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(guò)程釋放自由電子,而脫電子過(guò)程是除去自由電子的過(guò)程。
陽(yáng)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(guò)程必須與脫電子過(guò)程同時(shí)配合才能完成整個(gè)反應(yīng)。
因此,只有通過(guò)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(guò)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(guò)程。在某些條件下,如果在一個(gè)區(qū)域形成陽(yáng)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(wú)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。
決定酸腐蝕性的另一個(gè)因素是酸自由基陰離子的氧化還原性質(zhì)。與金屬相互作用時(shí),硝酸為氧化酸,鹽酸為非氧化酸。金屬在其中的腐蝕過(guò)程是不同的。在非氧化酸中,金屬腐蝕的陰極過(guò)程是氫去極化。在氧化酸中,金屬腐蝕的陰極過(guò)程是氧化劑的還原過(guò)程。然而,這種劃分是不確定的。硝酸是一種氧化性酸。當(dāng)它的濃度很低時(shí),它就像一種非氧化酸,作用于鐵等金屬。硫酸常被認(rèn)為是一種非氧化酸,但當(dāng)它的濃度很高時(shí),它會(huì)像氧化酸一樣與鐵發(fā)生反應(yīng)。
,鐵在酸中腐蝕的基本規(guī)律是:在非氧化酸中,腐蝕速率與H3O +濃度成正比。氧氣和其他氧化劑的存在會(huì)顯著增加腐蝕速率。H3O +濃度越低,這種現(xiàn)象越明顯。如果形成不溶性化合物并起到保護(hù)作用,腐蝕速率降低,如Fe3 (PO4) 2。
,鐵在氧化酸中的腐蝕特性是:腐蝕速率與酸濃度之間的關(guān)系是復(fù)雜的。在稀酸中,鐵以H +還原的陰極退極化過(guò)程溶解。而析出的氫進(jìn)一步被氧化,鐵的溶解速率急劇增加。當(dāng)酸濃度增加到一定值時(shí),酸的氧化作用變得非常強(qiáng),使鐵鈍化,降低腐蝕速率。當(dāng)溫度升高、H3O +濃度增加或有氯離子存在時(shí),不易發(fā)生鈍化。在強(qiáng)氧化劑硝酸中,鐵只有在濃度超過(guò)35%時(shí)才會(huì)發(fā)生鈍化。在弱酸性氧化劑鉻酸中,當(dāng)酸濃度小于0.00lmol/l時(shí),鐵已進(jìn)入鈍化狀態(tài)。
金屬腐蝕防護(hù)方法:
1. 改善金屬性質(zhì),根據(jù)不同用途選擇不同材料形成耐蝕合金,或在金屬中加入合金元素提高其耐蝕性,可防止或減緩金屬的腐蝕;
2. 形成保護(hù)層,覆蓋在金屬表面的各種保護(hù)層,將被保護(hù)的金屬與腐蝕介質(zhì)分離,是防止金屬腐蝕的有效方法。
金屬磷化處理:對(duì)鋼鐵產(chǎn)品進(jìn)行脫脂除銹處理后,可將其浸泡在特定成分的磷酸鹽溶液中,在金屬表面形成一層不溶于水的磷酸鹽膜。這個(gè)過(guò)程叫做磷化處理。磷化膜為深灰色至黑灰色,厚度一般為5 ~ 20 μ,在大氣中具有良好的耐腐蝕性;
金屬氧化處理:將鋼制品加入NaOH混合溶液中加熱形成一層厚度約為0.5 ~ 1.5 μ M的藍(lán)色氧化膜(主要由非金屬鍍層組成:非金屬物質(zhì)如油漆、噴漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、瀝青及高分子材料(如塑料、橡膠、聚酯等)金屬保護(hù)層:是將耐腐蝕性較強(qiáng)的金屬或合金鍍?cè)诹硪皇鼙Wo(hù)金屬產(chǎn)品表面形成的保護(hù)涂層。
3.改善腐蝕環(huán)境
改善環(huán)境對(duì)減少和防止腐蝕具有重要意義。緩蝕劑是一種化學(xué)物質(zhì)。在腐蝕介質(zhì)中加入少量它可以顯著降低金屬腐蝕速率。由于緩蝕劑用量小,簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì),是一種常用的防腐方法;
4. 電化學(xué)保護(hù)方法
電化學(xué)保護(hù)方法是根據(jù)電化學(xué)原理對(duì)金屬設(shè)備采取措施,使其成為腐蝕電池中的陰極,以防止或減少金屬腐蝕;
犧牲陽(yáng)極保護(hù)法:犧牲陽(yáng)極保護(hù)法是用比被保護(hù)金屬電極電位低的金屬或合金作為陽(yáng)極,固定在被保護(hù)金屬上形成腐蝕電池,被保護(hù)金屬作為陰極;
陰極保護(hù):這是利用外部電源保護(hù)金屬。將被保護(hù)的金屬連接到負(fù)極上,成為陰極,以避免腐蝕。此外,一些鐵塊連接到正極,使其成為陽(yáng)極,并腐蝕它。事實(shí)上,它也是一個(gè)犧牲陽(yáng)極;
陽(yáng)極保護(hù):采用外置直流電源保護(hù)金屬。然而,被保護(hù)的金屬被連接到正極成為陽(yáng)極。
,&,由金屬材料和結(jié)構(gòu)組成的金屬材料和結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境中或在工作條件下與其環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而發(fā)生劣化和破壞,稱為腐蝕。還包括上述因素與機(jī)械因素或生物因素的聯(lián)合作用。一些物理效應(yīng),如金屬材料在某些液態(tài)金屬中的物理溶解,也可以歸類為金屬腐蝕。一般來(lái)說(shuō),銹是特指鋼和鐵基合金。在氧和水的作用下,形成銹,這是一種主要由水氧化鐵組成的腐蝕產(chǎn)物。有色金屬及其合金會(huì)腐蝕但不會(huì)生銹,但會(huì)形成類似于銹蝕的腐蝕產(chǎn)物。例如,銅和銅合金表面的銅綠有時(shí)被稱為銅銹。
,&,&,腐蝕損傷有多種形式。不同環(huán)境條件下金屬腐蝕的原因不同,影響因素也很復(fù)雜。通過(guò)改變一些作用條件和影響因素,阻斷和控制腐蝕過(guò)程,以防止和減緩腐蝕損害及其損害。所發(fā)展的方法、技術(shù)和相應(yīng)的工程措施已成為防腐工程技術(shù)。