二、腐蚀定义和本质
1.什么是腐蚀
腐蚀Comsion来自拉丁文“Corrode”,意为“损坏”、“腐烂”。日常生活所见到的铁生锈就是铁及铁基合金生成水合氧化铁为主的腐蚀。腐蚀最初只局限于金属材料。H H·Hhlig在《腐蚀科学与腐蚀工程一腐蚀科学与腐蚀工程导论》一书中指出,腐蚀是金属和周围环境起化学或电化学反应而导致的破坏性侵蚀。国际标准化组织ISO 6044——1999和我国国标GB/T10123将腐蚀定义为“金属和环境问的物理一化学相互作用,其结果是使金属性能发生变化,导致金属、环境及其构成的技术体系功能受到损伤”。
狭义的腐蚀只是指金属的腐蚀,然而随着时代进步和科技发展,金属之外其他材料,如非金属材料、高分子材料和复合材料等应用越来越广泛,这些材料在使用过程中同样会因环境作用发生功能损伤现象。广义的腐蚀包含所有的天然材料和人造材料,因此腐蚀的广义定义是“材料和环境发生化学或电化学作用而导致材料功能损伤的现象”。
这个定义明确指出了金属腐蚀是包括金属材料和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系。这个反应包括化学反应、电化学反应以及物理溶解作用等。金属要发生腐蚀必须有外部介质的作用,而且这种作用发生在金属与介质接触的界面上,不包括因单纯机械作用引起的金属磨损破坏。这个定义包含以下几个含义:
(1)腐蚀研究着眼点在材料。腐蚀既导致材料损伤,又造成环境破坏。例如,食品或酒类生产、储运过程的容器材料,因腐蚀造成容器壁厚减薄、强度降低,但同时也可能导致食品或酒类受腐蚀产物污染而品质恶化。后者虽因腐蚀引起,但介质环境的变化一般称为污染,而不称为腐蚀。
(2)腐蚀是一种材料和环境间的反应,大多数是电化学反应,这是腐蚀和摩擦现象的分界线。实际条件下腐蚀和磨损往往密不可分、同时发生。强调化学或电化学作用时称为腐蚀,强调力学或机械作用时则称为摩擦磨损。如两者作用相当,习惯上称为腐蚀磨损或磨损腐蚀,它们不仅包含腐蚀及磨损作用,还会产生复杂交互作用。这些在讨论实际腐蚀体系时再展开讨论。根据习惯,部分化学反应及少数物理过程也被当作腐蚀。如,铝在非电解质CCl2中的腐蚀属于纯化学反应;金属在某些高温溶盐或液态金属中的腐蚀属于纯物理溶解等,如合金在液态金属中的物理熔解(存放熔解锌的钢容器,铁在高温下被液态锌熔解,使容器壁变薄)。现代的金属腐蚀理论主要以电化学腐蚀(即以电化学反应为特征的腐蚀)为对象。
(3)腐蚀是材料的损伤。宏观上可表现为材料质量流失、强度等性质退化等;微观上可表现为材料相、价态或组织改变,主要靠这些变化来发现腐蚀或评价腐蚀程度。腐蚀一般指材料坏的变化,强化过程或好的变化习惯不称为腐蚀,如钢铁在一定气氛中热处理、材料表面三束(粒子束、电子束、激光束)改性等过程。这层含义有时比较含糊,例如,铝、不锈钢材料表面氧化;半导体硅片蚀刻等,虽称为腐蚀,但其后果是我们希望的。
展开