金屬常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)

金屬腐蝕按腐蝕形態(tài)可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類(lèi)。全面腐蝕是指腐蝕發(fā)生在整個(gè)金屬材料的表面，其結(jié)果是導(dǎo)致金屬材料全面減薄。局部腐蝕是相對(duì)全面腐蝕而言的，是指腐蝕破壞集中發(fā)生在金屬材料的特定局部位置，而其余大部分區(qū)域腐蝕輕微，甚至不發(fā)生腐蝕。

全面腐蝕雖然可能造成金屬的大量損失，但其危害性并不如局部腐蝕大。因?yàn)槿娓g易于測(cè)定和預(yù)測(cè)，相對(duì)容易防護(hù)，而且在工程設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先考慮留出腐蝕余量。與全面腐蝕相比，局部腐蝕難以預(yù)測(cè)和預(yù)防，往往在沒(méi)有先兆的情況下，導(dǎo)致金屬設(shè)備突然發(fā)生破壞，因此容易造成事故、環(huán)境污染甚至人身傷亡等重大問(wèn)題。各類(lèi)腐蝕失效事故事例的調(diào)查結(jié)果表明，全面腐蝕大約占20%，其余約80%為局部腐蝕破壞。

1.電偶腐蝕

電偶腐蝕也叫異種金屬腐蝕或接觸腐蝕，是指兩種不同電化學(xué)性質(zhì)的材料在于周?chē)h(huán)境介質(zhì)構(gòu)成回路時(shí)，電位較正的金屬腐蝕速率減緩，而電位較負(fù)的金屬腐蝕加速的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是這兩種材料間存在著電位差，形成了宏觀腐蝕原電池。電偶腐蝕作為一種普遍的腐蝕現(xiàn)象，可誘導(dǎo)甚至加速應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆等腐蝕過(guò)程的發(fā)生。

產(chǎn)生電偶腐蝕應(yīng)同時(shí)具備下述三個(gè)基本條件：

（1）具有不同腐蝕電位的材料：電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力是被腐蝕金屬與電連接的高腐蝕電位金屬或非金屬之間產(chǎn)生的電位差。

（2）存在離子導(dǎo)電支路：電解質(zhì)必須連續(xù)地存在于接觸金屬之間，構(gòu)成金屬腐蝕電池的離子導(dǎo)電支路。

（3）存在電子導(dǎo)電支路：即被腐蝕金屬與電位高的金屬或非金屬之間要么直接接觸，要么通過(guò)其他電子導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)電連接，構(gòu)成腐蝕電池的電子導(dǎo)電支路。

2.點(diǎn)蝕

點(diǎn)蝕又稱(chēng)小孔腐蝕，是一種腐蝕集中在金屬表面很小范圍內(nèi)并深入到金屬內(nèi)部甚至穿孔的孔蝕形態(tài)。點(diǎn)蝕的蝕孔直徑一般只有數(shù)十微米，但深度等于或遠(yuǎn)大于孔徑?？卓诙鄶?shù)有腐蝕產(chǎn)物覆蓋，少數(shù)呈開(kāi)放式（無(wú)腐蝕產(chǎn)物覆蓋）。蝕孔通常沿著重力方向發(fā)展。

點(diǎn)蝕產(chǎn)生的主要特征有下列三個(gè)方面：

（1）點(diǎn)蝕多發(fā)于表面生成鈍化膜的金屬或表面有陰極性鍍層的金屬上（如碳鋼表面鍍錫、銅、鎳）。當(dāng)這些膜上某些點(diǎn)發(fā)生破壞，破壞區(qū)域下的金屬基體與膜未破壞區(qū)域形成活化-鈍化腐蝕電池，鈍化表面為陰極而且面積比活化區(qū)大很多，腐蝕向深處發(fā)展形成小孔。

（2）點(diǎn)蝕發(fā)生在含有特殊離子的介質(zhì)中，如不銹鋼對(duì)鹵素離子特別敏感，其作用順序?yàn)镃l^-＞Br^-＞I^-。

（3）點(diǎn)蝕通常在某一臨界電位以上發(fā)生，該電位稱(chēng)作點(diǎn)蝕電位或擊破電位，又在某一電位以下停止，而這一電位稱(chēng)作保護(hù)電位或再鈍化電位。當(dāng)電位大于點(diǎn)蝕電位，點(diǎn)蝕迅速發(fā)生、發(fā)展；電位在保護(hù)電位和點(diǎn)蝕電位之間時(shí)，已發(fā)生的蝕孔繼續(xù)發(fā)展，但不產(chǎn)生新的蝕孔；電位小于保護(hù)電位時(shí)，點(diǎn)蝕不發(fā)生，即不會(huì)產(chǎn)生新的蝕孔，已有的蝕孔將被鈍化不再發(fā)展。

