腐蚀的定义

关于腐蚀一、腐蚀的定义腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。

金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。

例如应力腐蚀破裂就是应力和化学物质共同作用的结果。

单纯物理作用的破坏，如合金在液态金属中的物理溶解，也属于腐蚀范畴，但这类破坏实例不多。

单纯的机械破坏，如金属被切削、研磨，不属于腐蚀范畴非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起，如氧化、溶解、溶胀等。

二、腐蚀的危害1．经济损失腐蚀的危害非常巨大，它使珍贵的材料变为废物，如铁变成铁锈、（氧化铁）；使生产和生活设施过早地报废，并因此引起生产停顿，产品或生产流体的流失，环境污染，甚至着火爆炸。

据统计，工业发达国家每年由于金属腐蚀的直接损失约占全年国民经济总产值的2～4％。

中国1988年国民生产总值约为1万4千亿元，由于金属腐蚀造成的直接损失约为300～600亿元。

据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，这还不包括由于停工减产、火灾爆炸等造成的间接损失。

例如，发电厂一合锅炉管子腐蚀损坏，其价值不大，但引起一大片工厂停工，则损失要大得多。

另外，非金属腐蚀损失还没有详细调查，由于混凝上、木材、塑料等用量庞大，腐蚀损失也是惊人的。

材料腐蚀遍及所有的经济和生活领域，由于腐蚀主要是材料与化学介质发生化学反应所引起的，所以，对于大量使用和生产强腐蚀性化学产品的化学工业等，其危害就更大。

克服腐蚀危害也是广大科技工作者的迫切任务。

2．对安全和环境的危害腐蚀不仅造成经济上的损失；也经常构成对安全的威胁。

均匀腐蚀，如铁生锈，一般进展缓慢，危险性不大，但一些局部腐蚀如孔蚀（穿孔）和应力腐蚀破裂，常常是突然发生的，可能引起事故，造成意外危险。

过去国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁，桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷，油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸等。

化工厂的腐蚀事故更多，如贮酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染，液氨贮罐爆炸，造成人员伤亡，管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如氯、硫化氢、氰化氢等的泄漏，则更危及工作人员和附近居民的生命安全。

据一些化工厂的统计，化工设备的破坏约有60％是由于腐蚀引起的，而腐蚀破坏中约30％是均匀腐蚀，70％则属于危险的局部腐蚀，其中以应力腐蚀破裂为最多。

可见，除了经济损失以外，腐蚀对安全和环境的威胁决不容忽视。

3．阻碍新技术的发展一项新技术、新产品、和新工业的产生过程中，往往会遇到需要克服的腐蚀问题，只有解决了这些困难的腐蚀问题，新技术、新产品、新工业才得以发展。

工业史上有许多例子，如铅室法硫酸工业是在找到了耐稀硫酸的铅材才得以发展起来的; 发明了不锈钢以后，生产硝酸和应用硝酸的工业才蓬勃兴起。

近代还有一个有趣的例子，美国人在实施登月计划的过程中，遇到一个严重的腐蚀问题：盛四氧化二氮（氧化剂）的容器是用钛合金（6％A1，4％V）制成的，试验中几小时内就破裂，经查是应力腐蚀所致。

后来科学家找到了防止破裂的方法：在氧化剂中加入少量水（＞1.5％）或加0.6％NO，作为缓蚀剂，控制了应力腐蚀，克服了这道障碍，人类终于登上了月球。

现在和未来在发展新技术、新产品的过程中，还会不断遇到各种新的腐蚀问题，而且是越来越困难的问题，例如化学、能源（包括核能）、航天工业等都有向高温、高压方向发展的趋势，这样可获得更高的生产率，更快的速度和更低的生产成本。

但高温高压会造成更加苛刻的腐蚀环境。

早期的喷气机油泵温度约为790℃，现在已达到约1100℃，这就需要适应高温、高速的新材料。

由于石油和天然气的短缺，特别是我国，利用蕴藏量巨大的煤转化为气或液体燃料，是有重大意义的，但这就会遇到一连串的腐蚀问题：高温（超过1650℃）、高压、庞大的容器、粉尘的磨损腐蚀，硫化氢以及加氢引起的氢腐蚀，适应高温、高速、高磨蚀的泵和阀等。

