1、合肥市腐蝕現(xiàn)象及成因分析,過控11-3 沈志,腐蝕是指因工程材料與其周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致解體的現(xiàn)象。通常這個(gè)術(shù)語用來表示金屬物質(zhì)與氧化物如氧氣等物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)的氧化反應(yīng)。例如，使用金屬鐵制成的產(chǎn)品會(huì)由于鐵原子在固體溶劑中發(fā)生氧化而導(dǎo)致生銹，這就是電化學(xué)腐蝕的一個(gè)眾所周知的例子。這種反應(yīng)通常會(huì)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)金屬的氧化物，也可能產(chǎn)生鹽。換句話說，腐蝕指的是金屬物質(zhì)因化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的損耗。很多合金結(jié)構(gòu)都僅僅因?yàn)楸┞对诔睗竦目諝庵性獾礁g，但是，腐蝕過程會(huì)受到材料所接觸的物質(zhì)的強(qiáng)烈影響。腐蝕可能在某個(gè)局部集中出現(xiàn)，從而導(dǎo)致材料上出現(xiàn)孔洞甚至裂縫，也有可能在一個(gè)較大面積的表面上幾乎平均的分布。由于腐蝕

2、是一種擴(kuò)散控制的過程，通常只有材料表面產(chǎn)生腐蝕。因此，可以通過一些對(duì)暴露的表面進(jìn)行加工的辦法，如鈍化和絡(luò)酸鹽轉(zhuǎn)換等處理辦法來增加材料的耐腐蝕性。然而，仍然有一些腐蝕的機(jī)制無法觀察到，也難以預(yù)料。 腐蝕還可以發(fā)生在其他不是金屬的物質(zhì)上，例如陶瓷和聚合物。,金屬腐蝕是金屬表面部分或者全部剝離、溶解或軟化的化學(xué)反應(yīng)。“生銹”經(jīng)常被誤用或者誤解，它僅僅指鐵和鋼?！案g”不僅包含黑色金屬，而且包含有色金屬。以下內(nèi)容主要討論腐蝕的成因和糾正措施。 移除熱量是金屬加工液最重要的功能之一。有效移除熱量，就能保證刀具的良好使用壽命，以及工件的幾何精度。和油相比，水在移除熱量方面性能更卓越；但純水和新加工的金屬接

3、觸后會(huì)導(dǎo)致腐蝕。因此，腐蝕是每位用戶，也是水基金屬加工液制造商必須面對(duì)的問題。干切削過程也會(huì)面對(duì)腐蝕問題，并不僅僅由水基金屬加工液引起。,1.金屬腐蝕,若使電化學(xué)腐蝕發(fā)生，必要的前提條件是需要構(gòu)成電流回路，以及離子的通道。因此，當(dāng)兩種不同的金屬連接在一起并浸泡在電解液中的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象被稱作原電池，兩種金屬中較活潑的一個(gè)作為陽極，被腐蝕的速度加快，而較不活潑的金屬作為陰極，被腐蝕的速度減緩。兩種金屬可以通過導(dǎo)線連接在一起，也可以直接相互接觸。如果僅僅將這兩種金屬浸泡在電解液中，但是并不將它們連接起來，這兩種金屬的腐蝕速度并不會(huì)加快。根據(jù)電化學(xué)腐蝕的原理，人們?cè)O(shè)計(jì)出了犧

4、牲陽極的保護(hù)方法，陽極材料根據(jù)電化學(xué)活動(dòng)順序進(jìn)行選擇。 例如，為了保護(hù)鋼鐵結(jié)構(gòu)，鋅通常用于作為被犧牲的陽極。這種辦法通常用于保護(hù)海上航行的船只的螺旋槳或甲板。電化學(xué)腐蝕的原理在海洋產(chǎn)業(yè)中被廣泛使用，同時(shí)也被用于其他的水能夠接觸的推進(jìn)器和金屬結(jié)構(gòu)中。,2.電化學(xué)腐蝕,高溫腐蝕是指材料在非常高的溫度條件下因化學(xué)變化而產(chǎn)生的惡化。這種腐蝕不是通過原電池的形式進(jìn)行，它可以在金屬處于含有氧氣、硫或其他氧化性成分的高溫氛圍中產(chǎn)生。例如，用于宇航、產(chǎn)生動(dòng)力的材料，甚至是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)里的材料都必須能夠在高溫環(huán)境中暴露在可能含有大量能夠腐蝕材料的物質(zhì)中，因此這些材料必須擁有抗高溫腐蝕的能力。 高溫腐蝕的產(chǎn)物也可能

