金属的化学腐蚀反应可分为两个步骤。第一步是氧化步骤,第二步是脱电子步骤。氧化过程释放自由电子,而脱电子过程是除去自由电子的过程。
阳离子可以进入溶液或与其他阴离子结合形成化合物。氧化过程必须与脱电子过程同时配合才能完成整个反应。
因此,只有通过电子去除步骤去除氧化步骤产生的自由电子,金属原子才能不断被腐蚀。实际的腐蚀过程是一个非常缓慢而相对均匀地在表面上失去金属原子的过程。在某些条件下,如果在一个区域形成阳极或阴极区域,可能会出现局部腐蚀不均匀,并形成可见的腐蚀坑。
钢铁不会很快被腐蚀,因为它的表面在水中会形成一层氧化保护层。由于铁容易被氧化形成氧化铁,所以不溶于水,容易沉积在金属表面,从而阻碍了进一步的腐蚀。这种现象称为腐蚀钝化。锆、铬、铝、不锈钢等金属在常温的水或空气中会形成很薄的保护层,有时甚至薄得肉眼无法分辨。由于这种薄保护层,这些金属在水或空气中具有良好的耐腐蚀性。
在腐蚀过程中伴随着电流的腐蚀称为电化学腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀是金属与周围电解液接触时,由于电流作用而引起的腐蚀。电化学腐蚀是非常普遍和普遍的。其腐蚀原理与原电池相同。金属中总会或多或少地含有一些杂质,不同的金属具有不同的电势,同一金属中的不同组分也具有不同的电势。当金属与导电溶液接触时,会产生电位差,导致溶液中出现电子流,从而先腐蚀电位低的金属。电化学腐蚀的表面形式有很多,可分为空气腐蚀、导电介质中的腐蚀和其他条件下的腐蚀。空气腐蚀,是指金属在潮湿空气中的腐蚀。导电介质中的腐蚀是指金属在雨中或各种酸、碱、盐水溶液中的腐蚀。其他条件下的腐蚀是指在潮湿的土壤中,由于各种腐蚀介质的长期腐蚀而对地下金属管道及构件造成的腐蚀破坏
通过分析材料腐蚀的基本原因,可将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀,又称直接溶解,通常是指将材料置于可溶性溶液环境中,直至材料耗尽(腐蚀)或溶液达到饱和点。其他条件,如高温和湿度,导致加速氧化材料,然后腐蚀。电化学腐蚀通常是指两种非均相金属或足以形成电位差的金属的两极形成阳极金属,在电解液连接的环境中由于金属离子的持续损失而被腐蚀的现象。在这两种类型的腐蚀中,电化学腐蚀更为重要且容易被忽视。
金属材料是现代社会广泛使用的工程材料,对人类文明和发展起着非常重要的作用。金属材料不仅用于工农业生产和科学研究,在日常生活中也随处可见。然而,金属材料容易与周围介质发生反应,导致金属腐蚀。金属一旦腐蚀,其性能将大大降低。如果设备上的金属部件被腐蚀,设备将无法工作,给人员带来经济等损失。因此,防止金属腐蚀是非常重要的。
防止金属腐蚀的方法有很多,包括以下几种:
首先,在制造金属零件的过程中,加入不易与周围介质发生反应的耐腐蚀材料。例如铬、镍、钛在空气中不易氧化,能产生致密的印刷PU膜,抗酸、碱、盐的腐蚀。加入铁或铜可以使金属制品具有优良的耐腐蚀性能。可用于金属粉末冶金。通过加入不同性能的金属粉末,灵活混合各种金属元素,可以得到耐腐蚀性能优异的金属零件。铁碳合金等金属材料也可进行防腐处理。
第二,采用涂布法防止腐蚀。涂布工艺包括三大类:涂布与喷涂、涂布与化学转化膜。在金属表面形成保护层,将金属与腐蚀介质的接触分开,以减少腐蚀。