當金屬與周圍介質接觸時,由于發生化學作用和電化學作用而引起的破壞叫金屬腐蝕。金屬腐蝕現象十分普遍,所造成的損失也很大。1981年對我國七個部門兩百多個工廠、企業進行的調查表明,因腐蝕造成的直接損失占各工廠、企業總產值的4%~5%,相當于基本建設的總投資。


  金屬的腐蝕,按機理不同和腐蝕過程的特點,可分為物理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕。在工程實際應用中的金屬腐蝕,絕大多數都屬于化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類。


①. 化學腐蝕


    單純由化學作用引起的腐蝕叫做化學腐蝕,化學腐蝕是沒有電流產生的腐蝕過程。金屬在高溫下和干燥的氣體接觸,或在非電解質環境中,一般產生化學腐蝕。例如,在軋制鋼筋的過程中,鋼筋表面的“鐵皮”就是鐵在高溫下被空氣氧化(腐蝕)生成的產物(見圖1-1)。由各種氧化物組成的鐵銹很疏松,沒有保護鋼鐵不再被腐蝕的能力。


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    金屬在非電解質(如苯、無水酒精、石油等)溶液中也會產生化學腐蝕。例如,在石油中含有多種有機硫化物,它們對金屬輸油管及容器也會產生化學腐蝕。


②. 電化學腐蝕


    當金屬和電解質溶液接觸時,由電化學作用引起的腐蝕叫做電化學腐蝕。電化學腐蝕是有電流產生的腐蝕過程,它和化學腐蝕不同,這種腐蝕是由于形成原電池(腐蝕電池)引起的。在這種腐蝕電池中,負極上進行氧化反應,通常叫做陽極(在討論腐蝕問題時,通常稱陰、陽極,而不稱正、負極);正極上進行還原反應,通常叫做陰極,參見圖1-2。


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    當鋼鐵暴露在潮濕的空氣中時,表面會形成一層極薄的水膜??諝庵械腃O2、SO2等氣體溶解在水膜中,使其呈酸性。而通常的鋼鐵并非純金屬,常含有不活潑的合金成分(如Fe3C)或能導電的雜質。它們星羅棋布地鑲在鐵質的基體上,形成許多微小的腐蝕電池(微電池)。鐵為陽極,Fe3C或雜質為陰極。由于陰、陽極彼此緊密接觸,電化學腐蝕作用得以不斷進行。陽極的鐵被氧化成FFe2+進入水膜,同時電子移向陰極;H在陰極(Fe3C或雜質)結合電子,被還原成氫氣析出。水膜中的Fe2+和由水離解出的OH-結合,生成Fe(OH)2。Fe(OH)2及其脫水產物Fe2O3是紅褐色鐵銹的主要成分。這種腐蝕過程中有氫氣析出,所以叫做析氫腐蝕。當介質的酸性較強時,鋼鐵發生析氫腐蝕。


    當介質呈中性或酸性很弱時,則主要發生吸氧腐蝕。這是一種“吸收”氧氣的電化學腐蝕。此時,溶解在水膜中的氧氣是氧化劑。在陰極上,O2結合電子被還原成OH-;在陽極上,鐵被氧化成Fe2+。Fe2O3進一步被空氣中的O2氧化成Fe(OH)3,所得的產物與析氫腐蝕相似。由于O2的氧化能力比H強,故在大氣中金屬的電化學腐蝕一般是以吸氧腐蝕為主。


    金屬表面常因氧氣分布不均勻而引起腐蝕。例如,一段插入水中的鋼鐵支柱,接近水面的溶解氧的濃度較大(或分壓較大),而深入水中的溶解氧濃度較?。ɑ蚍謮狠^?。?。當氧的分壓(或濃度)愈大時,相應的電極電位代數值愈大,O2的氧化能力愈強。反之,則O2的氧化能力愈弱。這種腐蝕反應和吸氧腐蝕相同,只是發生的部位不同。這就說明浸入水中的鐵柱上的鐵銹雖然在近水面處,然而銹蝕卻發生在水下的一段上。這種由于氧濃度不同而造成的腐蝕,叫做濃差腐蝕(也稱作差異充氣腐蝕)。濃差腐蝕是金屬腐蝕中常見現象。如埋在地下的金屬管道的腐蝕、海水對船塢的“水線腐蝕”等。其中點腐蝕現象有它的特殊性,危害也較嚴重。


    當一塊鋼板暴露在潮濕的空氣中時,總會形成一層Fe2O3薄膜。如果該膜是致密的,則可以阻滯腐蝕過程。若在膜上有一小孔,則有小面積的金屬裸露出來,這里的金屬將被腐蝕。腐蝕產物(Fe2O3、Fe3O4等)疏松地堆積在周圍,把孔遮住。這樣O2難于進入孔內,又會產生濃差腐蝕。同時孔內的H濃度增加,使小孔內的腐蝕不斷加深,甚至穿孔。點腐蝕是一種局部腐蝕現象,常常被表面的塵土或銹堆隱蔽,不易發現,因而危害性更大。