如何防止金属零件腐蚀

在某些条件下，即使是最坚固的金属部件也可能遭受腐蚀，这种腐蚀发生在金属与周围环境发生反应时。任何金属都会受到一定程度的腐蚀，尽管有些金属会在与其他金属不同的环境中发生反应。

没有金属可以完全免受腐蚀威胁。但重要的是，通常可以通过遵循某些步骤来防止或最小化腐蚀。这些步骤涉及良好的产品设计、材料选择和表面处理的应用。

本文讨论了几种减少CNC加工技术制造的金属零件腐蚀的方法。

什么是腐蚀？

当金属与环境中的氧化剂发生反应时，就会发生腐蚀。这种化学反应会导致金属随着时间的推移而降解，从而损害其外观并损害其结构完整性。

腐蚀是由环境相互作用引起的材料劣化。这是一种自然现象，需要三个条件：水分、金属表面和称为电子受体的氧化剂。腐蚀过程将活性金属表面转化为更稳定的形式，即其氧化物、氢氧化物或硫化物。

每种金属都有不同的电化学特性。这些特性决定了易受腐蚀的部件的类型。例如，长时间暴露在潮湿环境中的铁制工具容易生锈，而铜屋顶在天气的影响下会生锈。尽管某些金属比其他金属更耐腐蚀（取决于环境），但并非每种金属都不受所有腐蚀影响。

腐蚀会对金属产生各种负面影响。当金属结构被腐蚀时，它们变得不安全，这可能导致事故，例如倒塌。即使是轻微的腐蚀也需要维修和保养。事实上，全球每年金属腐蚀的直接成本约为 2.2 万亿美元！

虽然所有金属都会腐蚀，但据估计使用适当的保护方法可以防止25-30%的腐蚀。

腐蚀是环境条件将精炼金属转化为氧化物、氢氧化物或硫化物形式的自然过程。

可以采取措施防止金属部件腐蚀。这些步骤大部分是在制造过程之前和制造过程中进行的，但一旦使用，也可以减少零件的腐蚀。

遵循这些步骤并不能保证零件的无限寿命，但会在一定程度上降低腐蚀的可能性，同时有助于保持金属零件的正常功能和外观。

选择正确的方法可以防止腐蚀：

防止腐蚀的一种简单方法是使用耐腐蚀金属，例如铝或不锈钢。根据应用的不同，这些金属可用于减少对额外腐蚀保护的需求。

不锈钢：不锈钢中的铁会氧化生锈。但铬含量高的钢（如316不锈钢）不易生锈，因为铬在零件表面形成了一层氧化铬的保护层。

铝：铝不含铁，所以不会生锈。当零件遇潮时，会在零件表面形成一层氧化铝保护层，防止腐蚀。

铜、青铜和黄铜：铜、青铜和黄铜等红色金属几乎不含或不含铁，不会生锈。氧化铜呈现绿色光泽。虽然这在美学上可能并不理想，但它可以保护铜部件免受腐蚀。

涂层可以作为金属部件和环境中氧化元素之间的物理屏障，从而提供一层腐蚀保护。除非涂层本身被磨损，否则空气、水分和其他腐蚀性物质不能直接接触金属。一段时间后，可以重新涂漆以保持零件的状态。

一种常见的方法是镀锌，制造商在零件上涂上一层薄薄的锌。对于某些金属，可能最好加镀硬铬（价格适中，耐腐蚀性好）或镀黑铬（较贵，耐腐蚀性好）。

油漆和/或底漆是一种直接且廉价的防止腐蚀的方法，并且出于美观原因可能仍然是必需的。油漆涂层可作为阻隔层，阻止电化学电荷从腐蚀溶液转移到底层金属。

另一种可能性是使用粉末涂料。在此过程中，将干粉涂在干净的金属表面上。然后加热金属以将粉末熔化成光滑、完整的薄膜。可以使用许多不同的粉末成分，包括丙烯酸、聚酯、环氧树脂、尼龙和聚氨酯。

腐蚀控制从工程阶段开始。如果零件要在容易腐蚀的环境中使用，工程师在创建 CAD 设计时应考虑某些设计特征是否会促进或防止腐蚀。零件的材质会影响其耐腐蚀性，但形状和质地也会影响耐腐蚀性

设计者应消除狭窄的间隙，以防止空气或流体进入和停滞。避免可能积聚水分或空气的功能。零件不应包含可积聚水分的深裂缝，并尽可能促进空气流动。如果零件绝对必须包含间隙、隧道或其他薄弱点，请确保金属可以定期维护。

制造后的步骤可能比制造前的步骤更难实施，但零件一旦使用，仍然可以减少腐蚀。

腐蚀是由金属与周围环境中的气体之间的化学反应引起的。通过采取措施控制环境，可以将这些不良反应降到最低。它可以控制周围环境中氧或氯的含量。例如，您还可以通过调整零件的位置或引入障碍物来防止零件接触过多的水分。

另一种使零件耐腐蚀的方法是在金属上涂上牺牲涂层而不是保护涂层。

牺牲涂层的目的不是完全防止腐蚀，而是使涂层腐蚀，而不是零件的底层材料。因此，涂层被称为“牺牲”材料。实现牺牲涂层的技术主要有两种：阴极保护和阳极保护。

阴极保护

阴极保护最常见的例子是用锌对铁合金钢进行涂层，这种工艺称为镀锌。锌比钢更活泼，在开始腐蚀时会氧化，从而抑制钢的腐蚀。这种方法被称为阴极保护，因为它通过将钢制成电化学电池的阴极来工作。阴极保护用于输送水或燃料的钢管、热水器水箱、船体和海上石油平台。

阳极保护

阳极保护涉及在铁合金钢上涂上活性较低的金属，例如锡。锡不会腐蚀，所以只要有锡涂层，钢铁就可以得到保护。这种方法被称为阳极保护，因为它使钢成为电化学电池的阳极。

阳极保护常用于碳钢罐中，用于储存硫酸和 50% 的烧碱。在这些环境中，由于电流要求极高，不适合阴极保护。

制造工艺