合(he)金(jin)(jin),從外表(biao)看,是一座五顏六(liu)色的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)“大(da)(da)廈”,因為砌(qi)成“大(da)(da)廈”的(de)(de)(de)“磚(zhuan)”是各(ge)色各(ge)樣的(de)(de)(de)。更重要的(de)(de)(de)是,各(ge)色各(ge)樣的(de)(de)(de)“磚(zhuan)”,砌(qi)到“大(da)(da)廈”上(shang)以后,把(ba)它(ta)們的(de)(de)(de)特(te)性也(ye)帶進“大(da)(da)廈”里,能(neng)夠(gou)顯著地改變金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)“大(da)(da)廈”的(de)(de)(de)結構和(he)性能(neng):砌(qi)上(shang)“耐火磚(zhuan)”-鎢(wu),金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)“大(da)(da)廈”就不(bu)怕烈火燒;砌(qi)上(shang)“耐酸磚(zhuan)”-鉻,“金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)大(da)(da)廈”就不(bu)怕酸腐蝕。
把金屬(shu)制成合金,有時(shi)簡直(zhi)會(hui)變個樣兒,就像因缺(que)乏某(mou)種維生(sheng)素而弱不經風的人(ren),只要體內(nei)補充了這(zhe)種維生(sheng)素,很快就會(hui)身強體壯起來。為了防止金屬(shu)的腐蝕(shi)衰亡,我(wo)們也可根據需(xu)要“對(dui)癥下藥”,給金屬(shu)“注射”上某(mou)些合金元素,以增強抵抗(kang)腐蝕(shi)的能(neng)力,這(zhe)就是合金法。
前面(mian)介紹的(de)(de)各種防腐(fu)方法,都(dou)是(shi)著眼于改(gai)變(bian)金屬(shu)(shu)所處(chu)的(de)(de)環境(jing),使(shi)金屬(shu)(shu)不具備生銹的(de)(de)條件,即從外因(yin)上(shang)避免或減緩了金屬(shu)(shu)的(de)(de)腐(fu)蝕。而合金法是(shi)從內因(yin)上(shang)考慮,改(gai)變(bian)金屬(shu)(shu)制品本身的(de)(de)組成和結構,提高金屬(shu)(shu)的(de)(de)素質,使(shi)它(ta)能(neng)“拒腐(fu)蝕、永不變(bian)”。
要(yao)使(shi)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)抗腐蝕性能(neng)增強,通常是(shi)向(xiang)(xiang)合(he)金(jin)(jin)(jin)中加(jia)入(ru)比較(jiao)穩定的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(例如向(xiang)(xiang)銅中加(jia)入(ru)金(jin)(jin)(jin)),或(huo)加(jia)入(ru)較(jiao)易(yi)鈍化的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(例如向(xiang)(xiang)鋼鐵中加(jia)入(ru)鉻),以及加(jia)入(ru)能(neng)改變金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)結(jie)構和(he)性能(neng)的(de)(de)其他金(jin)(jin)(jin)屬(shu)或(huo)非金(jin)(jin)(jin)屬(shu)等。
合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中加入穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)能(neng)耐(nai)腐(fu)蝕(shi),是(shi)(shi)因為(wei)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)均勻分布在(zai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中,當合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)表面不穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)被腐(fu)蝕(shi)破壞后,剩(sheng)下的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)暴露出(chu)來,在(zai)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)表面形(xing)成了(le)一種穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)層,保護了(le)內部金(jin)(jin)(jin)屬(shu)不被腐(fu)蝕(shi)。所以穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)含(han)(han)量越高,合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)就越好。在(zai)氯堿廠里,常用(yong)(yong)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)鍋(guo)熬(ao)制燒(shao)堿,熱的(de)(de)(de)燒(shao)堿對鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)很厲害,如(ru)果使用(yong)(yong)含(han)(han)有少量鎳的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)鍋(guo),熬(ao)堿鍋(guo)的(de)(de)(de)使用(yong)(yong)壽命就可大(da)大(da)延長(chang),因為(wei)鎳是(shi)(shi)耐(nai)燒(shao)堿腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)。
合(he)金(jin)中加(jia)入易鈍(dun)(dun)化金(jin)屬能(neng)耐腐蝕,是(shi)因為加(jia)入的(de)(de)(de)金(jin)屬可(ke)使合(he)金(jin)表面(mian)形(xing)成一層牢固而致密的(de)(de)(de)保護膜(mo)(mo),這種保護膜(mo)(mo)可(ke)以是(shi)易鈍(dun)(dun)化金(jin)屬的(de)(de)(de)氧化物(wu)(wu),也可(ke)能(neng)是(shi)合(he)金(jin)中幾種金(jin)屬的(de)(de)(de)混和氧化物(wu)(wu)。例如,一些耐酸器皿常用硅(gui)鐵(含硅(gui)14%~17%)制造(zao)。
