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红锈的生成与应对 已有1人参与
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金属腐蚀是由于环境引起的金属材料的退化，金属腐蚀导致的直接后果是工程材料使用寿命的缩短，金属腐蚀会导致材料性能退化；金属腐蚀威胁着环境安全，金属腐蚀产物或有腐蚀引发的化学物质的泄露可能严重污染水资源、大气和土壤环境，甚至会引发灾难性的事故。在制药行业，红锈作为金属腐蚀最主要的直接产物，会直接导致部件的损坏，如管道的渗漏、膜片上附着的红色异物、滤芯上因吸附红锈而导致的堵塞等。 氧化反应是自然界中最基本的化学反应之一，不锈钢的生锈其本质就是一种氧化反应。在自然界中，除极少数贵金属之外，几乎所有的金属都会发生氧化反应。只要金属部件有易被氧化的还原性金属单质，且在含有氧气的氧化环境下暴露，一段时间之后必然会有锈迹的存在。 红锈的分级 红锈其实是一种由不同铁氧化物构成的混合物，在高温流体工艺系统中存在的不锈钢设备或系统，其表面的游离铁首先会同水中的氢氧根离子发生反应，整个反应过程较为复杂，最终可能生成氧化亚铁、三氧化二铁、氢氧化亚铁以及四氧化三铁的混合物，具体成分比重的不同将决定红锈颜色的不同。 第一级-容易擦拭，沉积的小颗粒容易从表面去除，并且不会明显改变不锈钢表面的构成和粗糙度。沉积层通常呈现浅黄色、橙色或橙红色。 第二级-部分可擦去，是在未经钝化或钝化层不均匀不致密的表面直接氧化生成。此时不锈钢表面粗糙度可能发生明显增大。颜色呈现橙、红、褐、蓝紫、灰黑色等多样。 第三级-几乎是不可擦去的黑色氧化产物。颜色会逐渐呈现金色，蓝色，直至厚重的黑色。表面氧化层相对稳定，颗粒物迁移率降低，但仍然存在迁移和污染风险（纯蒸汽系统！） 红锈存在较为常见的发生机理，虽然该机理还存在学术上的争议，但能较为直观地解释红锈发生的化学过程。 面对红锈的措施 制药用水系统中出现的红锈现象是由富铁物质组成的小粒子在系统内壁聚集产生的，是不锈钢氧化腐蚀的产物。传统的奥氏体不锈钢不能抵抗应力腐蚀、氯化物侵蚀，尤其是硫化物裂纹，限制了在很多环境中的应用。为解决这一问题，目前亟需寻找耐腐蚀的材料。 钽主要存在于钽铁矿中，同铌共生。钽的硬度适中，富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小。钽有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性，无论是在冷和热的条件下，与盐酸、浓硝酸及王水都不反应。可用来制造蒸发器皿等，也可做电子管的电极、整流器、电解电容。医疗上用来制成薄片或细线，缝补破坏的组织。虽然钽的抗腐蚀性很强，但是其抗腐蚀性是由于表面生成稳定的五氧化二钽（ta₂o₅）保护膜。被广泛应用于飞机、火箭等耐热材料以及需要高强度零部件的工业领域。此外，金属钽有良好的物理力学特性、较好的生物相容性能，成为了继钛金属之后又一种新型生物材料，被广泛应用在口腔种植体植入、股骨头坏死治疗、冠状动脉支架植入、人工髋臼假体植入、外科手术缝合线制作等医学相关领域。 钽是一种行业认可的材料，具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温等特性，可应用于多种腐蚀环境中。故可将钽材料用于防止工件随时间的腐蚀。 由于金属钽在地球中的含量稀少，价格昂贵，多用于航空航天、电子仪器、生物医疗等高精尖的产业中，用纯金属钽作为工业设备的原料是不现实的。 艾因斯开发的钽蒸气相沉积技术制备的表面合金，拥有钽金属的物理特性，能有效提高基体机械性能，有极佳变形弯曲能力，无与伦比的抗腐蚀、耐高温、高压性能，是恶劣工况下最好的选择。艾因斯已利用该技术成功为多种工业产品镀钽，应用于多种行业，为客户提供了高性能、低成本的优质服务。 结语 为降低制药流体工艺系统产生红锈的风险，企业需采用“质量源于设计”的管理理念，从设计源头开始进行有效控制。除了优化生产工艺外，对设备的材料的选择也显得尤为重要。 钽表面合金技术的产生就为解决制药工业的红锈现象提供了一个先进的思路。对普通的不锈钢工件进行镀钽处理后，可赋予工件纯钽制品的耐腐蚀性能，利用钽金属超强的耐腐蚀性能，保护工业设备，减少红锈的产生，净化工业系统，节约成本，造福企业。 |
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