韩国臣
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摘 要：金属材料是应用较为广泛的材料之一，在使用过程中，由于环境等因素的影响，金属设备不可避免的会发生锈蚀，给生产和企业带来巨大的损失。本文主要对金属的腐蚀原因及保护原理做了简单分析，并对有机涂料的发展现状做了简单介绍。
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关键词 ：金属材料；腐蚀；有机涂料
1 概述
金属材料作为三大材料之一，无论是在建筑、机械制造还是工业生产领域都具有广泛的应用，与此同时，金属材料在使用过程中，由于工作环境的影响，金属腐蚀不可避免。金属材质的设备发生腐蚀后，不仅影响设备的正常使用，还造成了金属资源的浪费，因此研究金属的防腐蚀方法，减少金属材料由于腐蚀发生的损失，对于国民经济的发展具有重要的意义。
2 金属的腐蚀与防护
金属腐蚀是指金属在自身性能及外界环境的作用下，其自身的组成结构发生变质或者破坏，从而影响金属使用性能的过程。根据金属矿中主要成分可知，氧化态及其他的化合态是金属的稳定状态，金属冶炼是将金属由氧化态或其他化合态转变为金属态的过程，因此金属态在适当的条件下，能够自发转化为氧化态，金属的这一性质决定了其发生腐蚀是自身性质所决定的。金属发生腐蚀不可避免，但金属腐蚀的过程是可以控制的。一般来说金属腐蚀除与自身性质有关外，还与介质、温度、流速、压力等外界因素有关，对外界因素进行可靠控制，就能延缓金属腐蚀发生的时间及腐蚀速度。
金属腐蚀的防护措施有多种，隔离法，具体包括钝化发、涂层法和电镀法；缓蚀剂法是通过添加少量的缓蚀剂，使金属表面形成一层保护膜，延缓金属材料腐蚀的一种保护方法；电学化保护法，通过电流作用，使金属内部电位发生改变，从而达到抑制或延缓金属腐蚀的作用。在以上各种保护措施方法当中，涂层法可起到隔绝氧气及水分、降低腐蚀速度和电化学保护三重保护，且该法施工工艺简单操作，因此得到了广泛应用。
3 有机防腐涂料的研究进展
3.1 有机涂料的特征 用于金属防蚀的有机涂料应具备以下几项基本特征：①强耐腐蚀性。有机涂料不与所接触的腐蚀介质发生化学反应，也不互相溶解，在腐蚀介质存在的情况下，能保持较高的稳定性。②较小的透气性和渗水性。金属发生腐蚀的根本原因是与空气中的氧气以及水分接触所导致的，因此选择对气体和水分具有良好隔绝性的涂料，更有利于金属防蚀。③附着力和机械性能佳。有机涂层保护功能的大小取决于材料的附着性和机械性能，有机涂层固化后能牢固的附着在金属表面，才能充分发挥其保护作用；有机涂层具有良好的机械性能，才能承受金属设备在工作状态下的应力作用。
3.2 有机涂料研究现状 ①新型氟树脂。氟树脂是指分子结构中含有C-F键的树脂，该类型涂料具有耐久性、耐候性、耐化学药品性；非粘附性好、表面张力低、光滑性好；对油、水具有良好的防渗透性，此外还具有较好绝缘性能。利用氟树脂为主要材料制成的防腐涂料能耐对强酸、强碱、盐等多数化学成分具有良好的惰性，在-40℃-200℃范围内能保持稳定状态。以聚四氟乙烯（PTFE）为例，除与熔融的碱金属、强氧化剂、氟、氢氧化钠（300℃下）反应外，与其他常见化学试剂均不反应，因此具有广泛的应用范围。缺点是熔点高，熔融后粘度大，在有机溶剂中溶解性较差，其加工性能较低，孔隙率高，不能单独用作涂料层材料。可溶性聚四氟乙烯加工性能较好，高温下机械性能较高，但高价格限制了材料的应用；聚氟乙烯树脂使用寿命较长，在大气中可使用25年以上，熔点较低，不能采用传统的加工方法，应加入一定量的潜溶剂，以提高涂料加工成膜的成功率。②聚苯硫醚。聚苯硫醚树脂热稳定性较好，是热塑性树脂中耐热性最好的一种材料；耐腐蚀性强，除与强氧化性酸反应外，对常见的酸碱盐等化学试剂的腐蚀具有良好的稳定性；粘合性好，对玻璃、钢材、银、陶瓷等常见材料具有良好的粘结能力，尤其对玻璃的粘结，超过了玻璃的内聚力；机械性能好，绝缘性、阻燃性、稳定性和可加工性都较为理想，但在耐冲击性和韧性方面需要进一步改进。实验表明，添加增韧树脂后，可提高材料的抗拉伸性能和抗冲击性能，获得了良好的改进效果。③氯化聚醚树脂。氯化聚醚树脂中含氯量可达到45.5%，该物质主链为C-C和C-O-C，无活性官能团，因此具有良好的耐热性和耐腐蚀性，能抵抗大多数的酸碱盐及溶剂的侵蚀，熔点和分解温度差值较大，为粉末涂料的涂装提供了方便，但缺点是使用温度有限，在-40℃以下脆性较强。④聚苯胺树脂。聚苯胺具有良好的电学特性，是导电聚合物的典型代表之一，除具有一般导电聚合物的性质外，还具有独特的掺杂现象、电化学活性、高导电率，另外与其他类物质一样，化学和热稳定性较好，制作方法简单，因此具有广泛的应用。⑤聚氨酯。聚氨酯中含有氨基甲酸酯键、不饱和双键、异氰酸酯键和脲键等，因此具有良好的耐腐蚀性和物理机械性能，如坚硬、柔韧、耐磨、附着力强等。聚氨酯能与其他树脂拼用，扩大其应用范围，不仅可应用在普通的防蚀领域，还可用在重防腐蚀领域。单组分聚氨酯具有低温固化的优点，可用于地下油槽内壁防腐和油罐车防腐。⑥环氧树脂。环氧涂料是目前应用较为普遍的防腐涂料，其耐水性及耐化学腐蚀性较好，可稳定存储，附着力较好，因此可广泛应用于重腐蚀环境中的金属保护涂料，如海上、工业区、海岸等地区的钢结构物，储罐内表面的应用也较为广泛。环氧树脂可根据固化剂、改性树脂基应用状态不同，分为不同种类的涂料，如胺固化环氧树脂、树脂改性环氧树脂以及新型环氧树脂等。⑦橡胶涂料。橡胶涂料是以天然或合成橡胶为主要原料制成的一种防腐涂料，具有快速干化、耐化学腐蚀的特点，并且物理机械性能良好，柔韧性好、耐摩性好、抗老化性强等，可用于船舶、水闸、化工设备的防腐蚀保护。
4 总结
金属腐蚀不仅造成了金属资源的浪费，还影响了金属设备的使用寿命，给企业带来严重的经济损失。金属锈蚀主要与氧气和水分有关，因此隔绝氧气和水分与金属的接触，能有效减少金属腐蚀，保护金属资源。有机涂料由于其自身具有的耐腐蚀性可广泛应用于金属防蚀领域，但各类有机涂料在一定阶段内仍存在一定的局限性，需要进一步改进，完善其性能，以确保金属材料及金属设备的使用性能。
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