,&,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測和檢測。
,&,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
金屬腐蝕的防護(hù)方法有很多,包括以下幾種:
1. 選擇合適的耐腐蝕金屬或合金
當(dāng)鐵的純度達(dá)到99.95%時(shí),它是銀白色的,可以像金子一樣拉長。這種高純鐵幾年也不會(huì)生銹。
該合金可以提高電極電位,降低電極活性,大大提高金屬的穩(wěn)定性。因此,通常根據(jù)不同的用途制備耐腐蝕合金。如果在鋼中加入Cr、Al、Si等元素,可以提高鋼的抗氧化能力。
2. 覆蓋層的方法
覆蓋保護(hù)層的方法有兩種:一種是用耐腐蝕非金屬材料(如油漆、塑料、玻璃等)覆蓋待保護(hù)的金屬表面;另一種是將耐腐蝕性強(qiáng)的金屬或合金覆蓋在要電鍍保護(hù)的金屬上。
3.緩蝕劑法是在腐蝕介質(zhì)中加入少量能降低腐蝕速率的物質(zhì)以防止腐蝕的方法,稱為緩蝕劑法。添加的物質(zhì)稱為緩蝕劑。
4. 電化學(xué)保護(hù)方法
電化學(xué)保護(hù)方法分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。
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。
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程是不同的。在非氧化酸中,金屬腐蝕的陰極過程是氫去極化。在氧化酸中,金屬腐蝕的陰極過程是氧化劑的還原過程。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)。