硅鐵(tie)受到某(mou)些酸(suan)的(de)(de)(de)(de)作用(yong),表面(mian)(mian)(mian)能(neng)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)一層(ceng)堅固的(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)硅保(bao)護(hu)膜(mo)(mo),如果受到機(ji)械(xie)作用(yong)如碰撞、摩(mo)擦,保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)被破壞,在(zai)酸(suan)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下(xia)(xia)又會很快再(zai)(zai)長(chang)出(chu)來,所(suo)(suo)以(yi)硅鐵(tie)器皿(min)能(neng)耐酸(suan)腐(fu)蝕(shi)。黃銅(tong)是銅(tong)和鋅的(de)(de)(de)(de)合(he)(he)(he)金(jin),鋅的(de)(de)(de)(de)加(jia)入(ru)使銅(tong)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性增加(jia)。當黃銅(tong)中(zhong)鋅含(han)(han)(han)量(liang)在(zai)15%以(yi)下(xia)(xia)時,表面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)中(zhong)銅(tong)和鋅的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物都有(you)。當鋅的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)在(zai)20%以(yi)上時,表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)幾(ji)乎全是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅,因(yin)(yin)為(wei)鋅的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)較高,即使能(neng)生(sheng)成(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)銅(tong),其(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)銅(tong)也會被鋅還原出(chu)來,而再(zai)(zai)變(bian)成(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋅。如果黃銅(tong)中(zhong)再(zai)(zai)加(jia)入(ru)少(shao)量(liang)鋁,在(zai)高溫(wen)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性就(jiu)更好。高鉻(ge)(ge)鑄鐵(tie)(含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)25%~36%)在(zai)與氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)性物質(zhi)接(jie)觸(chu)時,具有(you)很好的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性,因(yin)(yin)為(wei)在(zai)合(he)(he)(he)金(jin)表面(mian)(mian)(mian)上,形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)了(le)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)。當合(he)(he)(he)金(jin)中(zhong)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)一定(ding)時,它的(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性隨合(he)(he)(he)金(jin)中(zhong)含(han)(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)而降(jiang)低,因(yin)(yin)為(wei)碳(tan)(tan)能(neng)與鉻(ge)(ge)生(sheng)成(cheng)(cheng)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物,消(xiao)耗了(le)一些鉻(ge)(ge),使合(he)(he)(he)金(jin)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物膜(mo)(mo)大(da)為(wei)減(jian)少(shao)。所(suo)(suo)以(yi),一般含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)鑄鐵(tie)(鑄鐵(tie)中(zhong)含(han)(han)(han)碳(tan)(tan)多)比含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)量(liang)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)碳(tan)(tan)少(shao))的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)性差(cha)。常(chang)見的(de)(de)(de)(de)不銹鋼(gang),光亮美(mei)觀不易生(sheng)銹,主要(yao)就(jiu)是由于鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)有(you)12%以(yi)上的(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge),表面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故。
但是,不銹鋼不生銹也是有條件的,只是在硝酸、氧化劑溶液和其他含氧的中性溶液中,不銹鋼才穩定,因為在這種環境中,有利于鉻的氧化物的生成。如果讓不銹鋼長期接觸非氧化性酸,保護膜就會遭到破壞,不銹鋼就要生銹了。
鈍(dun)(dun)(dun)(dun)性的(de)爭(zheng)論(lun)(lun):不銹鋼的(de)良好耐腐(fu)蝕性是基(ji)于(yu)其可鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化性。金屬由于(yu)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化所導(dao)致(zhi)的(de)狀態(tai),稱為鈍(dun)(dun)(dun)(dun)態(tai)或(huo)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)性。關于(yu)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)性曾提出多種(zhong)不同假說,主要有氧化物膜理(li)(li)論(lun)(lun)、吸附理(li)(li)論(lun)(lun)、化合價(jia)理(li)(li)論(lun)(lun)和反應速度(du)理(li)(li)論(lun)(lun)。1913年(nian)以來(lai)已召開了(le)多次國際鈍(dun)(dun)(dun)(dun)性會議(yi),但關于(yu)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)性的(de)本(ben)質至今仍未(wei)最終闡明,甚至就其確切的(de)定義亦未(wei)取得一致(zhi)意(yi)見。目前(qian)多數(shu)學者支持氧化膜理(li)(li)論(lun)(lun)。