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。
全腐蝕又稱均勻腐蝕,是一種常見的腐蝕。
顧名思義,全腐蝕是指腐蝕反應(yīng)不同程度地分布在整個(gè)或大部分金屬表面。它可以是均勻的或不均勻的。
分布特點(diǎn):與局部腐蝕相比,分布均勻,危害小。
如鋼構(gòu)件在大氣、海水、稀釋還原劑介質(zhì)中的腐蝕一般屬于綜合腐蝕。
減輕或防止整體腐蝕的主要方法:在金屬表面均勻覆蓋腐蝕產(chǎn)物膜,如高溫氧化和氧化環(huán)境中鈍化金屬(如不銹鋼、鈦、鋁等)形成的鈍化膜。
,&,從電化學(xué)特性上看,均勻腐蝕屬于微電池效應(yīng)。腐蝕過程中沒有固定的陰極和陽極,即腐蝕過程中陰極部分和陽極部分交替變化。
,&,在均勻腐蝕過程中,金屬表面各部分的減薄率是相同的。平均腐蝕速率可用于準(zhǔn)確計(jì)算金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕量,估算構(gòu)件的腐蝕壽命。因此,在工程設(shè)計(jì)中預(yù)先考慮留腐蝕余量的措施,可以達(dá)到防止設(shè)備過早腐蝕損壞的目的。均勻腐蝕雖然會(huì)導(dǎo)致金屬材料大量流失,但通常不會(huì)引起金屬結(jié)構(gòu)的突然失效事故,因?yàn)樗子跈z測(cè)和檢測(cè)。
,&,均勻腐蝕是很常見的,這可能是由于電化學(xué)腐蝕,如自我解體的過程均勻電極(純金屬)或微多相電極(統(tǒng)一合金)在電解質(zhì)溶液中,或由純化學(xué)腐蝕反應(yīng),如一般金屬材料在高溫下的氧化。對(duì)各種腐蝕失效事故和案例的調(diào)查結(jié)果表明,均勻腐蝕僅占20%左右,其余80%為局部腐蝕損傷。
腐蝕均勻程度可用腐蝕速率表示。有兩個(gè)常用的單位:一是單位時(shí)間單位表面積失重,單位為g / (M2·h);二是單位時(shí)間內(nèi)腐蝕的平均厚度,單位為mm /年
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。