1. 環(huan)境(jing)與鈍化
一般來(lai)說,環境的(de)(de)氧(yang)化性高時(shi)容(rong)易引起(qi)金屬腐蝕(shi),可是(shi)有(you)某(mou)(mou)種金屬其環境的(de)(de)氧(yang)化性達到某(mou)(mou)種強度(du)(du)時(shi),反而(er)不(bu)(bu)會引起(qi)腐蝕(shi)。例如,鐵對硝酸(suan)來(lai)講,隨著(zhu)硝酸(suan)濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加,氧(yang)化性升高,相應地應該(gai)加快了腐蝕(shi)的(de)(de)進度(du)(du),但是(shi)當濃(nong)度(du)(du)達到65%時(shi),反而(er)不(bu)(bu)腐蝕(shi)了。這是(shi)因為此(ci)時(shi)作為強氧(yang)化劑的(de)(de)硝酸(suan),在(zai)鐵表面(mian)形成了一層(ceng)(ceng)惰性薄膜的(de)(de)緣故,這層(ceng)(ceng)膜稱為鈍化膜;這種狀態稱為“該(gai)種金屬已鈍化”。
容(rong)易(yi)(yi)形成鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)性(xing)質,是(shi)(shi)金(jin)屬(shu)原本所(suo)具(ju)有的(de)(de)。實際上能否(fou)形成鈍(dun)化(hua)(hua),則是(shi)(shi)依環境情況而(er)變化(hua)(hua)的(de)(de)。易(yi)(yi)于形成鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)金(jin)屬(shu)除Fe、Ni、Cr及(ji)其(qi)合(he)金(jin)之外,還有Mo、Ti、Zr等。因為(wei)不銹(xiu)鋼是(shi)(shi)鐵(Fe)和(he)鉻(Cr)或是(shi)(shi)鐵(Fe)、鉻(Cr)和(he)鎳(Ni)的(de)(de)合(he)金(jin),其(qi)鈍(dun)化(hua)(hua)薄膜是(shi)(shi)極易(yi)(yi)成形的(de)(de),而(er)且是(shi)(shi)更加穩定而(er)堅固的(de)(de)物質,因此該合(he)金(jin)具(ju)有優越(yue)的(de)(de)耐腐蝕性(xing)。
圖1-4是鐵-鉻(ge)(ge)合(he)金在(zai)大氣(qi)中,經歷10年的(de)時間,在(zai)工廠地區環境的(de)腐蝕程度與鉻(ge)(ge)(Cr)的(de)含有量(liang)的(de)關系圖。
2. 不銹(xiu)鋼鈍化
有時金屬材(cai)(cai)(cai)料在發生腐(fu)蝕(shi)時,會產(chan)生具有黏稠性且極(ji)易(yi)附(fu)著(zhu)的(de)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu),這(zhe)種(zhong)(zhong)具有黏稠性且極(ji)易(yi)附(fu)著(zhu)的(de)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物(wu),附(fu)著(zhu)在金屬材(cai)(cai)(cai)料的(de)表面,能夠起(qi)到保護(hu)材(cai)(cai)(cai)料免受進一步腐(fu)蝕(shi)的(de)作(zuo)(zuo)用,這(zhe)種(zhong)(zhong)作(zuo)(zuo)用就是鈍(dun)化作(zuo)(zuo)用。這(zhe)些被鈍(dun)化的(de)金屬材(cai)(cai)(cai)料在特定(ding)的(de)環境(jing)中(zhong)腐(fu)蝕(shi)速度(du)非常小,而(er)在其他環境(jing)中(zhong)卻(que)有可(ke)能產(chan)生相(xiang)當嚴重的(de)腐(fu)蝕(shi),這(zhe)種(zhong)(zhong)現象(xiang)稱為(wei)鈍(dun)化。例(li)如,從電(dian)動序來(lai)看,鋁(lv)的(de)腐(fu)蝕(shi)速度(du)應(ying)該(gai)是較高的(de),然而(er)實際上,鋁(lv)在除鹵化物(wu)外的(de)多(duo)數介質里具有較強的(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)能力。鎳、鈦(tai)、鋯、鉻和不銹鋼等材(cai)(cai)(cai)料,都是因(yin)為(wei)可(ke)自鈍(dun)化而(er)具備了耐(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)能力。
鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態(tai)金屬的(de)耐腐蝕性取決(jue)(jue)于(yu)(yu)(yu)(yu)鉻含(han)量、環(huan)境(jing)中的(de)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)和氧含(han)量以(yi)及溫度。在特定的(de)條件下達到(dao)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀態(tai),取決(jue)(jue)于(yu)(yu)(yu)(yu)各種(zhong)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)因素的(de)相對(dui)值能否(fou)超過其(qi)阻(zu)礙鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)因素。例如,高的(de)鉻含(han)量有利于(yu)(yu)(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),低的(de)溫度有利于(yu)(yu)(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),含(han)有去鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)離子的(de)氯(lv)化(hua)(hua)物(wu)阻(zu)礙鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),而氧有利于(yu)(yu)(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)。由于(yu)(yu)(yu)(yu)不銹鋼(gang)含(han)有足夠(gou)多的(de)Cr、Ni、Mo等(deng)元素,而Cr、Ni、Mo是形成鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜主要(yao)元素,所以(yi)不銹鋼(gang)具有耐腐蝕性。
盡管在(zai)特定的(de)環境(jing)下(xia)(xia),鈍(dun)(dun)化(hua)狀(zhuang)態材(cai)料(liao)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)非常小,但在(zai)其他情況下(xia)(xia)可能腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)相(xiang)當嚴重(zhong)的(de)。相(xiang)反(fan),通(tong)常顯示鈍(dun)(dun)化(hua)狀(zhuang)態的(de)合金在(zai)非鈍(dun)(dun)化(hua)狀(zhuang)態下(xia)(xia),常常是(shi)非常活潑的(de)。某些元素(su)可以擊穿鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo),造成鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)不連續處的(de)金屬(shu)被腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。例如,氯(lv)離子破壞鋁、鐵以及不銹鋼的(de)鈍(dun)(dun)化(hua),造成點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。因此,使用鈍(dun)(dun)化(hua)狀(zhuang)態金屬(shu)的(de)用戶(hu)應(ying)特別注意(yi)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開裂、敏(min)化(hua)以及貧氧(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等。
3. 鈍化薄(bo)膜(mo)破(po)壞(huai)
不銹鋼在中性水的環境當中,幾乎是不會被腐蝕的,這是由于鈍化薄膜沒有被破壞。當不銹鋼處于含有氯離子(Cl-)或其他鹵離子(元素周期表中的VI族元素離子)等的溶液中時,鈍化薄膜局部就會被破壞,如果是處在特定的溫度下,又受拉伸應力作用,就會產生應力腐蝕。當不銹鋼在存有氯離子的溶液中時,鈍化薄膜的不穩定部分,會與溶液中的Cl-與氧(O)和氫氧根離子(OH-)發生置換反應,形成金屬氧化物的鉻鹽,從而破壞鈍化薄膜而使不銹鋼基體被腐蝕。