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关键词：金属;防腐;缓蚀剂
在各个行业领域中，应用金属材料发挥着重要的作用，但是，在实际应用金属材料时，材料本身时常有腐蚀现象出现，这样使得金属制品的各种力学性能受到严重影响。根据有关研究报告，每年全球能源的20%和国民生产总值的4.2%因材料表面腐蚀的原因而损失。由于金属材料表面的腐蚀，一方面会造成经济损失，另一方面威胁到人们的生命安全，所以研究金属材料表面的腐蚀有实际意义。本文参考国内外文献，综述了金属材料表面防腐技术中三种类型：自愈合涂层、缓蚀剂以及石墨烯涂料技术，指出了还没有解决的技术难题，并对技术发展趋势进行了展望。
1金属腐蚀的原理
金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类，金属腐蚀的过程如果按化学反应的机理进行称之为化学腐蚀，如果按电化学反应的机理进行称之为电化学腐蚀。化学腐蚀是由于金属表面与介质中氧化性成分直接发生氧化还原反应而引起，由于金属在介质中形成了局部电池而引起的腐蚀为电化学腐蚀。
2金属表面防腐材料的研究现状
2.1自愈合涂层
近年来，发展十分迅猛的自愈合涂层的种类越来越多，高分子材料为主要成分仍然是大多数的自愈合涂料的选择。目前自愈合涂层体系还没有健全，根据触发原理来划分自愈合涂层，可分为自发性与非自发性两种类型。非自发性自愈合涂层需要在外界条件的影响下才能具备受损后自愈合的功能。修复剂在非自发性自愈合涂层与自发性自愈合涂层中都含有，但自发性自愈合涂层中修复剂发生交联固化反应不需要外界环境刺激。
由于环氧树脂具有各种优良的特性，在金属材料表面防腐中使用广泛。Chen等在环氧树脂体系中添加炭黑粉末作为光敏填料，制备了一种光敏性涂料，红外光诱导自愈合。
Syed等使用旋转覆膜法，在316不锈钢板表面成功覆盖PANI（聚苯胺）、PAA（聚丙烯酸）和PEI（聚乙烯亚胺），制备了多层自愈合涂层PANI-PAA/PEI。在3.5%NaCl溶液中浸泡经过划痕处理的涂层，涂层能很好地实现自愈合。
Kim等以FEP（聚全氟乙丙烯）为毛细管壁，愈合剂采用二苯基甲烷二异氰酸酯，第一次制备了自愈合涂层为内嵌入毛细管网络，能完全修复受损区域。
2.2缓蚀剂
在环境（介质）中以适当的形式和浓度存在，使金属腐蚀受到抑制的化学物质称为缓蚀剂。质量分数在0.1%～1%之间为缓蚀剂的用量，效果显著但含量小。缓蚀剂受缓蚀剂浓度、外部环境温度及溶液的pH值等多种因素的影响。按化学成分分类，缓蚀剂可分为无机、有机以及聚合物类缓蚀剂。
在酸性环境中，防止金属材料腐蚀的有效方法是使用缓蚀剂。目前不同类型的有机和无机化合物作为缓蚀剂已合成，例如杂环化合物（由氮、氧和硫原子組成）。防腐蚀化学品的广泛使用，为降低对环境和人类造成的危害，在使用缓蚀剂过程中，开发绿色环保且缓蚀效率高的新品种成为当前研究的热点。
对金属表面进行化学预处理采用环保型硅烷基涂料，可以增加金属表面与有机涂料的黏结强度，金属基材的抗腐蚀性能也增强。近年来，通过开展几种类型的硅烷组合，以及添加无机与有机缓蚀剂或阻挡纳米颗粒来增加硅烷基涂层防腐蚀效果方面的研究工作。
2.3石墨烯涂料
石墨烯研究和应用快速发展的主要原因是石墨烯具有优异的力学、热学、电学等性能以及低价格原料。石墨烯的应用常通过制成石墨烯纳米复合材料实现，可使高分子涂料的孔洞和缺陷中填充粒径较小的石墨烯，形成致密隔绝层以层层叠加方式，防水作用效果显现。此外，在聚合物涂层中，力学性能优良的石墨烯，可以提高抗磨性能。
