影響腐蝕的因素
銅臭 / 2022-07-25
金屬的電化學(xué)腐蝕速度除與金屬的性質(zhì)有關(guān)外，還與下列幾種外界因素有關(guān):
1.介質(zhì)的pH值。介質(zhì)的pH值對(duì)腐蝕速度有很大影響。如果腐蝕電池中的陰極過程是借助于氫的去極化作用而進(jìn)行時(shí)，則pH值的減小會(huì)使氫電極電位變的更正，使H?更易于放電而導(dǎo)致金屬腐蝕速度加快。對(duì)于有保護(hù)膜的金屬，如果pH值改變，影響到金屬表面膜的溶解或保護(hù)膜的生成，也能促使腐蝕加速或減慢。如果陰極反應(yīng)既不是H?還原成H?,又不是O?還原成OH?,即不涉及H?和OH?，例如:
Cu²?+e→Cu?
則其腐蝕速度與pH值的大小無關(guān)。
2.溫度。在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻降低，同時(shí)加速了陽極過程與陰極過程。腐蝕速度一般都隨溫度的升高而加快。
因?yàn)闅浜脱醯某妷憾茧S溫度的升高而減小，故陰極過程不論是氫去極化過程還是氧去極化過程，腐蝕速度都是隨溫度的升高面加速的。因此火力發(fā)電廠中參數(shù)高(即溫度、壓力高)的熱力設(shè)備，在給水和爐水中的腐蝕速度比參數(shù)低的熱力設(shè)備在相同條件(金屬材料和介質(zhì)相同)下的腐蝕速度快。
3.溶液的流動(dòng)速度。隨著溶液流動(dòng)速度的增加，在大多數(shù)情況下，腐蝕速度加快。特別是在有氧去極化腐蝕時(shí)，溶液的流動(dòng)速度對(duì)于腐蝕速度的影響就更為顯著。這是因?yàn)楫?dāng)溶液流動(dòng)時(shí)，金屬表面的溶液經(jīng)常更新，氧到達(dá)陰極部分的速度也就加快，同時(shí)腐蝕產(chǎn)物也可能隨液流帶走，甚至表面上生成的保護(hù)膜也可能受到液流的沖擊而破壞，結(jié)果使腐蝕加速。
四、金屬腐蝕的防止
由上述可知，金屬電化學(xué)腐蝕主要是由于金屬表面存在電化學(xué)不均勻性而引起的。當(dāng)金屬和介質(zhì)接觸時(shí)，在這些電化學(xué)不均 勻的區(qū)域，形成許多腐蝕微電池面致。針對(duì)這一主要原因， 應(yīng)盡可能地使金屬表面保持電化學(xué)均勻性，消除各部分的電位差別。
例如在金屬冶煉.加工工藝，選用金屬材料和設(shè)備安裝等方面注意改善，不使金屬應(yīng)力過大或受挫、撞等硬傷，并應(yīng)使金屬表面潔凈，沒有污物(如鐵銹和焊查等)。還應(yīng)根據(jù)不同情況，采取把金屬與介質(zhì)隔開或?qū)⒔橘|(zhì)加以處理或?qū)⒔饘俦３指稍锏确椒?，以防止金屬腐蝕。下面敘述幾種保護(hù)金屬方法。
1.覆蓋層保護(hù)。在金屬表面涂加覆蓋層，是防止金屬腐蝕最普遍的方法。覆蓋層的作用是防止金屬與腐蝕介質(zhì)直接接觸，從而達(dá)到保護(hù)金屬的目的。覆蓋層有如下幾種:
(1)非金屬覆蓋層。非金屬覆蓋層是用有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)作成的覆蓋層。常用的有機(jī)涂層有油漆、塑料、瀝青和環(huán)氧樹脂等;無機(jī)涂層有搪瓷、水泥和玻璃襯里等。
(2)金屬覆蓋層。用耐蝕性較強(qiáng)的金屬，如鉻、鎳、鎘、銅錫合金等，將容易腐蝕的金屬表面完全遮蓋起來。覆蓋金屬的方法有電鍍、噴鍍、熱鍍、滲鍍和軋壓等。
