腐蝕是一種材料與周圍的物質發生化學或電化學反應而導致解體的現象。無論是在我們的日常生活中,還是在工業生產中,金屬“生銹”隨處可見,從小到螺絲腐蝕,大到汽車、飛機、橋梁等的腐蝕。腐蝕不僅僅會造成經濟損失,甚至會導致安全事故,防腐的重要性不容小覷。
在基材的邊界層,首先會生成反應層。由于大氣中含有氧氣,反應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,可以初步防止進一步的腐蝕。
在反應層上,物質堆積在吸附層中。通常第一種是水,由于大多數金屬氧化物的兩性特征,它與一次氧化膜發生酸堿反應,在表面上形成了游離氫氧化物基團,其他活性物質也可嵌入其中。該層是化學吸附層,結合力強且難以再次溶解。化學吸附層緊跟著物理吸附層,物理吸附層的分子結合力較差,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,越耐腐蝕。也就是說,應在一次氧化膜(POF)形成和穩定的過程中開始腐蝕防護。根據金屬材料的不同,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),一次氧化膜穩定性較好。
生活中常見的腐蝕有多種不同的表現形式,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:金屬或結構件之間的縫隙會導致嚴重腐蝕,因為電解液通過毛細作用被保留,并可能產生較大的濃度差。通過設計的優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處于電解質中所產生的電化學腐蝕,其中一種金屬的腐蝕速度明顯加快。可通過選擇適當的材料或中斷材料之間的導電來防止。
4. 點蝕:點蝕會導致點狀、坑狀或針尖狀的坑。它通常由保護層的點狀損傷引起,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,這種腐蝕會使晶粒間的結合力大大削弱。嚴重的晶間腐蝕可使金屬失去強度和延展性,在正常載荷下碎裂,適當的熱處理是防止晶間腐蝕的前提。
6. 露點腐蝕:露點腐蝕是指飽和蒸汽因冷卻而凝結成液體對材料造成的腐蝕,低合金鋼、非合金鋼以及CrNi不銹鋼易被強烈侵蝕,必須由合適的防護層進行保護。
7. 應力腐蝕開裂:在腐蝕介質中,同時在機械應力下材料會形成裂紋,特別是在含氯和強堿溶液中,會導致CrNi奧氏體鋼內出現應力腐蝕開裂。