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1、金属腐蚀，是金属和周围介质接触时由于发生化学和电化学作用而引起的破坏作用。从热力学观点看，除了少数贵金属(如金、铂) 外，各种金属都有 转变成离子的趋势，就是说金属腐蚀是自发的普遍存在的现象。金属被腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化。造成设备破坏、管道泄漏、产品污染，酿成燃烧或爆炸等恶性事故以及资源和能源的严重浪费，遭受巨大的经济损失。据估计，世界各发达国家每年因金属腐蚀而造成的经济损失约占其国民生产总值 35 -4 2 。因此，研究金属的腐蚀机理，采取防护措施，具有十分重大的意义。意而斋【金属腐蚀的基本类型】1. 均匀腐蚀金属在绝大多数酸性溶液中，会发生不同程度的溶解，形成均匀
2、腐蚀，溶解速度基本均匀。通常，溶液温度升高，溶质浓度加大，都可能加速金属的腐蚀。不仅如此，金属在大气、海洋、土壤及高温条件下，也会发生不同程度的均匀腐蚀。2. 点腐蚀（pitting Corrosion）点腐蚀又称为孔蚀（小孔腐蚀），是在金属上产生针尖状、点状、孔状的一种为局部的腐蚀形态。点腐蚀是阳极反应的一种独特形式，是一种自催化过程，即点腐蚀孔内的腐蚀过程造成的条件既促进又足以维持腐蚀的继续进行。3. 缝隙腐蚀（ Crevice Corrosion）缝隙腐蚀是一种局部腐蚀。金属部件在电解质溶液中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成缝隙，其宽度足以使介质浸入而又使介质处于一种停滞状态（一般
3、在 0.025 0.1mm），使得缝隙内部腐蚀 加剧的现象称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀多发生在金属连接（缝）处和表面污垢处。4. 电偶腐蚀（ galvanic corrosion）因彼此腐蚀电位不同，造成同一介质中异种金属接触部位的局部腐蚀，就是电偶腐蚀，亦称接触腐蚀或双金属腐蚀。此时，两种金属构成宏观腐蚀电池，产生电偶电流，使电位较低的金属（阳极）溶解速度增加，电位较高的金属（阴极）溶解速度减小。阴阳极面积比增大，介质电导率减小，都使阳极腐蚀加重。5. 晶间腐蚀（ intergranular corrosion; intercrystalline corrosion）沿着金属晶粒间的分界面向内部扩
4、展的一种局部腐蚀。主要由晶粒表面和内部间化学成分的差异（钝性元素“贫乏” ）以及晶界 杂质或内应力的存在而引起。晶 间腐蚀破坏晶粒间的结合，且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，肉眼一般看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显着减弱，力学性能大大恶化，不能经受敲击或内部压力（如容器），所以是一种十分危险的腐蚀。通常多出现于黄铜、硬铝合金和一些不锈钢和镍基合金中。6. 焊缝腐蚀（ welded corrosion）容易在不锈钢焊缝区外侧出现的一种晶间腐蚀现象。其主要机理是，这些钢在 425-815之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），进而造成最
5、邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。7. 选择腐蚀（ Selective Corrosion ）在金属腐蚀过程中，在表面上某些特定部位有选择地溶解现象。金属固溶体的组分之一优先地由于腐蚀而转入溶液，而金属表面则逐渐地富集了另一组成，称为组分的选择性腐蚀。如黄铜脱锌。而在多相合金中任何一相发生优先溶解，称之为组织的选择性腐蚀。铸铁因腐蚀而发生铁素体的溶解以及碳化物和石墨在表面上富集是这类腐蚀的实例。由于腐蚀后剩下一个已除去某种合金组分的组织结构，所以也常称为去合金化。去合金化后材料总的尺寸变化不大，但金属已失去了强度，因而易于发生危险事故。8. 应力腐蚀开裂（ SCC）金属在应力（拉应力或内
6、应力）和腐蚀介质的联合作用下所发生的一种破坏，被称为SCC。SCC 的特征是形成腐 蚀 机械裂缝，既可以沿着晶界发展，也可以穿过晶粒扩展。由于裂缝扩展是在金属内部，会使金属结构强度大大下降，严重时会发生突然破坏。SCC在一定的条件下才会发生，它们是：特定的金属材料，遭遇特殊的工作介质，并受到外部拉应力或内部残余应力的作用。9. 氢腐蚀（Hydrogen Attack ）主要发生在石油加氢、裂解等钢制装置中，是一种高温腐蚀现象。高温高压下，气相中氢以氢原子形式渗入钢中，与钢中的碳结合生成甲烷，造成钢表层脱碳，使强度、塑性降低，严重时导致表面鼓泡或开裂。碳钢的抗氢腐蚀性能随钢中碳含量升高而降低；含
7、有少量钛、铌、钒、钼等与碳有较强结合能力的元素的低合金钢，有较好的抗氢腐蚀能力。10. 氢脆（ hydrogen embrittlement ）氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子或形成脆性氢化物，造成钢材内部应力集中，超过其强度极限，形成细小的内部裂纹或鼓泡。又称白点、氢鼓泡等。氢脆一经产生，就消除不了（只可防，无法治）。出现氢脆的工件通过除氢处理（如加热等）能部分消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。如电镀件的去氢都在 200240 度的温度下，加热 24 小时可将绝大部分 氢去除。11. 磨损 腐蚀（ wear corrosion）指金属摩擦副表面在相对滑动过程中，表面材料与
