腐蝕與防護

腐蝕與防護

摘要：材料在和周圍介質接觸過程中，發生物理、化學或電化學反應等而使材

料遭受破壞或性能惡化的過程稱作腐蝕。金屬腐蝕對人類社會產生巨大的危

害，對金屬材料的腐蝕進行防護是十分必要的。文章介紹了金屬腐蝕的危害和

分類，對金屬腐蝕防護的方法和重要性進行了詳細的闡述。

關鍵詞:金屬；危害；腐蝕；防護

1.引言

老房木板上的生銹的鐵釘、鐵護欄的生銹、錫罐頭蓋的生銹、鋼筋的銹

蝕、輪船設備的銹蝕、腐蝕的自來水管道流出黃色的水、輸油輸氣管道、開水

管道、大雁塔廣場上銅雕塑上的銅綠、秦始皇的銅車馬、兵馬俑、銀首飾的變

色、塑料的硬脆、橡膠輪胎的老化、古籍紙質的發黃變脆、絲綢的化絲、朽

木、涂料的褪色、脫落、牙齒的壞爛、石頭的風化等等都是一種腐蝕現象。其

中腐蝕包括非金屬腐蝕與金屬腐蝕。

金屬材料的腐蝕，是指金屬材料和周圍介質接觸時發生化學或電化學作用

而引起的一種破壞現象。對于金屬而言，在自然界大多是以金屬化合物的形態

存在。從熱力學的觀點來看，除了少數貴金屬(如金、鉑等)外，各種金屬都有

轉變成離子的趨勢。因此，金屬元素比它們的化合物具有更高的自由能，必然

有自發地轉回到熱力學上更穩定的自然形態——氧化物的趨勢，所以說金屬腐

蝕是自發的普遍存在的一種現象，是不可避免的。

金屬腐蝕給生產生活帶來很多不便，造成了巨大的經濟損失。全世界每年

因為金屬腐蝕造成的直接經濟損失約達7000億美元，是地震、水災、臺風等自

然災害造成損失總和的6倍。我國因金屬腐蝕造成的損失占國民生產總值(GNP)

