由于腐蝕的危害性十分大，為了搞好防腐蝕工作，作為防腐施工的技術(shù)人員和工人對(duì)材料受到腐蝕的起因、原理等應(yīng)進(jìn)一步加深了解，以便合理地選擇防腐蝕的方法。
一、腐蝕
腐蝕是指材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。這里所說(shuō)的材料包括金屬材料和非金屬材料。
金屬的腐蝕是指金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞。有時(shí)還伴隨有機(jī)械、物理和生物作用。
非金屬腐蝕是指非金屬材料由于直接的化學(xué)作用（如氧化、溶解、溶脹、老化等）所引起的破壞。
這里應(yīng)當(dāng)指出，單純的機(jī)械磨損和破壞不屬于腐蝕的范疇。
二、腐蝕分類
腐蝕在這里指金屬腐蝕，金屬腐蝕的分類方法很多。通常是根據(jù)腐蝕機(jī)理、腐蝕破壞的形式和腐蝕環(huán)境等幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分類。
?。?）按腐蝕機(jī)理分類從腐蝕機(jī)理的角度來(lái)考慮，金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類。
1 化學(xué)腐蝕 金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬和純的非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的金屬破壞，在腐蝕過(guò)程中沒有電流產(chǎn)生。例如，鋁在純四氯化碳和甲烷中的腐蝕，鎂、鈦在純甲醇中的腐蝕等等，都屬于化學(xué)腐蝕。實(shí)際上單純的化學(xué)腐蝕是很少見的，原因是在上述的介質(zhì)中，往往都含有少量的水分，而使金屬的化學(xué)腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀瘜W(xué)腐蝕。
2電化學(xué)腐蝕 金屬的電化學(xué)腐蝕是指金屬和電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起金屬的破壞。它的主要特點(diǎn)是：在腐蝕過(guò)程中同時(shí)存在兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)過(guò)程———陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，并有電流產(chǎn)生。例如，鋼鐵在酸、堿、鹽溶液中的腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。金屬的電化學(xué)腐蝕是最普遍的一種腐蝕現(xiàn)象，電化學(xué)腐蝕造成的破壞損失也是最嚴(yán)重的。
（2）按腐蝕破壞的形式分類 金屬腐蝕破壞的形式多種多樣，但無(wú)論哪種形式，腐蝕一般都從金屬表面開始，而且伴隨著腐蝕的進(jìn)行，總會(huì)在金屬表面留下一定的痕跡，即腐蝕破壞的形式?？梢酝ㄟ^(guò)肉眼、放大鏡或顯微鏡等進(jìn)行觀察分析。根據(jù)腐蝕破壞的形式，可將金屬腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。
1 全面腐蝕金屬的全面腐蝕亦稱為均勻腐蝕，是指腐蝕作用以基本相同的速度在整個(gè)金屬表面同時(shí)進(jìn)行。如碳鋼在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中發(fā)生的腐蝕一般都是全面腐蝕。由于這種腐蝕可以根據(jù)各種材料和腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，測(cè)算出其腐蝕速度，這樣就可以在設(shè)計(jì)時(shí)留出一定的腐蝕裕量。所以，全面腐蝕的危害一般是比較小的。
2 局部腐蝕這是指腐蝕作用僅發(fā)生在金屬的某一局部區(qū)域，而其他部位基本沒發(fā)生腐蝕；或者是金屬某一部位的腐蝕速度比其他部位的腐蝕速度快得多，顯示了局部腐蝕破壞的痕跡。由于局部腐蝕往往是在陽(yáng)極面積較小、陰極面積較大的情況下進(jìn)行，所以，局部的腐蝕速度特別快，甚至在難以預(yù)料的情況下突然發(fā)生破壞。在金屬腐蝕破壞的事例中，局部腐蝕要比全面腐蝕多。也就是說(shuō)局部腐蝕的危害性大于全面腐蝕的危害
性。且局部腐蝕的危險(xiǎn)性也較大。最常見的局部腐蝕破壞形式有以下幾種。
a 小孔腐蝕（亦稱點(diǎn)腐蝕），是指金屬表面某一局部區(qū)域出現(xiàn)向深處發(fā)展的小孔，且其他部位不腐蝕或有輕微的腐蝕。它的特點(diǎn)是腐蝕的孔深大于孔徑，在金屬表面呈分散狀態(tài)或密集狀態(tài)分布。腐蝕孔一旦形成，便有向縱深加速進(jìn)行的作用。具有自鈍化能力的金屬材料，如不銹鋼、鈦及其合金、鋁及其合金等。在含有氯離子的介質(zhì)中，最容易發(fā)生小孔腐蝕。