8、周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起损失的现象，亦称腐蚀磨损。腐蚀磨损通常是一种轻微磨损，但在一定条件下也可能转变为严重磨损。12. 腐蚀 疲劳（ corrosion fatigue）在交变载荷作用下，当金属受到介质的腐蚀作用时，内部应力不断重新分配，将加速裂缝的形成，这就是腐蚀疲劳现象。几乎在任何介质中都可以观察到此腐蚀疲劳，且其断口少分支，无光泽，多源头（因此与机械疲劳和应力腐蚀开裂现象不同）。13. 高温腐 蚀（ high temperature corrosion）金属材料在高温下与环境气氛中的氧、硫、碳、氮等元素发生化学或电化学反应而导致的变质或破坏。高温腐蚀并无严格的
9、温度界限，通常认为，当金属工作温度达到其熔点(绝对温标)的 0.30.4 以上时，就可认为是高温腐蚀环境。在石油化工、能源、动力、冶金、航空航天等领域普遍存在高温腐蚀问题，针对不同的高温腐蚀环境可以采用不同类型材料，或采用耐高温腐蚀涂层进行防护。意而斋【金属防腐蚀技术】金属防腐蚀的方法很多，主要有改善金属的本质，把被保护金属与腐蚀介质隔开，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境以及电化学保护等。1、改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。2、形成保护层在金属表面覆盖各种保
10、护层，把被保护金属气腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类，通常采用以下方法形成保护层： 金属的磷化处理：钢铁制品去油、除锈后，放入特定组成的磷酸盐溶液中浸泡，即可在金属表面形成一层不溶于水的磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。磷化膜呈暗灰色至黑灰色，厚度一般为 5 至 20 微米，在大气中有较好的耐 蚀性。膜是微孔结构，对油漆等的吸附能力强，如用作油漆底层，耐腐蚀性可进一步提高。 金属的氧化处理：将钢铁制品加到 NaOH 和 NaNO2 的混合溶液中，加热处理，其表面即可形成一层厚度约为 05 至 15 微米的蓝色氧化膜(主要成分为 F
11、e3O4)，以达到钢铁防腐蚀的目的，此过程称为发蓝处理，简称发蓝。这种氧化膜具有较大的弹性和润滑性，不影响零件的精度。故精密仪器和光学仪器的部件，弹簧钢、薄钢片、细钢丝等常用发蓝处理。 非金属涂 层 ：用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面，比喷漆效果更佳。塑料覆盖层致密光洁。色泽艳丽，兼具防蚀与装饰的双重功能。搪瓷是含 SiO2 量较高的玻璃瓷釉，有极好的耐腐蚀性能，因此作为耐腐蚀非金属涂层，广泛用于石油化工、医药、仪器等工业部门和日常生活用品中。 金属保 护层 ：这是以一种金属镀在被保护的另一种金属制品表面上所形成的保护镀层，前一种金属称为镀层金属。金属镀层的形成，除电镀、化学
12、镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。其中，热浸镀是将金属制件浸入熔融的金属中以获得金属涂层的方法，作为浸涂层的金属通常是采用低熔点金属，如锌、锡、铅和铝等。热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广；热镀锡用于薄钢板和食品加工等的贮存容器；热镀铅主要用于化工防蚀和包覆电缆；热镀铝则主要用于钢铁零件的抗高温氧化等。3、改善环境改善环境对减少和防止金属腐蚀有重要作用。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质(缓蚀剂 )来减少和防止金属腐蚀。4、电化学保 护 法电化学保护法是根据电化学原理在金
13、属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法，主要有以下两种： 牺牲阳极保护法：该方法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电极，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海船外壳、海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮 油罐) 以及石油管路的腐 蚀。 外加 电流法（阴极保 护法）：将被保护金属与另一附加电极作为电池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。金属的腐蚀虽然带来很大危害，但也可以利用腐蚀的原理来为人类服务，现已发展为腐蚀加工技术。例如，在电子工业上，广泛采用印刷电路。其制作方法及原理是用照相复印的方法将线路印在铜箔上，然后将图形以外不受感光胶保护的铜用三氯化铁溶液腐蚀，就可以得到线条清晰的印刷电路板。此外还有电化学刻蚀、等离子体刻蚀新技术，比用三氯化铁腐蚀铜的湿化学刻蚀的方法更好，分辨率更高。