的4%左右，鋼鐵因腐蝕而報廢的數量約占鋼鐵當年產量的25%-30%。這些數據

只是與腐蝕有關的直接損失數據，間接損失數據有時是難以統計的，甚至是一

個驚人的數字。

目前腐蝕問題成為阻礙高新技術發展和國民經濟持續發展的重要制約因

素，這樣研究金屬的腐蝕與防護便顯得非常的重要，本報告主要綜合講述了金

屬的電化學腐蝕的基本原理和分類，以及討論了有關現實生產生活中具體的防

護措施，以更好的指導現實實踐。

2腐蝕的定義與特性

2.1腐蝕的定義

材料在和周圍介質接觸過程中，發生物理、化學或電化學反應等而使材料

遭受破壞或性能惡化的過程稱作腐蝕。廣義的腐蝕指材料與環境間發生的化學

或電化學相互作用而導致材料功能受到損傷的現象。狹義的腐蝕是指金屬與環

境間的物理-化學相互作用，使金屬性能發生變化，導致金屬，環境及其構成系

功能受到損傷的現象。

出于物理原因造成的破壞不稱為腐蝕，而稱為磨損或磨耗等等。但實際情

況下腐蝕和物理損傷是伴隨發生的，物理損傷更是加速了腐蝕的進度。腐蝕現

象非常普遍，但卻非常復雜。

由此而誕生的腐蝕科學是一門高度交叉性的綜合學科，涉及化學、電化

學、物議論文模板 理學、材料學、表面科學、工程力學、冶金學、生物學等多個學科，它

也將隨著這些學科的發展而不斷發展前進。近年來，腐蝕科學的基礎理論研究

和應用研究都取得了長足的發展，創造出了巨大的經濟效益和社會效益。

2.2腐蝕的特性

①普遍性和廣泛性：腐蝕無處不在。天上地下、陸上水下；金屬、非金屬。

航天器的生物腐蝕、大氣腐蝕；輪船、航空母艦的海水腐蝕。

②持續性：腐蝕無時不在。腐蝕的發生是一個持續、累積過程。有可能在無

任何征兆條件下突然發生破壞。不是不爆，時候未到！腐蝕在我們身邊每時每

刻悄悄地發生著，它吞噬著人們的勞動成果，改變了歷史的原貌。《悄悄進行

的破壞——金屬腐蝕》曹楚南院士的科普著作。

③非線性：腐蝕的速度并非總是線性過程，會隨外界條件的變化而變化。

④自發性：腐蝕的發生完全是一個自發過程，就像水向低處流一樣。我們控

制腐蝕就像要阻止水向低處流。從化學的角度來說就是從不穩定態向穩定態轉

化的過程。金屬的腐蝕是金屬提純的逆向過程。危害性和嚴重性：很大。

⑤危害性：腐蝕會影響設備的使用壽命，嚴重的會危及設備安全及人身安

全，因而不可等閑視之。腐蝕造怎么做南瓜餅 成的直接損失，如人員的傷亡、設備的破壞、

裝置的損毀等造成直接的經濟損失，大家是有目共睹的。但更為重要的是，腐

蝕所造成的相關間接損失也非常驚人。如一個電廠由于腐蝕而導致突然停電，

將導致大批的工廠的巨大損失。橋梁、壓力容器、鍋爐、貯有劇毒、放射性物

質的金屬容器、貯存核廢料的金屬容器等。腐蝕→停車停產→該廠經濟損失→

連鎖反應→其他相關廠經濟損失→國內的經濟損失→國際的經濟損失→總的經

濟損失。

⑥復雜性：腐蝕過程是一個非常復雜的物理、化學過程，涉及化學、電化

學、物理學、材料學、表面科學、工程力學、冶金學、生物學等多個學科。現

在盡管取得了長足的進步，但還有相當一部分仍舊不明了，還只能靠經驗、事

后總結。

⑦腐蝕的可利用性：集成電路板工業、玻璃雕刻、干電池放電等。（任何事

物都有兩面性）

3腐蝕的分類與危害

3.1腐蝕的分類

腐蝕按材料從大的方面分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕。

由于金屬材料具有較高的機械強度、可塑性、良好的導熱性、導電性以及

加工成型性等優點，所以在工程材料中得到廣泛應用。

按機理分:①化學腐蝕特征：發生化學反應，無腐蝕電流。如金屬和周圍

介質如：酸、堿、鹽、O

2

、SO

2

、CO

2

、水蒸氣等直接接觸而引起的腐蝕、金屬在

高溫下形成的氧化皮等。

②電化學腐蝕特征：發生電化學反應，有腐蝕電流。如干電池對外供電。

實際腐蝕過程絕大多數為電化學腐蝕。

按破壞形式分：①全面腐蝕（均勻腐蝕）：腐蝕在金屬表面全面展開。如

純金屬在強電解液里的腐蝕。一般，全面腐蝕，開始時腐蝕速率較大。一般，

全面腐蝕的危害性較局部腐蝕小，而且可以事先預測。如衛星接收天線鍋、暴

露在大氣中的金屬管線等。

②局部腐蝕：腐蝕只集中在金屬表面的局部區域，其它部分腐蝕很輕微或

幾乎沒有。局部腐蝕的類型很多，如電偶腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、選擇性腐

蝕、應力腐蝕、磨蝕、晶間腐蝕、氫損傷等。局部腐蝕的危害較大，應引起足

夠的重視。

按腐蝕環境分：①大廣東粥 氣腐蝕：金屬在大氣及任何潮濕性氣體中發生的腐蝕。

最為普遍。

②電解質溶液腐蝕：酸、堿、鹽。污水處理系統中的腐蝕。

③海水腐蝕：本質還是電解質溶液腐蝕，但是一大類特定類型。海洋工程、

海上石油鉆采平臺、設備、艦船、潛艇、航空母艦、海水換熱器等都會遭到海

水腐蝕。

④非電解質溶液溶液腐蝕：金屬在不導電的溶液中的腐蝕，如金屬在有機液

體如酒精、石油中的腐蝕；鋁在CCl4、CHCl3、C2H5OH中的腐蝕；Mg、Ti在

CH3OH中的腐蝕。

⑤土壤腐蝕：供水、供氣、供油、供熱管網、設備的地埋部分。

⑥生物腐蝕：硫酸鹽還原菌SRB、腐生菌等對油氣管道的生物腐蝕。

⑦其它環境下的腐蝕：如高溫（＞100℃）、高壓、熔融電解質溶液等。高

溫氣體腐蝕、發動機、火箭高溫廢氣腐蝕。

3.2腐蝕的危害

金屬腐蝕的危害：金屬腐蝕的危害首先在于腐蝕造成了巨大的經濟損失。

這種損失可分為直接損失和間接損失。直接損失包括材料的損耗、設備的失

