腐蝕是一種材料與周圍的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致解體的現(xiàn)象。無論是在我們的日常生活中,還是在工業(yè)生產(chǎn)中,金屬“生銹”隨處可見,從小到螺絲腐蝕,大到汽車、飛機(jī)、橋梁等的腐蝕。腐蝕不僅僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失,甚至?xí)?dǎo)致安全事故,防腐的重要性不容小覷。
在基材的邊界層,首先會(huì)生成反應(yīng)層。由于大氣中含有氧氣,反應(yīng)層通常以氧化物的形式存在,因此也稱為一次氧化膜(POF)。這層膜通常較薄,可以初步防止進(jìn)一步的腐蝕。
在反應(yīng)層上,物質(zhì)堆積在吸附層中。通常第一種是水,由于大多數(shù)金屬氧化物的兩性特征,它與一次氧化膜發(fā)生酸堿反應(yīng),在表面上形成了游離氫氧化物基團(tuán),其他活性物質(zhì)也可嵌入其中。該層是化學(xué)吸附層,結(jié)合力強(qiáng)且難以再次溶解。化學(xué)吸附層緊跟著物理吸附層,物理吸附層的分子結(jié)合力較差,容易被取代。
一次氧化膜是抗腐蝕最重要的一層,該層膜越厚、附著力越強(qiáng),越耐腐蝕。也就是說,應(yīng)在一次氧化膜(POF)形成和穩(wěn)定的過程中開始腐蝕防護(hù)。根據(jù)金屬材料的不同,需要使用助劑(如表面活性劑、氧化還原劑)。腐蝕通常從一次氧化膜的分解開始,這在非合金鋼材料中極易發(fā)生,但在不銹鋼中,由于含有合金成分(尤其是鉻),一次氧化膜穩(wěn)定性較好。
生活中常見的腐蝕有多種不同的表現(xiàn)形式,我們一起來看看以下七種重要的腐蝕類型。
1. 侵蝕腐蝕:金屬受到的侵蝕幾乎與表面平行。它是最常見的腐蝕形式,通常是由水或污濁空氣引起。
2. 縫隙腐蝕:金屬或結(jié)構(gòu)件之間的縫隙會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕,因?yàn)殡娊庖和ㄟ^毛細(xì)作用被保留,并可能產(chǎn)生較大的濃度差。通過設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施可以有效地防止這種情況。
3. 接觸腐蝕:兩種不同的金屬相互接觸而同時(shí)處于電解質(zhì)中所產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕,其中一種金屬的腐蝕速度明顯加快。可通過選擇適當(dāng)?shù)牟牧匣蛑袛嗖牧现g的導(dǎo)電來防止。
4. 點(diǎn)蝕:點(diǎn)蝕會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)狀、坑狀或針尖狀的坑。它通常由保護(hù)層的點(diǎn)狀損傷引起,例如涂層中的孔隙或鈍化層上的氯化物侵蝕。
5. 晶間腐蝕:主要是鐵素體Cr和CrNi奧氏體鋼中的晶界受到侵蝕,這種腐蝕會(huì)使晶粒間的結(jié)合力大大削弱。嚴(yán)重的晶間腐蝕可使金屬失去強(qiáng)度和延展性,在正常載荷下碎裂,適當(dāng)?shù)臒崽幚硎欠乐咕чg腐蝕的前提。
6. 露點(diǎn)腐蝕:露點(diǎn)腐蝕是指飽和蒸汽因冷卻而凝結(jié)成液體對材料造成的腐蝕,低合金鋼、非合金鋼以及CrNi不銹鋼易被強(qiáng)烈侵蝕,必須由合適的防護(hù)層進(jìn)行保護(hù)。
7. 應(yīng)力腐蝕開裂:在腐蝕介質(zhì)中,同時(shí)在機(jī)械應(yīng)力下材料會(huì)形成裂紋,特別是在含氯和強(qiáng)堿溶液中,會(huì)導(dǎo)致CrNi奧氏體鋼內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂。