氧化锌基固溶体防腐蚀颜料的制备、表征及防腐蚀性性能研究
1.研究背景
金属腐蚀现象和造成的危害遍及生产生活中，是世界性问题。由于腐蚀，
金属部件在各种环境和长期使用中往往会产生严重的安全性和破坏性问题，因
其造成的经济损失巨大，约为地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6
倍。2002年，在美国、澳大利亚、科威特、德国、日本、瑞典、中国和印度，
金属腐蚀会导致大约1-5%GNP的经济损失。2013年以来，仅美国每年腐蚀的
总成本就超过了1万亿美元。上述都是早年的数据，而经过研究表明，近几年
在南非，直接腐蚀成本估计约为96亿美元。在印度，每年的腐蚀成本超过
1000亿美元。而在美国，每年的总腐蚀成本甚至超过1.1万亿美元。依据我国
的腐蚀报告，国内每年由金属腐蚀导致的经济损失也十分骇人，约为5000亿人
民币，占国内生产总值的5%。如果人们采用现有的腐蚀防护方法对金属进行防
护，可以将腐蚀成本大大降低约35%。随着科学技术的发展以及防腐蚀材料、
方法的深入研究与广泛应用，腐蚀成本降低的比例将得到逐步提高。
除经济损失以外，金属腐蚀还会导致人员安全等社会性问题，如金属设备
及结构的腐蚀损坏导致的工厂停产、设备爆炸、煤矿爆炸、交通运输工具的腐
蚀开裂所造成的人员伤亡。在墨西哥瓜哈利斯科州，曾因下水管道腐蚀炸裂导
致1500人受伤，200多人死亡，1600幢建筑物被破坏。该事件直接的经济损失
高达7500万美元。因此，为避免经济损失和生命伤亡，我们应高度关注腐蚀问
题，采取充分的预防措施。
金属腐蚀还会造成严重的环境污染，如管道腐蚀引发的环境质量下降、危
害人类健康，漏油、桥梁垮塌、土壤重金属沉积等，对人体健康构成潜在威胁。
因金属的腐蚀具有自发性与普遍性，至此已经引起工业界和学术界专家们的重
点关注。金属腐蚀产生的危害事故中有80%以上是由局部腐蚀造成的。局部腐
蚀不像在空气中肉眼可见的生锈那么简单，它具有隐蔽性、发展速度缓慢、不
容易被发现的特点。比如应力腐蚀断裂，虽然金属表面光亮如新，可是内部早
已布满腐蚀裂纹，造成的危害极大。
自上个世纪以来，科学家们对腐蚀的原因、分类、形式和相关的预防方法
进行了广泛的研究。金属腐蚀按腐蚀机理可以分为化学腐蚀与电化学腐蚀。电
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化学腐蚀可以分为全面腐蚀（发生比例约为22%）、疲劳腐蚀（23%）、应力腐
蚀断裂（19%）、点蚀（11%）、晶间腐蚀（8%）、磨蚀（6%）、高温腐蚀（2%）、
氢腐蚀及氢脆（1.1%）等。全面腐蚀是指腐蚀分布在整个金属表面上，分布和
深度都比较均匀。因为可以直观的看到腐蚀程度，了解腐蚀的速度，因此可以
推算出金属材料的使用期限，提早做出更换或预防措施，总体来说危害性较小。
而局部腐蚀往往集中存在于金属表面或内部一处特定区域，表面看不出，因预
知性低而危害性相对较大。其中点蚀为在金属上出现点状、孔状这样的局部腐
蚀形态，是一种自催化过程且属于电化学阳极反应，可以持续不断的进行，因
此要加强预防。晶间腐蚀是沿金属晶粒的分界面朝金属内部蔓延的腐蚀。晶间
腐蚀会造成晶粒之间的结合力与力学性能大幅度减弱，也是一种很危害性极大
的腐蚀方式。应力开裂则是发生在金属内部，使金属结构强度明显下降的一种
机械腐蚀。
由于金属腐蚀十分普遍，并且有复杂多样的表现形式，因此永远无法完全
避免或消除金属腐蚀。在过去的几十年里，人们付出了巨大的努力来降低腐蚀
的成本，特别是在金属保护方面。适当的防腐蚀方法可以有效减少金属腐蚀带
来的危害，包括经济损失，水资源、生态污染，人员伤亡和社会危害。其中，
腐蚀科学家和材料工程师们奋斗的主要目标是减少对船舶、机械部件、水库、
沿海建筑、管道、桥梁等结构材料腐蚀造成的影响，从而减少经济损失，提高
工业安全，节约材料。
早在1824年，汉弗莱爵士首次使用活泼金属作为牺牲阳极首次解决了金属
腐蚀的问题。从那时起，新型牺牲阳极材料的开发和外加电流系统的改进使得
阴极保护技术开始慢慢发展起来。此外，其他的金属保护方法也得到了广阔的
发展和应用，如涂层的防护、还原剂的添加、化学抑制剂的使用、金属的改性
以及避免缝隙的设计。科学技术长期发展之后，现阶段防止金属腐蚀的方法主
要有：用金属合金代替单一金属、改变电化学反应进程、在金属表面添加缓蚀
剂、以及将涂层涂覆于金属表面，隔离其所在腐蚀环境。在以上四种防腐方法
中，应用范围最广、最有效且经济、便捷的方法是在金属材料表面涂上能保护
其