金屬的化學(xué)腐蝕反應(yīng)可分為兩個(gè)步驟。第一步是氧化步驟,第二步是脫電子步驟。氧化過程釋放自由電子,而脫電子過程是除去自由電子的過程。
陽離子可以進(jìn)入溶液或與其他陰離子結(jié)合形成化合物。氧化過程必須與脫電子過程同時(shí)配合才能完成整個(gè)反應(yīng)。
因此,只有通過電子去除步驟去除氧化步驟產(chǎn)生的自由電子,金屬原子才能不斷被腐蝕。實(shí)際的腐蝕過程是一個(gè)非常緩慢而相對(duì)均勻地在表面上失去金屬原子的過程。在某些條件下,如果在一個(gè)區(qū)域形成陽極或陰極區(qū)域,可能會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕不均勻,并形成可見的腐蝕坑。
鋼鐵不會(huì)很快被腐蝕,因?yàn)樗谋砻嬖谒袝?huì)形成一層氧化保護(hù)層。由于鐵容易被氧化形成氧化鐵,所以不溶于水,容易沉積在金屬表面,從而阻礙了進(jìn)一步的腐蝕。這種現(xiàn)象稱為腐蝕鈍化。鋯、鉻、鋁、不銹鋼等金屬在常溫的水或空氣中會(huì)形成很薄的保護(hù)層,有時(shí)甚至薄得肉眼無法分辨。由于這種薄保護(hù)層,這些金屬在水或空氣中具有良好的耐腐蝕性。
金屬對(duì)人類的重要性是眾所周知的。可以說,沒有金屬,就沒有現(xiàn)代人類文明。金屬與其周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)后,會(huì)形成金屬化合物,使金屬失去原有的光澤、強(qiáng)度和韌性,金屬會(huì)受到損傷,這就是金屬腐蝕。
金屬腐蝕問題在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)各部門普遍存在。在大多數(shù)情況下,腐蝕是破壞性的,其造成的損失是非常嚴(yán)重的。據(jù)國外統(tǒng)計(jì),每年有超過100噸的金屬設(shè)備和材料因腐蝕而報(bào)廢。在許多國家對(duì)國內(nèi)腐蝕的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)腐敗造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3% ~ 4%,這是非常驚人的。因此,各國腐蝕工作者十分重視對(duì)腐蝕的研究,積極采取各種防護(hù)措施,盡量減少腐蝕造成的損失。
金屬腐蝕按其位置可分為整體金屬腐蝕和局部金屬腐蝕。金屬腐蝕還可以根據(jù)腐蝕環(huán)境進(jìn)行分類,即可分為化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣介質(zhì)腐蝕、海水介質(zhì)腐蝕和土壤腐蝕。根據(jù)腐蝕過程的特點(diǎn),還可以分為三類:化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕。雖然上述腐蝕分類方法不夠嚴(yán)格,但這些分類方法可以幫助我們從腐蝕介質(zhì)或腐蝕過程的特點(diǎn)來了解腐蝕規(guī)律。
金屬腐蝕的原因是什么?
1. 均勻腐蝕發(fā)生在暴露于介質(zhì)或大面積的整個(gè)表面上。宏觀均勻腐蝕損傷稱為均勻腐蝕、煙道腐蝕和酸堿池腐蝕
2. 接觸腐蝕將兩種具有不同電勢(shì)的金屬或合金相互接觸并浸入電解液溶質(zhì)溶液中。它們之間有一股水流。正電位金屬的腐蝕速率降低,負(fù)電位金屬的腐蝕速率增加。
3.選擇性腐蝕合金中的一種元素由于腐蝕而優(yōu)先進(jìn)入介質(zhì)的現(xiàn)象稱為選擇性腐蝕。
4. 點(diǎn)蝕集中在金屬表面單個(gè)的小點(diǎn)上。深度較大的腐蝕稱為點(diǎn)蝕,又稱小孔腐蝕和點(diǎn)蝕。
5. 縫隙腐蝕會(huì)在金屬表面的縫隙和被覆蓋部分產(chǎn)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕。
6. 沖蝕腐蝕是由于介質(zhì)與金屬表面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而加速腐蝕過程的一種腐蝕,如風(fēng)機(jī)、塵管、滾筒篩等的沖擊腐蝕
7. 晶間腐蝕是一種優(yōu)先腐蝕金屬或合金晶界及晶界附近區(qū)域的腐蝕,但晶粒本身的腐蝕相對(duì)較小。
8. 應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)和腐蝕疲勞裂紋(SCC)是在一定的金屬介質(zhì)系統(tǒng)中,由腐蝕和拉應(yīng)力共同作用引起的材料斷裂。
9. 電解液中的氫損傷金屬可通過腐蝕、酸洗、陰極保護(hù)或電鍍的氫滲透而損傷