3.縫隙腐蝕

金屬表面因異物的存在或結(jié)構(gòu)上的原因而形成縫隙，從而導(dǎo)致狹縫內(nèi)金屬腐蝕加速的現(xiàn)象，稱(chēng)為縫隙腐蝕。造成縫隙腐蝕的狹縫或間隙的寬度必須足以使腐蝕介質(zhì)進(jìn)入并滯留其中，當(dāng)縫隙寬度處于25~100μm之間時(shí)是縫隙腐蝕發(fā)生最敏感的區(qū)域，而在那些寬的溝槽或?qū)挼目p隙中，因腐蝕介質(zhì)易于流動(dòng)，一般不發(fā)生縫隙腐蝕。

金屬的縫隙腐蝕表現(xiàn)出如下主要特征：

（1）不論是同種或異種金屬的接觸還是金屬同非金屬（如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等）之間的接觸，甚至是金屬表面的一些沉積物、附著物（如灰塵、砂粒、腐蝕產(chǎn)物的沉積等），只要存在滿(mǎn)足縫隙腐蝕的狹縫和腐蝕介質(zhì)，幾乎所有的金屬和合金都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕。自鈍化能力較強(qiáng)的金屬或合金，對(duì)縫隙腐蝕的敏感性更高。

（2）幾乎所有的腐蝕介質(zhì)（包括淡水）都能引起金屬的縫隙腐蝕，而含有氯離子的溶液最容易引起縫隙腐蝕。

（3）遭受縫隙腐蝕的金屬表面既可表現(xiàn)為全面腐蝕，也可表現(xiàn)為點(diǎn)蝕形態(tài)。耐蝕性好的材料通常表現(xiàn)為點(diǎn)蝕型，而耐蝕性差的材料則為全面腐蝕型。

（4）縫隙腐蝕存在孕育期，其長(zhǎng)短因材料、縫隙結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素的不同而不同?？p隙腐蝕的縫口常常為腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，由此增強(qiáng)縫隙的閉塞電池效應(yīng)。

4.晶間腐蝕

晶間腐蝕是金屬在適宜的腐蝕環(huán)境中沿著或緊挨著材料的晶粒間界發(fā)生和發(fā)展的局部腐蝕破壞形態(tài)。晶間腐蝕從金屬材料表面開(kāi)始，沿著晶界向內(nèi)部發(fā)展，使晶粒間的結(jié)合力喪失，以致材料的強(qiáng)度幾乎完全消失。

晶間腐蝕的產(chǎn)生必須具備兩個(gè)條件：①晶界物質(zhì)的物理化學(xué)狀態(tài)與晶粒不同；②特定的環(huán)境因素。晶間腐蝕的根本原因是晶粒間界及其附近區(qū)域與晶粒內(nèi)部存在電化學(xué)上的不均勻性，這種不均勻性是金屬材料在冶煉、焊接和熱處理等過(guò)程中造成的。例如：①晶界析出第二相，造成晶界某一合金成分的貧化；②晶界析出易于腐蝕的陽(yáng)極相；③雜質(zhì)與溶質(zhì)原子在晶界區(qū)偏析；④晶界區(qū)原子排列雜亂，位錯(cuò)密度高；⑤新相析出或轉(zhuǎn)變，造成晶界處較大的內(nèi)應(yīng)力。

5.選擇性腐蝕

選擇性腐蝕是指腐蝕在合金的某些特定部位有選擇性地進(jìn)行的現(xiàn)象。選擇性腐蝕發(fā)生在二元或多元固溶體合金中，電位較高的組元為陰極，電位較低的組元為陽(yáng)極，組成腐蝕原電池，電位較高的組元保持穩(wěn)定或重新沉積，而電位較低的組元發(fā)生溶解。選擇性腐蝕形態(tài)主要有2種類(lèi)型：均勻型層狀和局部塞狀。均勻?qū)訝疃喟l(fā)生于易溶解相較高時(shí)，而局部塞狀多發(fā)生于優(yōu)先溶解相含量較低的或在氧化條件較弱的情況下。選擇性腐蝕最典型的例子是黃銅脫鋅和鑄鐵的石墨化腐蝕。