2.3　材料的腐蚀

所有材料都会与周围的环境介质发生相互作用，从生活用品、工业生产到国防工业，腐蚀问题到处存在。可以说，凡有金属使用的地方，就有各种各样的腐蚀问题。尤其在工业生产中，由于介质性质，腐蚀问题变得更为严峻。腐蚀使金属设备发生局部泄漏，导致报废，甚至造成人员重大伤亡，危害性很大。

因此，腐蚀一直是世界各国高度重视并需解决的工程技术难题。

腐蚀损失巨大。1937年美国壳牌公司（Shell Company）在比利时布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上放了如下一块展牌：可以推算，全世界每年因腐蚀造成的金属材料损失至少1亿吨以上，腐蚀引起的损失占各国GDP的2%～4%。

我国腐蚀损失更惊人。据2002年中国工程院咨询项目《中国工业和自然环境腐蚀问题的调查和对策》统计，我国当年因腐蚀造成的直接经济损失超过5000亿元；仅海洋腐蚀引起的损失，我国每年就超过1.5万亿元。

根据腐蚀机理的不同将腐蚀分成四种，见图2.7。其中，最重要的是化学腐蚀。化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程；电化学腐蚀就是铁和氧形成两个电极，组成腐蚀原电池，因为铁的电极电位总比氧的电极电位低，所以铁是阳极。遭到的腐蚀不管是化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化转化成金属阳离子的过程。

自然界中只有极少数金属（例如金、铂等）能以游离状态存在，而大多数金属都需要从它们的矿石中用不同的能量冶炼出来。因此，从热力学观点来看，金属的腐蚀是很自然的事。金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫做金属的腐蚀。由于腐蚀导致的金属破坏都从表面开始，而破坏的程度，一般来说也是表面最大。在液态和固态电解质中腐蚀过程是电化学过程。因此，腐蚀能否进行取决于金属能否离子化，而金属离子化的趋势可以用电极电位（E）表示。

金属在电解质中的腐蚀是一种电化学变化，它的进行依照法拉第定律及欧姆定律：

ΔW= （E_c-E_a） te/ （96500AR）

式中，e为常数，如粗略地认为R不变时，则腐蚀速率（ΔW/t）与（E_c-E_a）成正比，而与A成反比。（E_c-E_a）因极化关系有所变化，因此腐蚀率也会随时间变化；阳极面积A较小时，腐蚀率将会随着提高。金属腐蚀时，阳极释放电子的阳极过程和阴极获得电子的阴极过程是在同一金属表面进行的。

图2.7　腐蚀的分类