腐蚀是指金属与水或空气等腐蚀性介质发生反应，从而转化为不良物质的自然过程。
腐蚀介质会与金属反应，将其转化为相应的氧化物、硫化物和氢氧化物（如铁生锈所示），这一过程从金属暴露于环境中的部分起始，逐渐导致金属的损坏和分解，并可能蔓延至整个金属结构。
耐腐蚀金属零件能够有效抵御这些腐蚀反应，因此在从烹饪到国防等众多领域中都得到了广泛应用。为了制造这种零件，我们有两种主要方案：一是选择本身就具备耐腐蚀性的金属材料，这些材料通常可通过 CNC 加工, 板材金属加工 和 直接金属激光烧结 (DMLS)3D打印技术进行加工， 或是通过后处理选项来增强零件的耐腐蚀性。
方法1：从常见的耐腐蚀金属材料中进行选择
不锈钢材质
不锈钢是一个由大约200 种合金钢组成的家族，具有很高的耐热性和耐腐蚀性。不锈钢的碳含量从0.03%
到1.2%不等，其独特之处在于含铬量高。不锈钢的铬含量约为10.5%，可形成被动氧化层，保护金属免受腐蚀。
根据微观结构，不锈钢可分为三大类：
- 奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢由至少18% 的铬和8-12%的镍组成。它还混合了氮、碳和许多其他元素。铬具有很强的耐腐蚀性，而氮则是一种硬化剂。这一系列合金被称为300系列不锈钢，常见的牌号包括 不锈钢304 和 不锈钢316 ，后者则是最耐腐蚀的材料。
- 马氏体不锈钢：马氏体不锈钢通常含11.5-13% 的铬、0.15%的碳、0.1%的锰、钼和硫或硒。该系列被称为400系列，常见牌号为420A。碳赋予合金强度，而低铬含量则使其耐腐蚀性低于300系列。
- 铁素体不锈钢： 铁素体不锈钢是指铬含量在10.5% 至30%之间、碳含量低于20%的直铬非硬化不锈钢合金。这类钢不能通过热处理硬化，但可以通过冷轧轻微硬化。这些钢也属于400系列，而430A是典型的等级。
双相不锈钢
顾名思义，双相钢合金由两种不同的相组成。它融合了铁素体相与奥氏体相的最佳性能特点，将这些优势整合成为一类极为先进的耐腐蚀金属材料。其中，典型的牌号包括含有25%铬、7%镍和4%钼的S32750，以及含有22%铬、5%镍和3%钼的2205。这些合金能够应对各种具有挑战性的工作环境。
超级合金
超级合金是一种高性能金属合金，在高温下具有耐腐蚀性和优异的机械性能。因此，在需要高性能和耐腐蚀性的领域（如航空航天和医疗领域），通常会使用这些等级的耐腐蚀金属。
超级合金是根据主要基体元素来区分的：
- 镍基超级合金：镍基超级合金不仅具有出色的耐腐蚀性，而且由于热膨胀系数低而具有高强度和耐热性。形状记忆和出色的可加工性等独特性能使这些材料与众不同。以铬镍铁合金 718 为例，它可以进行3D打印。
- 钴基超级合金： 与镍基或铁基超合金相比，钴基超合金具有更高的熔点。与镍基或铁基合金相比，它们还具有出色的耐热腐蚀性。与镍基合金相比，钴基超合金具有很高的可焊性。钴铬粉末可进行3D 打印。
- 铁基超级合金： 铁基超级合金在常温下具有很高的强度，并具有很强的抗氧化、抗蠕变、抗磨损和抗腐蚀能力。它们比上述两种合金便宜得多。
铝
铝与氧气之间具有很强的亲和力，这使得铝表面能够自然形成一层致密的被动氧化层，赋予其良好的防腐蚀特性。在众多铝牌号中，大部分均展现出耐化学腐蚀的能力，而1xxx、3xxx和5xxx系列的铝合金尤为突出，它们在韧性方面表现最佳。这些铝合金在pH值介于4.5至8.5（即一般腐蚀性环境）的范围内展现出了极高的耐腐蚀性。为了进一步增强普通铝材的防腐性能，阳极氧化处理是一种非常有效的方法，它能在铝材表面形成一层保护性的氧化膜。
- 1xxx 系列： 这种级别铝纯度超高（约99%），在正常应用中具有最佳耐腐蚀性。