2.處理介質(zhì)保護(hù)。金屬在電解質(zhì)中的腐蝕是電化學(xué)的陽極過程和陰極過程同時(shí)進(jìn)行的結(jié)果。在有腐蝕性介質(zhì)中投加少量的某種物質(zhì)，就能使金屬的腐蝕速度大幅度地降低。凡能減緩金屬在介質(zhì)中腐蝕速度的物質(zhì)，稱為緩蝕劑。緩蝕劑之所以能使金屬的腐蝕速度減緩，實(shí)質(zhì)上就在于它能使陽極過程或陰極過程減慢。按照緩蝕劑對(duì)于電極過程所發(fā)生的主要影響，可分為:陽極緩蝕劑、陰極緩蝕劑和混合型緩蝕劑。
能減緩陽極過程的無機(jī)物有鉻酸鹽、重格酸鹽、硝酸鈉和亞硝酸鈉等。這些物質(zhì)在溶液中能使鋼鐵鈍化，在陽極表面形成鈍化膜，從而減小金屬的腐蝕速度。還有一些無機(jī)物如Na?CO?、Na?SiO?和Na?PO?等的緩蝕作用，在于它們能與金屬表面陽極部分溶解出來的金屬離子生成難溶性產(chǎn)物,沉積于陽極表面，從而抑制陽極過程。無機(jī)物作為緩蝕劑主要用于堿性及中性介質(zhì)中，以減緩腐蝕速度。有機(jī)物質(zhì)作為緩蝕劑的有，烏洛托品(六次甲基四胺)、若丁(鄰二甲苯硫脲為主要成分)、磺化吡啶和瓊脂等，有機(jī)物質(zhì)的緩蝕作用，現(xiàn)在認(rèn)為主要是由于它被吸附在金屬的回極表面而增加了氫的超電壓，妨礙了氫離子放電，從而使得金屬溶解速度減慢。也有被吸附在陽極上，使陽極過程受到抑制的。它們主要用于酸性介質(zhì)中。
除了采用對(duì)介質(zhì)加入緩蝕劑的方法外，還可以用把介質(zhì)中能引起腐蝕的物質(zhì)除去以防腐。如對(duì)鍋爐給水要除去氧氣和二氧化碳等。
3.陰極保護(hù)。陰極保護(hù)的實(shí)質(zhì)在于把被保護(hù)的金屬作為陰極，然后借助于電流使陰極極化，從而達(dá)到防止金屬腐蝕的目的。陰極保護(hù)方法有二:
(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法。在要保護(hù)的金屬設(shè)備上連接一種電位更負(fù)的、價(jià)廉的金屬或合金作為輔助電極即陽極，使被保護(hù)的金屬為陰極，結(jié)果陽極遭受腐蝕。例如海輪的螺旋槳上接-鋅塊，則鋅塊腐蝕，而槳(鋼鐵)受保護(hù):又如電廠中凝汽器的冷卻水側(cè)，裝上鋅板以保護(hù)凝汽器本體不受腐蝕。
(2)外加電流的陰極保護(hù)法。把被保護(hù)的金屬設(shè)備用導(dǎo)線接到外加直流電源的負(fù)極上，設(shè)備上另加一輔助陽極接到電源的正極上，如圖11-8所示。 通電后，電流由輔助陽極經(jīng)電解質(zhì)溶液，通過作為陰極的被保護(hù)金屬時(shí)，主要集中于金屬表面上原腐蝕電池的陰極部分,再由此回到電源。此時(shí)金屬將發(fā)生陰極極化，而使腐蝕速度降低。
外加電流的陰極保護(hù)法和犧牲陽極陰極保護(hù)法的原理一樣，都是使陰極極化;兩者的區(qū)別在于極化電流的來源不同，前者是由于金屬與電位更負(fù)的陽極金屬相連接，組成原電池，本身產(chǎn)生電流;后者是外加直流電源。此外，后者的輔助陽極用的是不易成為離子的材料，故不會(huì)發(fā)生陽極腐蝕。
還有一種方法是把被保護(hù)的金屬設(shè)備接到外加直流電流的正極上，作為陽極，輔助電極接到電源的負(fù)板上，作為陰極。然后通電，使陽極極化來防止金屬腐蝕。這種把被保護(hù)的金屬作為陽極的保護(hù)法稱為陽極保護(hù)。這種方法只有在金屬能夠鈍化時(shí)才能起保護(hù)作用，因此，有一定的局限性，實(shí)際應(yīng)用較少。
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