金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展

贾莉

摘要：金属材料的腐蚀是影响金属使用寿命以及金属制品使用安全的重要因素。随着对金属腐蚀研究的不断深入，微生物的金属腐蚀逐渐的被重视。金属的微生物腐蚀研究，在我国仍然属于起步阶段，与国际上的研究存在一定的差距。本文从微生物金属腐蚀进行研究，并最终提出相应的防腐方案，实现在这一领域上研究方面的一定进展。

关键词：金属材料腐蚀;微生物腐蚀;腐蚀防护

自然界中，微生物会附着于金属材料表面，形成微生物的生物膜。生物膜内部环境会和自然环境形成差异，引起金属结构的腐蚀。微生物腐蚀对于金属材料来说，已经逐渐成为主要的腐蚀原因，并每年造成大量的损失成本。其中，腐蚀影响最大的是，海洋微生物对船舶的腐蚀。应对与日俱增的微生物金属腐蚀，实现金属材料微生物腐蚀的有效防护研究，是目前相关产业以及学术界主要关注的问题。

一、微生物对金属材料的腐蚀

1.微生物腐蚀概述

化学腐蚀以及电化学腐蚀，在日常生活中较为常见，也被大众所熟知，但是微生物腐蚀却相对较少被提及。但是事实上，微生物腐蚀已经有一定的研究历史，并且在金属腐蚀中扮演重要角色。微生物腐蚀是由微生物引起的生物性腐蚀。一般会将微生物腐蚀归类于电化学腐蚀，但其腐蚀介质是通过微生物的繁衍和新陈代谢的物质进行理化反应引起的，和传统电化学反应腐蚀有一定的不同。微生物腐蚀本身作用过程十分复杂，存在多种化学和物理现象，因此一旦出现，对于金属材料造成的损害以及相应的经济损失都是十分巨大的。

2.金属材料的微生物腐蚀

2.1钢材料的微生物腐蚀

微生物腐蚀对于钢材料的腐蚀影响较大。对于组成船体的钢材料来说，8毫米厚的碳钢板，经过两年时间，就可被微生物腐蚀至穿孔的程度。钢材料微生物腐蚀可视现象为溃疡状蚀坑，呈椭圆形，有的蚀坑呈阶梯状。

2.2其他金属材料微生物腐蚀

除了对钢材料存在腐蚀现象以外，微生物对于不锈钢、铝、锌、铜以及金属合金等金属材料都会有不同程度的腐蚀作用。其中，对于微生物反应较为敏感的有铜镍合金、不锈钢等。

二、金属材料的微生物腐蚀防护方法

1.物理方法

1.1曝气法

曝气法主要是通过游离氧进行细菌的杀灭。但是这种方式实际应用中容易引起反效果。部分微生物菌群存在溶解氧的耐受问题，有些微生物菌群对于游离氧反应活跃，反而提升了腐蚀速率。因此，这种杀菌方式需要慎重应用。

1.2紫外线法

紫外线对于微生物来说，会产生灭活效果，因此有杀菌抗腐蚀的作用。应用紫外线灯波长的辐射作用，通过充足的辐射时间就能实现杀菌效用。紫外线法抗腐蚀作用十分明顯，对于钢结构的防护最高可以降低腐蚀效率达百分之五十。但是紫外线杀菌法存在很大的局限性。这种方法对于应用环境有一定的限制，在船舱等污水环境中，杀菌效果会受到影响，对于生物膜内的微生物，杀菌效果同样有限。

1.3超声波法

超声波法通过一定频率的声波震动，使微生物菌群受到震动，当震动幅度达到一定的剧烈震荡频率，就可以实现菌群的杀灭。

1.4机械清除法

机械清除法是一种机械清理方式。在船舶底舱等空间较为局限的空间，采用其他杀菌方式较为受限。这个时候，这种传统的清除方法，反而容易应用。机械清除法就是通过海绵、刷子、清洗器具等对微生物菌群、生物膜等结构进行机械清理。也可通过高压水枪，但是清洗过程需要注意水体流速。

1.5介质环境法

介质环境方法是通过微生物的作用原理进行杀菌的方法。这种方法是对微生物菌群的生长环境进行改变，降低其中的生长营养物质，从而实现降低腐蚀危害。介质环境方法对特定的微生物菌群有作用，在进行实际操作时，要完成菌群的研究，从而实现灭菌抗腐蚀。

2.化学方法

化学方法的应用相对来说，更为广泛。这是由于化学制剂相对来说较为易得，同时杀菌和抑制微生物活性的能力更强。常见的化学防护微生物金属腐蚀的方法，主要有两方面途径，一方面是直接杀菌的杀菌剂;另一方面则是抑制微生物生长或者抑制微生物活性的抑制剂。我国目前应用较多的杀菌剂为：季胺盐、醛类、杂环类以及它们的复配物。但是化学方法的副作用也是十分明显的，一方面化学制剂具有一定的污染性，对于船舶等金属材料的抗腐蚀应用，容易造成水体等周边环境的污染;另一方面化学制剂不能够“一劳永逸”，会由于菌群的抗药性等原因，不断的降低使用效果进而增加使用频次和使用剂量。

3.阴极防腐法

阴极防腐法是主要针对船舶金属材料进行的有效防微生物腐蚀的方法之一。较为广泛应用的措施是电解防污防腐装置，通过其中的电极作用，电解形成的微生物菌群以及生物膜，从而实现腐蚀的防护。

4.微生物法

微生物法是利用微生物之间的生存介质环境差异竞争，而产生相互抑制作用的一种方法。微生物法更为安全和环保，但是由于其复杂的生物学机理，不容易完成。在未来的微生物金属腐蚀中，这种方法将获得进一步的研究和发展，实现更为高效的应用。

三、结语

金属材料在各个领域的应用十分广泛，鉴于此，其微生物腐蚀的防范和防护，更应当受到重视。应当不断地结合实际情况，如船舶、建筑等，针对性的采用物理方法或化学方法等，提升金属材料的寿命，完成其安全保证。研究微生物金属腐蚀，以及其防腐，对于相关产业具有重要意义，也会在未来获得重要的发展。

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