金属腐蚀定义
金属与环境组分发生化学反应而引起的表面破坏,称之为金属腐蚀。
腐蚀分类
1)按腐蚀环境可将腐蚀分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀、细菌腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀和接触腐蚀等。
2)按腐蚀反应机理可将腐蚀分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀。
(1)化学腐蚀 指金属表面与环境组分直接发生纯化学反应而引起的破坏。反应特点是非电解质中的氧化剂直接与金属表面的原子相互作用形成腐蚀产物,反应过程中无电流产生。实际生产实践中纯化学腐蚀是少见的。
(2)电化学腐蚀 金属表面与环境组分(电解质溶液)发生电化学作用而产生的破坏。其特点是腐蚀反应包含一个阳极反应和一个阴极反应。阳极反应,即阳极氧化过程,是与阴极反应同时进行的过程。反应过程中有电流产生。电化学腐蚀在生产实践中广泛存在。金属在大气、海水、土壤及各种电解质溶液中的腐蚀均属于此类腐蚀。金属的破坏大多数是电化学腐蚀所致。
(3)物理腐蚀指单纯的物理溶解作用引起的破坏。许多金属在与高温熔盐、熔碱、液态金属相接触时,会被溶解而造成物理腐蚀。
3)按腐蚀破坏特征可将腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。
(1)全面腐蚀 可以是均匀地在金属表面产生,也可以非均匀产生。此种腐蚀,一般易于控制,危害不大。
(2)局部腐蚀 包括电偶腐蚀、隙缝腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀、氢脆等。这类腐蚀,不易控制和监测,因而危害很大。
①电偶腐蚀。又称不同金属接触腐蚀。是指两种以上具有不同电位的金属接触时造成的腐蚀。耐蚀性较差的金属(活泼金属)接触后成为阳极,腐蚀加速;耐蚀性较好的金属则成为阴极,腐蚀很小或完全不腐蚀。
②缝隙腐蚀。在腐蚀介质中的金属表面缝隙中发生的局部腐蚀。这类腐蚀常和垫片下、空穴搭接缝、表面沉积物(如砂、灰尘)以及缝隙内积存的少量静止溶液有关,是比较多见的一种腐蚀现象。这种腐蚀是由于缝隙内与周围金属离子或氧浓度的差所引起的。
③小孔腐蚀(点蚀)。在金属表面局部产生针状、点状、小孔状的腐蚀。点蚀是破坏性极大的一种腐蚀。点蚀是阳极反应的一种独特形态,且是一种自催化过程。不锈钢和铝合金在含有氯离子的溶液中常发生这类腐蚀。此外在钢铁件表面电镀阴极性镀层时,如镀层不致密则钢铁表面也可能产生点蚀。容易钝化的金属由于钝化膜的局部破坏(如Cl-等活性阴离子破坏),点蚀尤为严重。
④晶间腐蚀。沿金属晶粒边界发生的选择性腐蚀。这种腐蚀由于在宏观上无明显变化,而材料强度又几乎完全丧失,常造成材料(或构件)突然破坏,因此危险性很大。产生晶间腐蚀的主要原因是晶粒及晶间在电化学上的不均匀性(如晶界偏析、晶界异相析出、出现某种元素的贫乏区),或新相本身不耐蚀,或因新相在晶界上析出造成晶界内应力较大,均易产生晶间腐蚀。
⑤选择性腐蚀。由于腐蚀过程中某一金属元素优先地从固体合金中脱除而产生的腐蚀。如水线腐蚀,见图1,金属半浸于海水中,液面处氧扩散容易、浓度高,成为腐蚀电池的阴极;水线下,氧浓度低,成为腐蚀电池的阳极,阳极铁离子溶解腐蚀。
⑥应力腐蚀。金属在拉应力和特定腐蚀介质共同作用下发生的脆断,称之为应力腐蚀(SCC)。其力学特征是,SCC仅在拉应力作用下产生,且存在一个临界应力(或),这是对大多数情况说的。某些情况,如40 CrNiMo钢,在H2S溶液中不存在。此外,还存在腐蚀介质的特效性,即某种金属仅在某种特定介质中产生脆断。如锅炉钢在碱液中的“碱脆”;低碳钢在硝酸盐中的“硝脆”;奥氏体不锈钢在含氯离子液中的“氯脆”;黄铜在氨气中的“氨脆”。如下图表所示。