Yu等在三层聚乙烯醇缩丁醛之间夹着用化学气相沉淀法生长的两单层石墨烯薄膜，制备聚合物.石墨烯复合防腐涂层，在铝合金表面涂有该复合涂层，浸泡120天在模拟海水中，发现该涂层仍有良好的防腐作用。
2015年李娟娟研究了在金属防腐中使用石墨烯，填料采用氧化石墨烯，制备复合涂料水性醇酸树脂/氧化石墨烯，当片层大小为120um（氧化石墨烯），氧化程度为2.61（sp-2/sp-3）时，水性醇酸树脂/氧化石墨烯复合的防腐效率为98.14%。
2018年朱科对丙烯酸酯一环氧树脂核壳乳液及石墨烯复合涂料的制备与防腐性能进行了研究，将丙烯酸酯一环氧树脂核壳乳液与功能化石墨烯联合使用，制备出一种新型的复合防腐材料，研究结果：在优化条件下，当乙烯基三异丙氧基硅烷的重量w=3%，不饱和环氧树脂中间体的重量w=30%时，胶膜性能和防腐性能表现最佳，具有最低的腐蚀电流密度（6.12x10-7A/emz）、腐蚀电压为（-0.3797V），阻抗最高;在长期浸泡后，具有长效防腐性，降低了两个数量级（低频阻抗）。添加了磺酸化石墨烯与氧化石墨烯后，涂层具有最低的腐蚀电流密度（1.04x10SA/cm2）、腐蚀电压（-0.115V），阻抗最高。
3结语
金属表面防腐材料的制备与性能研究，有很多研究成果已在实际生产中进行应用。制备了各种自愈合防腐涂料、新型缓蚀剂、石墨烯复合涂料，这些材料提高了金属的耐腐蚀性，金属材料表面能够长期稳定不被腐蚀。在将来的研究中，研究重心在开发现有材料的同时，还应该思考原料成本、环境影响、工艺条件等问题，使得金属表面防腐材料的开发向着更加节约成本、绿色、实用的方向发展。
在各个行业领域中，应用金属材料发挥着重要的作用，但是，在实际应用金属材料时，材料本身时常有腐蚀现象出现，这样使得金属制品的各种力学性能受到严重影响。根据有关研究报告，每年全球能源的20%和国民生产总值的4.2%因材料表面腐蚀的原因而损失。由于金属材料表面的腐蚀，一方面会造成经济损失，另一方面威胁到人们的生命安全，所以研究金属材料表面的腐蚀有实际意义。本文参考国内外文献，综述了金属材料表面防腐技术中三种类型：自愈合涂层、缓蚀剂以及石墨烯涂料技术，指出了还没有解决的技术难题，并对技术发展趋势进行了展望。
1金属腐蚀的原理
金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类，金属腐蚀的过程如果按化学反应的机理进行称之为化学腐蚀，如果按电化学反应的机理进行称之为电化学腐蚀。化学腐蚀是由于金属表面与介质中氧化性成分直接发生氧化还原反应而引起，由于金属在介质中形成了局部电池而引起的腐蚀为电化学腐蚀。
2金属表面防腐材料的研究现状
2.1自愈合涂层
近年来，发展十分迅猛的自愈合涂层的种类越来越多，高分子材料为主要成分仍然是大多数的自愈合涂料的选择。目前自愈合涂层体系还没有健全，根据触发原理来划分自愈合涂层，可分为自发性与非自发性两种类型。非自发性自愈合涂层需要在外界条件的影响下才能具备受损后自愈合的功能。修复剂在非自发性自愈合涂层与自发性自愈合涂层中都含有，但自发性自愈合涂层中修复剂发生交联固化反应不需要外界环境刺激。
由于环氧树脂具有各种优良的特性，在金属材料表面防腐中使用广泛。Chen等在环氧树脂体系中添加炭黑粉末作为光敏填料，制备了一种光敏性涂料，红外光诱导自愈合。