解决了这一系列问题，将可能获得廉价的煤的液化、气化燃料，将使我国以至世界的经济面貌大为改观。

4．促进自然资源的耗损地球只有薄薄的一层外壳贮藏着可用的矿藏，而金属矿的贮量是有限的，现在已越来越减少。

人类从矿石中提炼出金属，腐蚀又使金属变为无用的、不能回收的散碎的氧化物等，因而加速了自然资源的耗损。

从延缓自然资源耗竭的观点看，防止腐蚀的工作也是十分重要的。

三、腐蚀的分类根据腐蚀的形态，可分为均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀两类，局部腐蚀还可分为若干小类。

根据腐蚀的作用原理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

两者的区别是当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，单纯的化学腐蚀则不形成微电池。

过去认为，高温气体腐蚀（如高温氧化）属于化学腐蚀，但近代概念指出在高温腐蚀中也存在隔离的阳极和阴极区，也有电子和离子的流动。

据此，出现了另一种分类：干腐蚀和湿腐蚀。

湿腐蚀是指金属在水溶液中的腐蚀，是典型的电化学腐蚀，干腐蚀则是指在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀。

单纯的物理腐蚀，对于金属很少见，对于非金属，则多半产生单纯的化学或物理腐蚀，有时两种作用同时发生。

四、金属腐蚀形态金属腐蚀的形态可分为全面（均匀）腐蚀和局部腐蚀两大类。

前者较均匀地发生在全部表面，后者只发生在局部。

例如孔蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，应力腐蚀破裂，腐蚀疲劳，氢腐蚀破裂，选择腐蚀，磨损腐蚀，脱层腐蚀等（图-1）。

一般局部腐蚀比全面腐蚀的危害严重得多，有一些局部腐蚀往往是突发性和灾难性的。

如设备和管道穿孔破裂造成可燃可爆或有毒流体泄漏，而引起火灾、爆炸、污染环境等事故。

根据一些统计资料，化工设备的腐蚀，局部腐蚀约占70％。

均匀腐蚀虽然危险性小，但大量金属都暴露在产生均匀腐蚀的气体和水中，所以经济损失也非常惊人。

五、控制腐蚀的方法阴极保护由图2－2可以看出，腐蚀电池中的阴极是接受电子产生还原反应的电极，只有阳极才发生腐蚀。

利用这个原理，可以从外部导入阴极电流至需要保护的设备上，使设备全部表面都成为阴极。

在图2一3中：原来金属表面状态为腐蚀电位Ecorr：与腐蚀电流Icorr的交点M，如果从外部输入阴极电流IA，IA一部分进入局部阴极，一部分进入局部阳极。

电流的分布与阴、阳极的电阻成反比，原来的局部阴极电流与局部阳极电流相Icorr等，但二者方向相反。

导入人IA后，在阴极因电流方向相同，IK=Icorr+∫IA（∫为电流分布系数），阳极因电流相反，Ia＝Icorr-(1-∫) IA。

所以导IA后，IK逐渐增加，电位逐渐降低，沿着CM线下降；Ia 则逐渐减小，沿着MA线下降，当电位下降到EA即局部阳极的开路电位后，Ia =0，此时腐蚀停止，设备达到完全的保护。

图2一3：阴极保护的效应EA一阳极开路电位;Ec一阴极开路电位；Ecorr一腐蚀电位（复合电位）； iA一外加电流;icorr一腐蚀电流从热力学上也可解释，当电位下降到免蚀区（图2一4）时，腐蚀实际停止，不过电位下降到放氢平衡线a以下时，可能产生氢脆。

导人外电流有两种方法：一是从外部接上直流电源，体系中连接一块导流电极（石墨、铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等）作为阳极，另一是连接一块电位较负的金属，例如钢铁设备连接一块锌、镁、或铝合金，由于后者电位比铁低，在电解液内构成的原电池中成为阳极，阳极会逐渐腐蚀，所以也称牺牲阳极，须定时更换。

阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构，如管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油气井、家用水糟等。

