|
金属腐蚀是由于金属和环境反应所发生的材料退化现象。腐蚀是一种电化学过程，任何帮助电子流动的情况都能促进腐蚀。 根据金属的种类和腐蚀环境的不同，按照侵蚀程度可分为：变色、腐蚀和生锈。变色变色是一种发生变色或失去光泽的轻微腐蚀。与较为普遍的腐蚀不同，其仅仅是一种表面现象，不大可能影响金属结构的强度，只是降低了外观级别。例如铜和银，能在氧气、硫磺或卤素的环境下变色，生成相应的氧化物和硫化物。在潮湿的环境中，变色更易发生。
腐蚀 腐蚀是引起冶金学性能改变的金属表面环境腐蚀。相对于变色发生在金属表层，腐蚀通常被认为范围更广泛。例如铝、锌被腐蚀后形成白色粉末状物质，铜被腐蚀后形成绿色物质等，都属于腐蚀范畴。
生锈 生锈是黑色金属的腐蚀，常见的氧化铁即为生锈
常见黑色金属、有色金属的腐蚀机理 在电流形成前，两点之间有一定的电势差，还有一条导电通路，以水滴在铁表面的腐蚀举例。 铁表面生锈机理
水滴中心的氧含量比边缘低，因此存在离子差，形成浓差电池。 1. 低含氧量区称为阳极，区域中铁原子失去电子变为铁离子，失去的电子进入金属内部。 Fe→Fe2+ + 2e- 2. 在接近水滴边缘处，水和上述放出的电子结合，将氧原子还原为氢氧根离子。此区域氧含量高，称为阴极。 1/2O2 + H2O +2e- →OH- 3. 氢氧根离子与二价铁离子很容易形成氢氧化亚铁 Fe2+ + 2OH- →Fe(OH)2 4. 氢氧化亚铁与更多的水和氧结合，形成棕色的铁锈。 2Fe(OH)2 +H2O + 1/2 O2 → 2Fe(OH)3 腐蚀的类型均匀腐蚀实际情况下，水或其他水溶性液体不是一滴而是完全覆盖在金属上，此时阳极和阴极区域是不断变化的，最终形成相当均匀的腐蚀。这也是日常中常见的金属腐蚀形式。 电解质效应 纯水只能电离微量的氢离子和氢氧根离子，因此纯水的腐蚀程度其实很低。如果加入酸、碱、盐，就会大幅提高离子浓度，促进腐蚀发生。 然而，假如电解质与金属表面反应生成非水溶膜，则可以降低腐蚀速率，此过程称为钝化。 氧差腐蚀参照上述铁被水腐蚀的机理，低溶氧区域是阳极，高溶氧区域是阴极，从而形成浓差电池引发腐蚀。 双金属腐蚀将两种金属一起被同种液体浸润时发生的腐蚀，通常称为双金属腐蚀。常见的电池，就是基于此原理。
电池原理
侵蚀腐蚀侵蚀是指高速流动的液体将金属表面机械性去除的现象。侵蚀腐蚀对管道工程和泵送设备尤其重要。 摩擦腐蚀 摩擦腐蚀与侵蚀腐蚀类似，差异为金属表面氧化物或其他保护膜被除去的机理不同，它是被直接接触的固体材料而非流体除去的。 点状腐蚀 指金属表面由于局部腐蚀而导致小孔的现象，如果腐蚀位置很小为一个点，则发生点状腐蚀。 例如金属保护膜（氧化物）有微小的擦伤，与大面积未擦伤惰性更强的表面相比，金属暴露的微小区域为阳极，在擦伤处就会发生腐蚀并形成一个蚀斑。 晶间腐蚀 晶间腐蚀是局部腐蚀的一种，是沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。 例如奥氏体加热到537.8℃-760℃之间时，会发生这种现象。（不锈钢焊缝发生晶间腐蚀） 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于10%~12%。当温度升高时，碳原子在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬原子的扩散速度。因为室温时碳原子在奥氏体中的溶解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬原子化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。 铬原子由于在晶粒内扩散速度比沿晶界扩散速度小，内部的铬来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，“贫铬区”就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 应力腐蚀应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。 应力腐蚀一般发生在完成焊接，但有未释放应力的工件上。 常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏，例如点状腐蚀或晶间腐蚀。在拉应力的作用下，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。 细菌性诱发腐蚀金属加工液的主要成分是水，有两种细菌会生长：好氧菌和厌氧菌。细菌性诱发腐蚀除了开始步骤为生物引起外，本质与电化学腐蚀相同，都是电子的移动。 好氧菌攻击水基金属加工液时，最初破坏润滑成分中的长链分子，如：润滑剂、乳化剂、防锈剂等，长链分子形成较短的片段。短链分子容易被氧化形成酸类从而散发酸败的气味。 厌氧菌通过还原硫酸盐合成含硫物质。 细菌的呼吸
好氧菌引起的腐蚀，通常看做生锈，厌氧菌引起的腐蚀，通常看做着色问题。 腐蚀的预防 虽然金属表面自然形成氧化膜可以起到钝化作用，金属与其他盐类形成防护膜同样可以起到钝化作用。 例如：铁浸入亚硝酸盐、铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、高锝酸盐等会被钝化。 有机膜 这种腐蚀控制方法类似在金属表面涂漆，脂肪酸和类似结构的分子，一头亲油一头亲水，形成一层脂肪膜隔开水和空气。 这种方法无法为金属提供长期的腐蚀保护。 细菌抑制剂 如果腐蚀是由微生物引起，对于好氧菌，可以加入杀菌剂；对于厌氧菌，可以补充氧气。 如果细菌腐蚀已经长期存在，只能排放旧加工液更换新配加工液来解决。
|
|
|