b 應(yīng)力腐蝕破裂，是指金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的腐蝕破裂。應(yīng)力腐蝕開裂的特點(diǎn)，主要是在金屬局部區(qū)域出現(xiàn)的從表及里的腐蝕裂紋，裂紋的形式有穿晶型、晶界型和混合型三種。破裂口呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征。例如，在固定的拉伸應(yīng)力作用下，奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；黃銅在含氨蒸汽中容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；熬堿鍋的“堿脆”現(xiàn)象等都是典型的應(yīng)力腐蝕破裂。
c 晶間腐蝕，是指僅發(fā)生在金屬晶粒邊界或鄰近區(qū)域的一種腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕可使晶粒間的結(jié)合力大大削弱，嚴(yán)重時(shí)可使金屬的機(jī)械強(qiáng)度完全喪失，造成設(shè)備突然破壞，危險(xiǎn)性較大。晶間腐蝕的特點(diǎn)是金屬表面無(wú)明顯變化，但強(qiáng)度已經(jīng)降低，甚至完全喪失，而且失去金屬音響。通?？捎们脫艚饘俨牧系姆椒▉?lái)檢查，若無(wú)金屬音響和易碎裂，則可能存在晶間腐蝕。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金、鎂合金等都是晶間腐蝕敏感性較高的材料。不同的材料在不同的介質(zhì)中產(chǎn)生的晶間腐蝕的機(jī)理也不一樣。最常見的是奧氏體不銹鋼在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕。
d 縫隙腐蝕，是指在金屬與金屬，或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙（其寬度一般為0.025~0.1mm內(nèi)發(fā)生的金屬腐蝕?？p隙腐蝕是一種很普遍的腐蝕現(xiàn)象，幾乎所有的金屬材料都會(huì)發(fā)生。例如，法蘭連接面、螺母壓緊面、焊縫氣孔、銹層，以及沉積在金屬表面的泥砂、積垢、雜屑等，都會(huì)形成縫隙而使金屬發(fā)生縫隙腐蝕。
e 電偶腐蝕（亦稱接觸腐蝕），是指在同一介質(zhì)中，兩種不同腐蝕電位的金屬相互接觸，而引起電位較低的金屬在接觸部位發(fā)生局部腐蝕。這是常見的腐蝕現(xiàn)象。例如，碳鋼和黃銅在海水中互相接觸，由于這兩種金屬在海水中的腐蝕電位不同，它們之間會(huì)形成一個(gè)宏觀的電偶腐蝕電池，腐蝕電位較低的碳鋼成為陽(yáng)極而被腐蝕。
f 氫腐蝕，是指在生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)（包括腐蝕反應(yīng)）所產(chǎn)生的原子態(tài)氫，擴(kuò)散到金屬內(nèi)部而引起的各種破壞。主要有三種形態(tài)：第一是氫鼓泡，這是指原子態(tài)的氫分子不能擴(kuò)散，就會(huì)在空穴內(nèi)積累而形成巨大的內(nèi)壓，引起金屬表面鼓泡，甚至破裂，含有硫化物、砷化物和氰化物等有害雜質(zhì)，易產(chǎn)生此種形態(tài)；第二是氫脆，這是由于氫原子進(jìn)入金屬內(nèi)部后，使金屬晶格產(chǎn)生高度變形，從而降低了金屬的韌性和延性，引起金屬脆化；第三是氫蝕，這是由于高溫高壓下的氫原子進(jìn)入金屬內(nèi)部，與金屬中的一種組分或元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而引起金屬的破壞。
g 其他的局部腐蝕形式還有很多。例如，選擇性腐蝕、空泡腐蝕、腐蝕疲勞等。
（3）按腐蝕環(huán)境分類因?yàn)榻饘僭诟鞣N環(huán)境中都可能發(fā)生腐蝕，所以，金屬腐蝕又可以按腐蝕環(huán)境來(lái)進(jìn)行分類。如化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、高溫腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等。當(dāng)然，這種分類方法不十分嚴(yán)密，因?yàn)榇髿夂屯寥乐卸己懈鞣N化學(xué)介質(zhì)，而海水本身就是一種化學(xué)介質(zhì)。不過(guò)這種分類方法可以從宏觀環(huán)境因素去分析和認(rèn)識(shí)腐蝕的規(guī)律。
三、金屬腐蝕機(jī)理
金屬腐蝕破壞形式雖然多種多樣，但就其腐蝕過(guò)程的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，絕大部分都屬于電化學(xué)腐蝕的范疇，都可以用電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程來(lái)解釋。
由于金屬的電化學(xué)腐蝕是金屬和電解質(zhì)溶液互相作用的過(guò)程，金屬與電解質(zhì)的性質(zhì)與腐蝕過(guò)程有著密切的關(guān)系。所以，想要了解電化學(xué)腐蝕的機(jī)理，就需要了解金屬和電解質(zhì)溶液的一些電化學(xué)性質(zhì)，以及金屬和電解質(zhì)溶液界面上的特性。
