、 抗氧化、 抗高溫、 絕緣、 放輻射等一系列的功能， 把這類特殊的工作表面叫涂層， 通過焰流制造的工作方法叫熱噴涂工藝。 用熱噴涂技術制成涂層對金屬材料表面的保護機理主要有2個方面 ： 一是阻擋腐蝕介質(zhì)的隔離作用，二是實現(xiàn)的陰極保護作用。 在高溫液態(tài)金屬的侵蝕下，這些傳統(tǒng)的涂層材料其抗蝕能力就略顯薄弱， 研發(fā)新的適用于抗液態(tài)金屬腐蝕的一些涂層材料如難熔金屬鈮（Nb） 基合金， 碳化物陶瓷和復合氧化物陶瓷等， 是解決問題的關鍵。 耐蝕涂層結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

    涂層保護可以說是各行各業(yè)使用最廣泛的防腐蝕技術， 覆蓋層保護技術主要是噴鍍， 采用噴涂鋅、 鋁涂層對鋼構(gòu)件進行長效防護， 國外已比較普遍應用， 國內(nèi)從20世紀50年代初期開始應用， 20世紀80年代初期開始推廣應用。 粗略地估算， 全國每年防護施工面積在百萬平方米以上， 取得了十分顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 目前已用于各行各業(yè)， 表1列舉了部分應用的實例。

    機械零部件制造或修復中采用熱噴涂技術有突出的技術經(jīng)濟效益， 主要表現(xiàn)在以下幾個方面 ：

    ①提高性能， 延長壽命

    機械零部件往往是某一部位因腐蝕使其表面損失， 由于經(jīng)濟上或技術上的原因不可能整體采用性能更優(yōu)異的材料， 而局部制備耐蝕性能優(yōu)異的涂層， 使其表面強化達到提高性能、 延長壽命的目的。 涂層只占整個工件的幾十分之一， 甚至幾百分之一， 但卻可以降使用壽命延長幾倍， 甚至十幾倍。

    ②修舊利廢

    因腐蝕報廢的機械零部件， 用熱噴涂涂層使其恢復尺寸， 并賦予更好的耐蝕性能， 從而挽回經(jīng)濟損失， 各種軸類的修復是典型的應用實例， 一般修復費用僅為新件的1/5左右， 而使用壽命能延長幾倍， 對于大型的或昂貴的零部件的修復， 效益更突出。

    ③提高產(chǎn)品的質(zhì)量

    對某些機械零部件， 如采用熱噴涂涂層進行表面防護與強化， 能提高整體性能， 達到更高的技術性能指標，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

    液態(tài)金屬腐蝕對我國的冶金行業(yè) （有色、 黑色） 所造成的經(jīng)濟損失十分嚴重， 對核能電站的正常運行也存在潛在的威脅， 這些已引起有關部門和業(yè)內(nèi)人士的關注， 并采取相應的技術、 經(jīng)濟措施加以控制。 熱噴涂技術已有80余年的發(fā)展歷史， 其應用領域非常廣泛。 在防腐方面得到成功應用，該技術很好地延長了工件的服役壽命，降低企業(yè)的生成成本和設備的維護成本， 對國民經(jīng)濟發(fā)展有著不可或缺的助力作用。

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