在某种适当的环境下，不论经由化学或是电化学的反应方式而发生腐蚀，也是自然的现象，而防治腐蚀的积极意义则是在提供材料更长的使用寿命。
在日常生活中，就有许多足以产生电化学反应的环境，例如：不同金属本来就具有不同的电位，如果环境中存在某些溶液，可能就会提供构成回路的条件，而发生电化学腐蚀。此外例如：高温、酸碱等环境因素，也会加速电化学反应的进行，因而增加腐蚀破坏的程度。
在机械结构使用上，材料的选择不当，对腐蚀因素的认识不够，也是助长结构腐蚀的基本因素。因此探讨防蚀工程，必须要了解化学和冶金学的基本常识，并且注意防治。
腐蚀通常是经由一段时间酝酿，当损害的现象较为显著时，才会引起人们的注意，而到破坏造成时，结果却往往非常严重。据估计，在美国每一年因为腐蚀所造成的直接损失，就约占国民生产总值的4 %，达数百亿美元之谱。在国内，除了桥梁、建筑等公共工程因腐蚀致使用寿命降低，近年来在航空器及其它方面，因腐蚀产生安全的危害、资源、环境的损失，也无法估计，丝毫不逊于其它破坏所造成的损失。因此，对于材料的腐蚀机构及防制腐蚀的方法的研究，尤其必须特别重视。
事实上，除了金属材料会受到腐蚀之外，其它材料也会发生腐蚀，例如：塑料、陶瓷材料的化学溶解(chemical dissolution)等，但本章中所讨论的腐蚀，主要仍以金属为范围，就各种腐蚀发生的成因、腐蚀形式、金属钝化等说明，并提出腐蚀的防治之道。
1-2腐蚀的意义
自然界中绝大多数的物质，都有变成氧化物或是形成稳定化合物的倾向，除了金、铂等贵金属外，自然界中甚少有单纯金属存在。因此当我们由矿石或是氧化物中提炼完成所需的工程材料，例如：铁、铜、铝时，它们就开始有了回归稳定的趋势，在环境许可下，它们会再度变为金属化合物，这种现象可说是发生腐蚀的基本原因。这些环境的因素，例如：水份、高温，或是酸、碱等化学物质的诱导等，都可能引起金属的腐蚀，如图1所示。
图1矿石 钢料 腐蚀 说明了腐蚀发生的基本原因
分析材料发生腐蚀的基本原因，主要可以区分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。化学腐蚀（chemical corrosion）又称为直接溶解(dissolution)，通常是指材料置于一种可以溶解的溶液环境中，直到材料全部耗尽(腐蚀)或是溶液达到饱和点。其它诸如高温、湿度等情况，使材料因加速产生氧化作用进而腐蚀也属之。电化学腐蚀通常是指两种异质金属或金属中足以构成电位差的两极，在一种电解质(electropte)相连的环境中，形成阳极金属持续失去金属离子而被腐蚀的现象称之。在这两类的腐蚀中，又以电化学腐蚀较为重要，也较容易被忽视。
1-2-1化学腐蚀
在自然界中，物质会溶解于特定的溶液中是熟知的现象，例如：糖、盐会溶解于水中，或是许多金属或非金属会溶解于盐酸。有时我们也利用这些特性于制造方法，例如：利用氯化铁来蚀刻铜艺术品或电路板。但在工程材料的使用上，绝大多数的考虑仍是在防治腐蚀方面。
在一般金属中，溶液最易侵蚀的位置是晶粒与晶粒接合之处，也就是晶界，然后持续成长，化学腐蚀有时也随环境或是化合物的形成而变化，也可能伴随电化学腐蚀而来，当然如果是这样的情形，整个腐蚀现象就会变得较复杂。
1．选择性滤除
有些金属合金材料在特殊环境下，其中的一种或多种元素容易被选择性的滤除（leach）或称腐蚀，而变成多孔性的残留物，因而降低了材料的机械性质，这种现象称为选择性滤除。这样的现象，与金属的本质有关，如黄铜中所含的锌在高温下会被盐类的水溶液所溶解，产生脱锌(dezincification)的局部腐蚀现象，而缺少锌的位置，将使得黄铜变成多孔性结构而变成很脆弱。
2．石墨化腐蚀
石墨化腐蚀是另一种类似选择性腐蚀的例子，灰铸铁的是片状石墨交错在铁基地的组织，如果置于水中或是土壤中，铁将较具阳极性而石墨将较具阴极性，因此铁的部份将被腐蚀，而形成多孔性的外观，因此灰铸铁制成的管线，必须有积极的防蚀措施，如果埋设不当，容易发生泄漏甚至爆炸的事件。
化学腐蚀的防治极为困难，将材料覆层是一种方法，避免材料与溶液（尤其是易起作用的酸碱溶液）接触，也是另一种解决的方式。如果一定必须在溶液的环境中使用，必须考虑选择能抵抗化学腐蚀的材料。例如：为了抑制黄铜脱锌的现象，我们可以在含锌量15%以上的黄铜中，添加1%左右的锡Sb，以抵抗这种腐蚀并增加强度。这类的含锡黄铜包括：海军黄铜(naval brass)、海将黄铜(admiralty metal)等都属之。
1-2-2电化学腐蚀
电化学腐蚀是最重要的腐蚀因素，因为大多数的金属腐蚀的起因，都可说是一种电化学反应。这里所说的电化学反应是指在相同或不同金属物体中，由于各种因素使得某些部位产生了局部的阳极反应 (Anoic Reaction) ， 让金属失去一个或多个电子，变成金属阳离子，亦即发生阳极氧化作用；而在同时，另一地点也会产生阴极反应 (Cathodic Reaction)，获得多出的电子，使得阴极形成还原作用，而构成一个电池效应的现象。这种电池效应使得阳极金属造成消溶腐蚀，称之为电化学腐蚀（Electro-chemical corrosion）。
电化学腐蚀反应，其实与电镀（electroplating）的作用原理相似，也就是阳极失去金属（可以视为如腐蚀的现象）而阴极则覆层金属（可以视为如电镀的现象），只是腐蚀现象发生时，阴极反应通常不会发生电镀效应，其还原反应多生成气体、液体或固体。
电化学反应的观点，可以说是腐蚀现象里最重要的部分，而且大部分的腐蚀现象都可以发现这样的反应；在电化学反应里，它将失去电子的一方称为阳极（anode），而获得电子的一方称为阴极（cathode），当两极之间具有一低电阻的导电通路时，阳极金属就会发生腐蚀。
两种不同金属就容易发生这种现象，这其中一种金属会较容易失去电子（阳极），而另一种金属则较容易获得电子（阴极），透过适当的通路，其结果是使得阳极金属陆续解离形成金属离子。这些金属离子，若不是被周围的电解质吸收，就是与非金属离子结合而形成一层表面的沉积层，因此阳极金属逐渐失去（被腐蚀），反之，阴极金属则因此受到保护。 文 / 3d3d_06
转载请注明出处。
相关文章
精彩导读
热门资讯
关注我们