?。ㄒ唬┙饘俸碗娊赓|(zhì)溶液的性質(zhì)
1. 金屬的電化學(xué)性質(zhì) 金屬原子是由原子核和核外電子組成。當(dāng)金屬的不同部位存在電位差時(shí)，其中的自由電子就會(huì)在電位差的作用下，由電位較低的部位向電位較高的部位運(yùn)動(dòng)，形成電流。所以，金屬的最大特性之一是它的導(dǎo)電性。金屬的另一個(gè)特性是：當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，金屬表面上帶正電荷的金屬陽(yáng)離子在溶液中的極性水分子的吸引下，會(huì)以水化金屬陽(yáng)離子的形式進(jìn)入溶液中，而在金屬表面留下相應(yīng)的帶負(fù)電荷的電子。通常將金屬與溶液接觸時(shí)發(fā)生的溶解現(xiàn)象稱為金屬的自動(dòng)溶解。金屬在電解質(zhì)溶液中的自動(dòng)溶解性能，是金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本原因之一。
2. 電解質(zhì)溶液的電化學(xué)性質(zhì) 所謂電解質(zhì)是指在溶解或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的物質(zhì)。如各種酸、堿、鹽等。將電解質(zhì)溶解于水中即成為電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液也是一種導(dǎo)體，能導(dǎo)電，這也是它的特性之一。但電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電原理與金屬不同。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)一般都是離子化合物，當(dāng)它們?nèi)芙庥谒袝r(shí)，就會(huì)部分或全部離解成帶正電荷的陽(yáng)離子和帶負(fù)電荷的陰離子。例如：
這些帶著不同電荷的離子在直流電場(chǎng)的作用下，發(fā)生定向移動(dòng)。帶正電荷的陽(yáng)離子移向陰極，并在陰極上獲得電子；帶負(fù)電荷的陰離子移向陽(yáng)極，并在陽(yáng)極上放出電子，因而形成了電流。所以，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電是依靠溶液中陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，并在電極上放電而實(shí)現(xiàn)的。電解質(zhì)的導(dǎo)電性，也是引起金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的重要原因之一。
?。ǘ┙饘倥c電解質(zhì)溶液界面上的特性
1. 雙電層如上所述，當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，金屬表面的部分離子會(huì)以水化金屬離子的狀態(tài)進(jìn)入電解質(zhì)溶液中，并在金屬表面留下相應(yīng)數(shù)量帶負(fù)電荷的電子。由于異電相吸的作用，進(jìn)入溶液中的金屬陽(yáng)離子被金屬表面帶負(fù)電荷的電子吸引在金屬與溶液的界面上，并有一部分金屬離子重新沉積在金屬表面上。這種金屬的沉積與溶解過(guò)程是可逆的，并建立起如下的動(dòng)態(tài)平衡：
由此而使金屬與溶液界面上形成了帶相反電荷的所謂“雙電層”。如圖1-1-1 所示。
圖1-1-1
表1-1-1
表1-1-1 對(duì)于研究金屬的腐蝕問(wèn)題是很有用的，可以很方便地根據(jù)表中金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位來(lái)粗略判斷金屬的腐蝕傾向。一般的規(guī)律是：金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位越低，越容易被腐蝕；當(dāng)兩種金屬互相接觸時(shí)，電位較低的金屬被腐蝕。例如，從表中查得鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.7V，銅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為=0.34V，鋅的電位比銅低得多。由此可以判斷，在相同條件下，鋅容易被腐蝕。當(dāng)它們相互接觸時(shí)，也是鋅被腐蝕。但是，應(yīng)當(dāng)指出，利用表1-1-1 來(lái)判斷金屬的腐蝕傾向是很粗略的，并且有一定的局限性，要特別注意金屬所處的條件和狀態(tài)。例如，從表中查得鋁的標(biāo)準(zhǔn)電極電位比鋅低，理論上鋁比鋅更容易被腐蝕，但實(shí)際上在很多情況下（如在大氣條件下），鋁比鋅更耐腐蝕。日常用的鋁鍋、飯盒等能使用十幾年而不壞，就是一個(gè)很好的例子。這是因?yàn)殇X是一種很活潑的金屬，它在大氣中能生成一層致密的、具有保護(hù)作用的氧化膜，所以，它在大氣中不容易被腐蝕。
