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金属的腐蚀 孙雪梅 资环采2 你知道吗？ 前苏联科学院通讯院士阿基莫夫曾做过估计：每年被腐蚀破坏掉的钢材为钢材年产量的十分之一 20世纪中叶美国著名科学家尤立格在《腐蚀手册》中提到，美国每年因金属腐蚀而造成的经济损失为55亿美元 金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4% ——《悄悄进行的破坏》曹楚南 舰艇钢板的腐蚀会影响其舰艇的续航距离，由于舰艇返修的时间间隔缩短而减少了它的有效服役时间 金属腐蚀的定义 我们可以给金属腐蚀下一个如下的定义：金属材料由于受到周围介质的作用而发生状态的变化，转变成新相从而遭受的破坏，称为金属腐蚀 ——《悄悄进行的破坏》 曹楚南 思考:1)为什么不说是由于周围介质作用而遭受破坏呢？一般我们将物质变化分为物理变化和化学变化，如金属材料由于受到流动介质的冲刷或与其他物体的摩擦而被破坏就算不上是金属腐蚀 2）那为什么不说是由于周围介质的化学作用而遭受的破坏呢？因为有一种金属腐蚀过程不是化学反应过程，金属材料与液态金属相互溶解而形成合金失去原有强度的过程也是金属腐蚀，此时，遭受腐蚀破坏的金属价态并未改变，但其状态却改变了：从原来的单质转变成为与液态金属的合金状态，即新相。 金属腐蚀分类 按照反应的机理特性，金属腐蚀可分为 1化学腐蚀 化学腐蚀是指氧化剂和金属表面接触，发生化学反应导致的腐蚀。 2生物腐蚀 生物腐蚀是指由各种微生物的生命活动引起的腐蚀。 3电化学腐蚀 电化学腐蚀是指发生电化学反应导致的腐蚀。电化学腐蚀是最普遍和最严重的腐蚀，因此研究电化学腐蚀具有重要意义 氧浓差腐蚀原理 以生活为例，停用的锅炉上会有一圈水渍，由于水的表层接触大气，溶解氧的浓度大，而较深层溶解氧的浓度相对地较小，这就在同一金属表面出现不同的电极电位，氧浓度大的区域电位高，为阴极，氧浓度小的区域电位低，为阳极，从而造成腐蚀，这就是通常所说的水线腐蚀。因为水线腐蚀是由氧浓度差引起的，所以把这类腐蚀称为氧浓差腐蚀。 钢筋腐蚀的过程 钢筋的腐蚀过程有两种，一种是电极反应交换电流引起的腐蚀。钢铁在酸性溶液中的溶解属于此类。另外一种是扩散速度控制的腐蚀过程。混凝土中钢筋的腐蚀大多数属于这种腐蚀。在中性和碱性的介质中，H+ 离子的浓度很小，溶解过程的共轭阴极反应往往不是氢的析出反应，而是溶解在溶液中的氧的还原反应。在这种情况下，铁的自溶解速度完全受氧的极限扩散速度控制，因此在同一介质中，不同的金属几乎有相同的自溶解速度。不同种类的构件在海水中的腐蚀速度大致相同，其原因就在这里。它们都是受氧的极限扩散速度所控制。搅拌能减少扩散层的厚度，加快氧的供应，提高氧的极限电流，因此钢铁在流动的含氧介质中腐蚀速度较快。另外，一般较长的钢筋处在含氧量不同的介质中所引起的腐蚀，成为充气不均所引起的腐蚀。这种腐蚀的结果使含氧量较多的介质中腐蚀的速度减慢，含氧量小的介质中腐蚀速度增加，所以铁在充气小的部分会产生较大的腐蚀 * * * 经济与腐蚀 不能避免的金属腐蚀 金属腐蚀的定义 金属腐蚀的分类 电化学腐蚀 氧浓差腐蚀 钢筋混凝土的腐蚀 金属腐蚀的发展 我们能阻止金属腐蚀的发生么？ 答案是否定的，根据热力学第二定律，常温常压下，?G0，系统能够自发由始态变为终态。以金属铁的腐蚀为例，其吉布斯能降低，因而是自发进行的，那就是说，金属状态的铁在空气中是不稳定的，它会自发的与空气中的氧发生腐蚀反应，转变为氧化态，这是铁的腐蚀现象不可避免的根本原因。 以此推广，正是由于热力学第二定律这只看不见的手，使得金属腐蚀现象不会完全消失 金属腐蚀又可按腐蚀环境分为： 化学介质腐蚀、大气腐蚀、高温腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀等等。这种方法不十分严密，但可以帮助我们从宏观的环境因素去分析和认识腐蚀的规律。 根据腐蚀破坏的形式，将金属腐蚀分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类。 金属的全面腐蚀亦称均匀腐蚀，是指腐蚀作用以基本相同的速度在整个金属表面同时进行。金属的局部腐蚀是指腐蚀作用仅发生在金属的某一局部区域，而其他部位基本没有发生腐蚀；或者是金属某一部位的腐蚀速度比其他部位的腐蚀速度快得多，显示了局部腐蚀破坏的痕迹。 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。 我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层