为了减少电流输入、延长使用寿命一般和涂料联合应用，是一种经济简便、行之有效的防腐蚀方法。

图2－4 电位-pH图(Fe—H2O,25℃)合金化在基体金属中加入能促进钝化的合金成分，当加入量达到一定比例后，便得到耐蚀性优良的材料。

如铁中加入铬，当铬量达12％以上时，就成为不锈钢，在氧化环境中由于表面生成钝化膜，有很高的耐蚀性。

铬钢中加入镍，可扩大钝化范围，还可提高机械性能。

含铬18％、镍9％的铬镍不锈钢是工业和民用中最广用的耐蚀合金。

又如铁中加入硅量达14％时，就得到耐酸性优良的高硅铁，它的表面主成氧化硅保护膜，对热硫酸、硝酸、混酸等都有优良的抵抗力。

镍铜合金中的镍大于30～40％时，可得到含镍10～30％的铜镍合金（Cupron一ickel）和镍70铜30(Monel）合金，它们比纯铜和纯镍的耐蚀性在一些环境中都更优越些。

一系列镍合金是有名的耐蚀材料，如镍铸铁有优良的耐碱性。

镍钼铬合金是少数能耐高温非氧化性酸（如盐酸）的合金。

镍铝铬铁合金能耐高温氧化性酸、次氯酸盐、海水等，比一般不锈钢更好。

在某些活性金属中加入微量超电压低的阴极贵金属，可以促进钝化，如不锈钢和钛在某些浓度和温度的硫酸中是活性的，如在基体金属中加入0．1～0．15％的钯或铂，将在合金表面分布成为众多的微阴极，促进局部腐蚀电池的运转，阳极电流很快增大，迅即达到钝化区，使合金耐蚀性增强。

表面处理金属在接触使用环境之前先用钝化剂或成膜剂（铬酸盐、磷酸盐、碱、硝酸盐和亚硝酸盐混合液等）处理，表面生成稳定密实的钝化膜，抗蚀性大大增加。

它与缓蚀剂防护法的不同之处，在于它在以后的使用环境中（如大气、水）不需要再加入缓蚀剂，铝经过阳极处理，表面可以生成比在大气中生成的更为密实的膜。

这类膜在温和的腐蚀环境（大气和水）中有优良的抗蚀能力。

钢铁部件表面发蓝也是一个广为应用的例子。

整体合金化造价比较昂贵，可采用表面合金化的方法，将易钝化的合金成分如铬、钼、硅渗人钢铁表面，一般将钢部件放在充满粉末铬、铝、硅中，或在金属蒸气中，进行加热渗镀。

表面渗镀层在氧化性环境内产生钝化膜，它的抗高温氧化力和某些耐蚀性优于底层钢。

由于保护层薄，不耐磨损，寿命比整体的合金短，不适于长期接触强腐蚀介质。

较新的一种表面技术是离子注入法，一般用硼、碳、磷、硅、氮、钼、钯、铂等元素或贵金属用离子注入机使其电离、加速，使高能离子与基体金属相撞击，进入表面，形成一定深度和浓度的非晶态合金层。

具有比基体金属高得多的耐蚀性，现已应用于小部件。

金属镀层和包覆层在钢铁底层上可用一薄层更耐腐蚀的金属（如铬、镍、铅等）保护。

常用的方法是电镀，一般镀2～3层，只有几十微米厚，因而不可避免地存在微孔，溶液可渗人微孔，将构成镀层～底层腐蚀电池。

镀层如为贵金属（金、银等）或易钝化金属（铬、钛）以及镍、铅等时，由于电位比铁高，将成为阴极，会加速底层铁腐蚀。

因此这类镀层不适于强腐蚀环境（如酸），但可用于大气、水等环境，缓慢产生的腐蚀产物可将微孔堵塞，电阻增大，有一定的寿命。

如果用贱金属锌、镉等作镀层，构成腐蚀电池的极性则与上述相反，孔内裸露的钢为阴极，锌或镉镀层为阳极。

锌、镉作为牺牲阳极，使钢得到阴极保护，在缓和的腐蚀环境中，锌的腐蚀慢，可以保持较长寿命。