效、能源的消耗以及為防止腐蝕所采取的涂層保護、電化學保護、選用耐蝕材

料等的費用。由于腐蝕,使大量有用材料變為廢料,估計全世界每年因腐蝕報廢

的鋼鐵設備約為其年產量的30%,造成地球上的有限資源日益枯竭.全世界

每90s就有1t鋼被腐蝕成鐵銹,而煉制1t鋼所需的能源可供一個家庭使用3數學專業排名 個

月,因此,腐蝕造成了對自然資源的極大浪費。因腐蝕而造成的間接損失往往比

直接損失更大,甚至難以估計。這些損失包括因腐蝕引起的停工停產,產品質量

下降,大量有用有毒物質的泄漏、爆炸,以及大規模的環境污染等。一些腐蝕破

壞事故還造成了人員傷亡,直接威脅著人民群眾的生命安全。

4腐蝕的防護

金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質，把被保護金屬與腐蝕介

質隔開，或對金屬進行表面處理，改善腐蝕環境以及電化學保護等。

(1)改善金屬的本質

根據不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元

素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不

銹鋼可以增強防腐蝕能力

(2)形成保護層

在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質隔開，是防止金

屬腐蝕的有效方法。工業上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩

大類。它們是用化學方法，物理方法和電化學方法實現的。

①金屬的磷化處理

鋼鐵制品去油、除銹后，放入特定組成的磷酸鹽溶液中浸泡，即可在金屬表

面形成一層不溶于水的磷酸鹽薄膜，這種過程叫做磷化處理。磷化膜呈暗灰色

至黑灰色，厚度一般為5，在大氣中有較好的耐蝕性。膜是微孔結構，對油漆

等的吸附能力強，如用作油漆底層，耐腐蝕性可進一步提高。

②金屬的氧化處理

將鋼鐵制品加到NaOH和NaNO2的混合溶液中，加熱處理，其表面即可形成

一層厚度約為0.5m～1.5m的藍色氧化膜(主要成分為Fe3O4)，以達到鋼

鐵防腐蝕的目的，此過程稱為發藍處理，簡稱發藍。這種氧化膜具有較大的彈

性和潤滑性，不影響零件的精度。故精密儀器和光學儀器的部件，彈簧鋼、薄

鋼片、細鋼絲等常用發藍處理。

③非金屬涂層

用非金屬物質如油漆、塑料、搪瓷、礦物性油脂等涂覆在金屬表面上形成

保護層，稱為非金屬涂層，也可達到防腐蝕的目的。例如，船身、車廂、水桶

等常涂油漆，汽車外殼常噴漆，槍炮、機器常涂礦物性油脂等。用塑料(如聚乙

烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)噴涂金屬表面，比噴漆效果更佳。塑料這種覆蓋層致

密光潔、色澤艷麗，兼具防蝕與裝飾的雙重功能。

④金屬保護層

它是以一種金屬鍍在被保護的另一種金屬制品表面上所形成的保護鍍層。前

一金屬常稱為鍍層金屬。金屬鍍層的形成，除電鍍、化學鍍外，還有熱浸鍍、

熱噴鍍、滲鍍、真空鍍等方法。

(3)改善腐蝕環境

改善環境對減少和防止腐蝕有重要意義。如減少腐蝕介質的濃度，除去介

質中的氧，控制環境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在

腐蝕介質中添加能降低腐蝕速率的物質(稱緩蝕劑)來減少和防止金屬啟示近義詞 腐蝕。

(4)電化學保護法

電化學保護法是根據電化學原理在金屬設備上采取措施，使之成為腐蝕電

池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。

①犧牲陽極保護法

犧牲陽極保護法是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或合金做陽極，固定

在被保護金屬上，形成腐蝕電池，被保護金屬作為陰極而得到保護。

犧牲陽極一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。此法常用于保護海輪外殼，海水

中的各種金屬設備、構件和防止巨型設備(如貯油罐)以及石油管路的腐蝕。

②外加電流法

將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰

極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及

河水中金屬設備的腐蝕。

金屬的腐蝕雖然對生產帶來很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產服務，

發展為腐蝕加工技術。例如，在電子工業上，廣泛采用印刷電路。其制作方法

及原理是用照相復印的方法將線路印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保

護的銅用三氯化鐵溶液腐蝕，就可以得到線條清晰的印刷電路板。三氯化鐵腐

蝕銅的反應如下：2重返狼群電影 FeCl

3

+Cu==2FeCl

2

+CuCl

2

此外，還有電化學刻蝕芋頭糖水 、等離子體刻蝕新技術，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化

學刻蝕的方法更好，分辨率更高。

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