- 3xxx 系列： 锰是3xxx 系列（铝锰合金-锰含量高达1.25%）的主要合金元素。因此，与1xxx铝相比，其抗腐蚀能力稍差。另一方面，锰使合金具有延展性。例如， Al-Si1Mg铝具有高应力腐蚀抗裂性。
- 5xxx 系列：这种铝的主要合金元素是镁，其耐腐蚀性几乎与3xxx 级铝相似。它具有高加工硬化率和高耐腐蚀性。它还具有光亮的表面光洁度。
铜合金
铜合金具备卓越的导热性能、耐腐蚀特性、出色的硬度以及高温下的高强度。铜本身即拥有良好的耐腐蚀性，而将其与其他金属合金化能进一步提升其耐腐蚀性能。在铜合金的大家庭中，以下几种是最为人所熟知的耐腐蚀金属：
- 青铜：青铜是已知最古老的材料之一。现代青铜由88% 的铜和12%的锡组成。青铜还可能含有镍、锰、铝、硅、锌或砷。合金中添加的少量硅可提高耐腐蚀性。
- 黄铜：黄铜是铜和锌的合金。它们可能还含有少量的锡，以赋予额外的耐腐蚀性能，而锌可能会降低耐腐蚀性能。黄铜通常具有较高的耐腐蚀性和良好的抗拉强度，熔点低于青铜甚至纯铜。
钛
钛是一种极为耐用的金属，在工程领域得到了广泛应用，这得益于其出色的耐腐蚀性和优异的强度与重量比。与钢相比，钛的重量轻了40%，但其强度却能与高强度钢相媲美。
与其他耐腐蚀金属材料一样，钛也会形成被动氧化物，如果没有这些氧化物，钛就会立即腐蚀。钛的独特性能是耐氯。钛 3.7164（钛5 级）就是耐腐蚀材料的典范。
比较使用耐腐蚀材料生产零部件的成本
让我们借助Xometry的即时报价系统，来对比采用不同耐腐蚀金属材料制造零部件所需的成本。
| 材料 | 生产过程 | 单位成本 | 每 10 件的单位成本 | 每 100 件的单位成本 |
| 不锈钢 304 / 1.4301 | CNC | € 211.61 | € 66.41 | € 23.74 |
| 不锈钢 316L / 1.4404 | CNC | € 228.58 | € 72.75 | € 25.68 |
| 不锈钢 316L / 1.4404 | DMLS | € 387.12 | € 294.83 | Price on demand |
| 铝 AlSi10mg | CNC | € 123.07 | € 35.35 | € 13.88 |
| 铝 AlSi10mg | DMLS | € 174.76 | € 89.19 | € 87.80 |
| 钛, T6Al4V | CNC | € 705.35 | € 215.06 | € 55.12 |
| 钛, T6Al4V | DMLS | € 387.12 | € 294.83 | Price on demand |
| 铬镍铁合金 718 | DMLS | € 487.77 | € 333.16 | Price on demand |
| 钴合金、钴铬合金 | DMLS | € 522.61 | € 619.15 | Price on demand |
方法2：通过后处理提高部件的抗腐蚀能力
数控加工件、钣金和3D 打印件的耐腐蚀性能也可以通过各种表面处理方案得到改善：
- 阳极氧化： 一种机加工金属（主要是铝制零件），通过氧化处理使零件表面硬化，以防止磨损。
- 喷漆加工： 喷漆可防止日用品、电器外壳、管道等部件生锈。
- 电镀： 在零件表面镀上其他非腐蚀性金属，以避免腐蚀。有时会在普通金属上镀上下列抗腐蚀金属，以延长其使用寿命。
- 表面抛光：表面毛刺处理是在数控加工件上进行的，目的是去除加工过程中产生的尖锐毛刺。建议将尖角部分打磨成光滑面，以免在使用过程中对人体造成伤害。
结论
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