1.金属的腐蚀
金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化的过程,金属腐蚀一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀。
电化学腐蚀是金属的腐蚀中最普遍、也是最重要的一种类型。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀的最突出例子。在潮湿的空气中,钢铁表面会吸附一层薄薄的水膜。如果这层水膜呈较强酸性时,H+得电子析出氢气,这种电化学腐蚀称为析氢腐蚀;如果这层水膜呈弱酸性或中性时,能溶解较多氧气,此时O2得电子而析出OH—,这种电化学腐蚀称为吸氧腐蚀,是造成钢铁腐蚀的主要原因。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
发生条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性
正极反应 2H++2e—=H2↑ O2+4e—+2H2O=4OH—
负极反应 Fe—2e—=Fe2+ 2Fe—4e—=2Fe2+
溶液pH升高的极 正极 正极
其他反应 Fe2+ +OH—=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 +O2+2H2O= 4Fe(OH)3
2.金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组织结构,制成合金。
②在金属表面覆盖保护层。
③电化学保护法,即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
3.金属腐蚀快慢的判断方法
①在同一电解质溶液中:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀。
②对同一金属来说,强电解质>弱电解质>非电解质。
③活泼性不同的金属,活动性差别越大,腐蚀越快。
④对同一电解质,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快。
腐蚀发生的过程主要依化学反应和电化学反应两种方式来进行。例如:铁的腐蚀就化学反应的观点而言,其在大气中的氧化过程为:室温时
Fe+1/2
O2
+H2
Oà
2Fe(OH)2
氢氧化亚铁
2Fe(OH)2+1/2
O2
+H2
Oà
2Fe(OH)3
氢氧化铁(铁锈)
而以电化学反应式表示则为:
Fe+1/2
O2
+H2
O
àFe+2+2
OH-
à
2Fe(OH)3
氢氧化铁(铁锈)
际上,随环境的改变,各种影响腐蚀因素愈形复杂,它们会使得腐蚀的程度或是型态都跟着改变,并且增加腐蚀的严重性。例如:大气中原有水份和尘埃,足以影响腐蚀的程度,然而随着工业化程度的增加之外,还加入了各种气体和化合物,像是二氧化硫SiO2、硫化氢H2S等,加上本省海岛地形含有充足的盐份,经由电化学反应,这些物质更助长了材料的腐蚀。再如:铁置于高温环境中,其腐蚀型态不同于常温下的反应,而是直接与氧结合,
形成Fe2O3
(氧化铁)、FeO(氧化亚铁)、Fe3O4(四氧化三铁)等氧化物。除了大气之外,土壤、溶液、酸碱度、散乱电流等,也都是影响腐蚀的环境因素。在其它因素方面,如:制品的材料成份、热处理效应、加工效应也在在影响腐蚀的结果。