Syed等使用旋转覆膜法，在316不锈钢板表面成功覆盖PANI（聚苯胺）、PAA（聚丙烯酸）和PEI（聚乙烯亚胺），制备了多层自愈合涂层PANI-PAA/PEI。在3.5%NaCl溶液中浸泡经过划痕处理的涂层，涂层能很好地实现自愈合。
Kim等以FEP（聚全氟乙丙烯）为毛细管壁，愈合剂采用二苯基甲烷二异氰酸酯，第一次制备了自愈合涂层为内嵌入毛细管网络，能完全修复受损区域。
2.2缓蚀剂
在环境（介质）中以适当的形式和浓度存在，使金属腐蚀受到抑制的化学物质称为缓蚀剂。质量分数在0.1%～1%之间为缓蚀剂的用量，效果显著但含量小。缓蚀剂受缓蚀剂浓度、外部环境温度及溶液的pH值等多种因素的影响。按化学成分分类，缓蚀剂可分为无机、有机以及聚合物类缓蚀剂。
在酸性环境中，防止金属材料腐蚀的有效方法是使用缓蚀剂。目前不同类型的有机和无机化合物作为缓蚀剂已合成，例如杂环化合物（由氮、氧和硫原子組成）。防腐蚀化学品的广泛使用，为降低对环境和人类造成的危害，在使用缓蚀剂过程中，开发绿色环保且缓蚀效率高的新品种成为当前研究的热点。
对金属表面进行化学预处理采用环保型硅烷基涂料，可以增加金属表面与有机涂料的黏结强度，金属基材的抗腐蚀性能也增强。近年来，通过开展几种类型的硅烷组合，以及添加无机与有机缓蚀剂或阻挡纳米颗粒来增加硅烷基涂层防腐蚀效果方面的研究工作。
2.3石墨烯涂料
石墨烯研究和应用快速发展的主要原因是石墨烯具有优异的力学、热学、电学等性能以及低价格原料。石墨烯的应用常通过制成石墨烯纳米复合材料实现，可使高分子涂料的孔洞和缺陷中填充粒径较小的石墨烯，形成致密隔绝层以层层叠加方式，防水作用效果显现。此外，在聚合物涂层中，力学性能优良的石墨烯，可以提高抗磨性能。
Yu等在三层聚乙烯醇缩丁醛之间夹着用化学气相沉淀法生长的两单层石墨烯薄膜，制备聚合物.石墨烯复合防腐涂层，在铝合金表面涂有该复合涂层，浸泡120天在模拟海水中，发现该涂层仍有良好的防腐作用。
2015年李娟娟研究了在金属防腐中使用石墨烯，填料采用氧化石墨烯，制备复合涂料水性醇酸树脂/氧化石墨烯，当片层大小为120um（氧化石墨烯），氧化程度为2.61（sp-2/sp-3）时，水性醇酸树脂/氧化石墨烯复合的防腐效率为98.14%。
2018年朱科对丙烯酸酯一环氧树脂核壳乳液及石墨烯复合涂料的制备与防腐性能进行了研究，将丙烯酸酯一环氧树脂核壳乳液与功能化石墨烯联合使用，制备出一种新型的复合防腐材料，研究结果：在优化条件下，当乙烯基三异丙氧基硅烷的重量w=3%，不饱和环氧树脂中间体的重量w=30%时，胶膜性能和防腐性能表现最佳，具有最低的腐蚀电流密度（6.12x10-7A/emz）、腐蚀电压为（-0.3797V），阻抗最高;在长期浸泡后，具有长效防腐性，降低了两个数量级（低频阻抗）。添加了磺酸化石墨烯与氧化石墨烯后，涂层具有最低的腐蚀电流密度（1.04x10SA/cm2）、腐蚀电压（-0.115V），阻抗最高。
3结语
金属表面防腐材料的制备与性能研究，有很多研究成果已在实际生产中进行应用。制备了各种自愈合防腐涂料、新型缓蚀剂、石墨烯复合涂料，这些材料提高了金属的耐腐蚀性，金属材料表面能够长期稳定不被腐蚀。在将来的研究中，研究重心在开发现有材料的同时，还应该思考原料成本、环境影响、工艺条件等问题，使得金属表面防腐材料的开发向着更加节约成本、绿色、实用的方向发展。