5、具有某些優(yōu)勢(shì)。例如，不銹鋼表面形成的氧化物可以形成一層保護(hù)膜，以防止腐蝕的進(jìn)一步侵襲，可以讓材料在室溫和高溫條件下堅(jiān)持更長(zhǎng)的時(shí)間。這種高溫腐蝕的產(chǎn)物所形成的致密的氧化物可以削弱甚至阻止金屬表面在高溫下的損耗,3.高溫腐蝕,微生物腐蝕也叫做細(xì)菌腐蝕，是指由微生物（通常是化能生物）導(dǎo)致的腐蝕。這種腐蝕既可以發(fā)生在金屬上，也可以發(fā)生在非金屬材料上，不論是否有氧氣。硫酸鹽還原菌通常在無氧環(huán)境中出現(xiàn)，他們產(chǎn)生硫化氫，會(huì)引起硫化物應(yīng)力破裂現(xiàn)象。在氧氣環(huán)境中，某些細(xì)菌會(huì)直接將鐵氧化成鐵的氧化物和氫氧化物，而其他的一些細(xì)菌會(huì)氧化硫從而產(chǎn)生硫酸，導(dǎo)致生源硫化物腐蝕。在腐蝕產(chǎn)物中，通常還會(huì)形成濃度差電池，會(huì)引起甚

6、至加速電化學(xué)腐蝕的過程。,4.微生物腐蝕,5.縫隙腐蝕,環(huán)境中的腐蝕性液體通?？梢赃M(jìn)入材料的狹縫中，而又無法自由流動(dòng)，這樣會(huì)造成狹縫內(nèi)外存在著氧氣濃度差，而材料在狹縫處的腐蝕速度將會(huì)大大加快，這種現(xiàn)象就稱為縫隙腐蝕。例如零件之間連接的空隙處、墊圈和密封圈的下部、裂縫的內(nèi)部以及填滿污泥和沉淀的空間，都是容易發(fā)生縫隙腐蝕的地方。,大多數(shù)陶瓷材料幾乎完全不會(huì)被腐蝕。這些材料中的離子鍵或共價(jià)鍵都很強(qiáng)，將各種原子牢牢的束縛在一起。使得結(jié)構(gòu)體的自由化學(xué)能非常小。當(dāng)發(fā)生腐蝕的時(shí)候，通常僅僅是簡(jiǎn)單的材料溶解或者化學(xué)反應(yīng)，而不是金屬中常見的電化學(xué)反應(yīng)過程。陶瓷腐蝕保護(hù)的一個(gè)常見的例子是向鈉鈣玻璃中添加石灰，以降

7、低其在水中的溶解度。盡管玻璃不像純硅酸鈉那樣容易溶解，普通玻璃在處于潮濕的環(huán)境中的時(shí)候仍然會(huì)產(chǎn)生亞顯微結(jié)構(gòu)的瑕疵。由于玻璃的脆性，這種瑕疵會(huì)導(dǎo)致玻璃物體在處于室溫時(shí)的最初幾個(gè)小時(shí)強(qiáng)度的急劇下降。 聚合物降解是一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程造成的，這些過程還經(jīng)常不為人所理解。這些過程和前面所討論的那些過程有很大的區(qū)別，因此用腐蝕這個(gè)詞描述并不十分精確。由于聚合物的分子量通常比較大，將聚合物與其它的物質(zhì)混合幾乎無法得到任何熵，這樣一般情況下聚合物難于溶解。盡管對(duì)于某些聚合物來說確實(shí)存在著溶解的問題，這是一個(gè)相對(duì)來說容易處理的問題。更通常相關(guān)問題是膨脹，也就是當(dāng)小分子滲透入大分子結(jié)構(gòu)中的時(shí)候，這會(huì)降低材料的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)致體積的變化。相反，很多聚合物（主要是聚氯乙一類的聚合物）中特意添加了增塑劑，使它們的分子預(yù)先膨脹了，而這些增塑劑可能會(huì)離開大分子結(jié)構(gòu)，引起材料變脆等性能的變化。然而，最常發(fā)生的質(zhì)量下降的原因是聚合物的聚合鏈長(zhǎng)度的降低。生物學(xué)家可能最熟悉聚合物鏈長(zhǎng)度降低的機(jī)制了，這是因?yàn)槊撗鹾颂撬峋徒?jīng)常發(fā)生鏈長(zhǎng)度減小的情況，電離輻射（如紫外光）、自