金屬腐蝕——金屬腐蝕的分類

  金屬材料在使用過程中，由于周圍環(huán)境的影響會遭到不同形式的破壞，其中最常見的破壞形式是斷裂、磨損和腐蝕。金屬腐蝕是指金屬與周圍環(huán)境 （或介質(zhì)） 之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而被破壞或變質(zhì)的現(xiàn)象。紅銹屬于典型的金屬腐蝕現(xiàn)象，因此，了解金屬腐蝕的成因?qū)斫饧t銹的機(jī)制尤為關(guān)鍵。

    由于金屬腐蝕的現(xiàn)象和機(jī)制比較復(fù)雜，所以金屬腐蝕有不同的分類，常用的腐蝕分類是按照腐蝕機(jī)制、腐蝕形態(tài)和腐蝕自然環(huán)境進(jìn)行分類。

    （1） 按照腐蝕機(jī)制分類 金屬腐蝕按照腐蝕機(jī)制可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕，其中電化學(xué)腐蝕最為普遍，對金屬的危害最為嚴(yán)重。

    ① 化學(xué)腐蝕——是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

    在反應(yīng)過程中沒有電流產(chǎn)生，如鋼鐵在空氣中加熱時，鐵與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成疏松的鐵氧化物；鋁在四氯化碳或乙醇中的腐蝕；鎂或鈦在甲醇中的腐蝕等均屬于化學(xué)腐蝕。

    該類腐蝕的特點是，在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物，腐蝕過程電子的傳遞是在金屬和氧化劑之間直接進(jìn)行的，所以沒有電流產(chǎn)生。

    金屬高溫氧化一般認(rèn)為是化學(xué)氧化，但由于高溫可使金屬表面形成半導(dǎo)體氧化皮，故也有學(xué)者將高溫氧化納入電化學(xué)機(jī)制中。

    ② 電化學(xué)腐蝕——是指金屬在水溶液中，與離子導(dǎo)電的電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的破壞。

    在反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生，腐蝕金屬表面存在陰極和陽極，陽極反應(yīng)使金屬失去電子變成帶正電的離子進(jìn)入介質(zhì)中，稱為陽極氧化過程。陰極反應(yīng)是介質(zhì)中的氧化劑吸收來自陽極的電子，稱為陰極還原反應(yīng)，這兩個反應(yīng)是相互獨(dú)立而又同時進(jìn)行的，稱為一對共軛反應(yīng)。

    這使得金屬表面陰陽極組成了短路電池，腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，如金屬在大氣、海水、土壤、酸堿鹽溶液、 自來水、注射用水等介質(zhì)中的腐蝕均屬于這一類。

    ③ 物理腐蝕——是指金屬和周圍的介質(zhì)發(fā)生單純的物理溶解而產(chǎn)生的破壞。金屬在液態(tài)金屬高溫熔鹽、熔堿中均可發(fā)生物理溶解。

    物理腐蝕是由于物質(zhì)遷移引起的，固體金屬在液態(tài)介質(zhì)中溶解而轉(zhuǎn)移到液態(tài)中，使得金屬破壞，故沒有電流產(chǎn)生，是一個純物理過程。如鋼容器被熔融的液態(tài)金屬鋅溶解，使得鋼容器壁變薄等。

    （2） 按照腐蝕形態(tài)分類 根據(jù)金屬腐蝕破壞形態(tài)，可將腐蝕分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類。

    ① 均勻腐蝕——是指發(fā)生在金屬表面的全部或大部分腐蝕，也稱全面腐蝕。

    腐蝕的結(jié)果是材料的質(zhì)量減少，厚度變薄。均勻腐蝕危害性較小，因為只要知道材料腐蝕速率，就可計算出材料的使用壽命，如鋼在鹽酸中迅速溶解，某些不銹鋼在還原性強(qiáng)酸和有機(jī)酸中的溶解等，多數(shù)情況下，金屬表面會形成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜，使腐蝕變慢。

    ② 局部腐蝕——是指只發(fā)生在金屬表面狹小區(qū)域的破壞。

    其危害性比均勻腐蝕嚴(yán)重得多，占設(shè)備機(jī)械腐蝕破壞的65%以上，由于大多數(shù)局部腐蝕難以發(fā)現(xiàn)，對設(shè)備及系統(tǒng)產(chǎn)生突發(fā)性和災(zāi)難性的影響，可誘發(fā)火災(zāi)、爆炸等事故，其主要類型如下：

    a. 電偶腐蝕。 當(dāng)兩種電極電位不同的金屬或合金相互接觸，并在一定介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，使電位較負(fù)的金屬發(fā)生加速破壞的現(xiàn)象。

    b. 點蝕。 在金屬表面上極個別區(qū)域產(chǎn)生小而深的點蝕現(xiàn)象，一般情況下蝕孔的深度要比其直徑大得多，嚴(yán)重時可將設(shè)備穿透。

    c. 縫隙腐蝕。 是指在電解質(zhì)中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)離子移動受阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部破壞的現(xiàn)象。 d. 晶間腐蝕。 金屬在特定腐蝕介質(zhì)中，沿著材料晶界出現(xiàn)的腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的一種局部腐蝕現(xiàn)象。

    e. 應(yīng)力腐蝕。 金屬在特定電解質(zhì)中，在拉應(yīng)力 （包括外加載荷、熱應(yīng)力、冷加工、焊接等引起的殘余應(yīng)力） 作用下，局部所出現(xiàn)的低于強(qiáng)度極限的開裂現(xiàn)象。

    （3） 按照腐蝕環(huán)境分類 按照腐蝕環(huán)境可分為大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、 生物腐蝕、 高溫氣體中腐蝕、輻照腐蝕、酸堿鹽中腐蝕、溶鹽腐蝕及非水溶液中的腐蝕等。