金属腐蚀
发布时间:2022-03-02 16:49:42 点击次数:38 文章作者:
——金属材料与周围环境发生化学、电化学和物理等作用而引起的变质和破坏。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。从热力学观点看,除少数贵金属(如Au、Pt)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。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加转动件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。美国1975年由于金属腐蚀造成的经济损失为700亿美元,占当年国民经济生产总值的4.2%。据工业发达国家的统计,每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10-20%。至于金属腐蚀事故引起的停产、停电等间接损失就更无法计算。金属腐蚀研究的发展早在公元前3世纪,中国已采用金汞齐鎏金术在金属表面镀金以增加美观并可防腐蚀。在秦始皇陵墓中发掘出来的箭镞有的迄今仍毫无锈蚀,在这些箭镞表面上有一层致密的黑色氧化层,其中含铬2%左右,而青铜基体本身并不含铬。这一现象尚待研究(见彩图秦始皇陵陪葬坑的青铜镞,埋藏地下两千多年仍不生锈(陕西临潼出土)、西汉青铜鎏金长信宫灯。宫女的头和手是分铸的(河北满城出土))。1830-1840年间英国法拉第(□.Faraday)确立了阳极溶解的金属量与所通过电量的关系,提出了关于铁的钝化膜生长和金属溶解过程的电化学本质的假设。后来又有人在锌溶解于硫酸的研究中,明确地提出了微电池理论。这些研究对电化学腐蚀理论的发展都极为重要。20世纪以来,石油工业、化学工业等的蓬勃发展,促进了不锈耐酸钢、镍基耐蚀合金的研究和应用。英国埃文斯(U.R.Evans)及他的同事揭示了金属腐蚀的电化学基本规律,奠定了金属腐蚀的理论基础。50年代以来,随着金属学、金属物理、物理化学、电化学、力学等基础学科的发展,在核能、航空、航天、能源、石油化工等工业技术迅猛发展的推动下,金属腐蚀学逐渐发展成为一门独立的综合性边缘学科。金属腐蚀学科的研究内容包括两个方面:(1)金属腐蚀过程的基本规律和机理的研究;②防腐蚀技术的探索和实施,以及金属腐蚀试验方法和检测。耐蚀性金属材料在腐蚀性环境中抗腐蚀的能力叫做耐蚀性。它们在一些条件下,即在一定和介质组分、浓度、温度、流速等条件下,可能是耐蚀的;而在另外一些条件下,则可能是不耐蚀的。例如,铝在动水和空气中是耐蚀的;而在碱性溶液,许多酸性溶液及海水中是不耐蚀的。金在许多强腐蚀性环境中(例如在高温下的盐酸、硫酸、硝酸溶液中)是非常耐蚀的;而在盐酸和硝酸的混合溶液中是不耐蚀的。一些黄铜在静海水中是耐蚀的;而在流速快的海水中则不够耐蚀。参见“金属腐蚀控制技术”。