金屬材料與外界介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的損傷現(xiàn)象稱為化學(xué)腐蝕。在化學(xué)腐蝕過程中沒有電流,只是一個(gè)簡(jiǎn)單的化學(xué)作用。例如,金屬表面在常溫和干燥環(huán)境下的氧化。對(duì)于不同的金屬,氧化物的結(jié)構(gòu)和性能是不同的,有些能在金屬表面形成一層精細(xì)穩(wěn)定的氧化膜,將內(nèi)金屬與外部介質(zhì)隔離開來,起到保護(hù)作用,如鉻、鋁、鋅等;有些氧化物層很松散,容易脫落,使內(nèi)部的金屬繼續(xù)受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕。這種金屬的腐蝕速率是非??斓?,如鐵、鎂、銅等。金屬在高溫下的氧化速率要比在低溫下快得多。防止金屬與高氧化介質(zhì)接觸,可以減緩或防止金屬的化學(xué)腐蝕。常見的腐蝕介質(zhì)有氧氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氯化氫和工業(yè)廢氣等
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??梢哉f,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(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)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(guó)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(guó)家對(duì)國(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的3% ~ 4%,這是非常驚人的。因此,各國(guó)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:金屬材料在周圍介質(zhì)的作用下受到破壞,稱為金屬腐蝕。
金屬在腐蝕過程中的化學(xué)變化基本上是金屬元素氧化形成化合物。
這種腐蝕過程一般以兩種方式進(jìn)行:化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
化學(xué)腐蝕:金屬表面與周圍介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。
電化學(xué)腐蝕:金屬材料(合金或不純金屬)在與電解液接觸時(shí)通過電極反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。這種損失有時(shí)是無法估量的。例如,一架載有數(shù)百人的飛機(jī)被腐蝕,在空中發(fā)生飛機(jī)事故,或者橋梁的鋼結(jié)構(gòu)被腐蝕,導(dǎo)致橋梁斷裂。所以要認(rèn)真對(duì)待