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8种最常见的金属腐蚀形式

通过克里斯托南岸
发布日期:2018年7月2日
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可能在特定金属表面形成的腐蚀类型主要取决于暴露环境和金属的物理和化学性质。

来源:Mrtwister / Dreamstime.com

腐蚀每天都影响着我们的社会。汽车、建筑、基础设施、电器和能源分配系统都是受到这一现象负面影响的一些部件的例子。

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腐蚀被定义为由于它与周围环境之间的化学反应而导致材料的劣化。虽然腐蚀会影响各种材料,包括聚合物陶瓷在美国,这个术语最常与金属的退化联系在一起。

在2016年的一项研究中NACE(前身为国家腐蚀工程师协会),并在其出版物中概述。国际腐蚀技术的预防、应用和经济措施(IMPACT),“腐蚀在全球造成了2.5万亿美元的损失。这一数字大约占全球国内生产总值(GDP)的3.4%。

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最常见的腐蚀类型

腐蚀由一系列通常复杂的化学反应组成,并可能由依赖于周围环境的几种不同机制引起。这就产生了腐蚀的各种分类。

所有腐蚀都是不平等的。有效的防腐和缓蚀剂的关键在于对所处理的腐蚀类型及其形成的因素有一个基本的认识。在本文中,我们将看看最常见的类型的腐蚀并解释每一个潜在的机制。

均匀腐蚀

均匀腐蚀是最常见的类型,其特征是腐蚀暴露在腐蚀剂中的金属的整个表面区域。这种类型的腐蚀通常是由化学或电化学反应引起的,这些反应导致金属在形成氧化物或其他化合物时被消耗掉。随着时间的推移,这些反应会导致金属厚度下降,并持续到金属完全溶解。(了解航空工业如何处理这种类型的腐蚀飞机均匀腐蚀的检测与处理.)

电/电偶腐蚀

电偶腐蚀,也称为电偶腐蚀,是两种不同的金属直接或间接接触时发生的腐蚀。从视觉上看,这种腐蚀的特征是一种金属的加速腐蚀,而另一种金属却不受影响。

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双金属腐蚀是一种纯电化学反应驱动的差异电极电位在两种金属之间。当接触到电解液时,两种金属形成一种称为双金属偶的电池,其中一种金属充当阳极另一种是阴极.电子从阳极到阴极的运动在阳极引发氧化反应,导致它被溶解,即腐蚀。

这种类型的腐蚀受到两种金属之间电位差的大小的影响。因此,金属之间的距离越远电系列,阳极处的腐蚀速率越高。(本主题在电偶系列简介:电偶相容性与腐蚀.)

缝隙腐蚀

缝隙腐蚀是一种高度渗透的类型局部腐蚀在金属表面的缝隙内或直接靠近缝隙的地方。这些裂缝可能是由于两个表面(金属与金属或金属与非金属)之间的连接造成的,也可能是由于沉积物(灰尘、泥浆、生物淤积等)。这种类型的腐蚀的特征是在裂缝区域的恶化,而周围的金属衬底保持不受影响。

裂隙腐蚀发展的主要标准之一是裂隙内存在滞水。这种流动的缺乏导致了流体的耗竭溶解氧以及裂缝中大量的正离子。这导致了一系列的电化学反应,改变了液体的组成,使其在性质上呈酸性。裂缝中的酸性液体会分解金属被动层并使其易受腐蚀侵蚀。

点腐蚀

点状腐蚀,也称为点蚀,是发生在金属表面的另一种局部腐蚀形式。点蚀通常表现为物体表面的小直径空洞或孔洞,而金属表面的其余部分仍未受到侵蚀。这种形式的腐蚀也是高度穿透性的,被认为是最危险的腐蚀类型之一,因为它很难预测,并有可能导致突然和极端的故障。

点蚀通常起源于保护钝化膜存在不一致的金属表面区域。这些不一致可能是由于薄膜损坏,涂层应用不良或金属表面的外来沉积物。的地方被动被还原或丢失的部分现在成为阳极,而周围的区域作为阴极。在有水分存在时,阳极和阴极形成a腐蚀电池阳极(即钝化膜未保护的区域)被腐蚀的地方。由于腐蚀局限于局部区域,点蚀倾向于穿透材料的厚度。

晶间腐蚀

晶间腐蚀包括加速腐蚀晶界而金属表面的大部分仍然不受攻击。有些合金,在使用时不当热处理,可以有杂质分离在晶界,可以使钝化在这些方面是困难的。晶界现在代表了一个高腐蚀脆弱性的路径。

例如,奥氏体不锈钢如果在500°C至800°C(930°F至1470°F)范围内加热,则易受晶间侵蚀。在这些温度下,碳化铬可以在晶界处析出,从而降低晶界处的局部铬浓度。(见铬在晶间腐蚀中的作用了解更多关于这个主题的信息。)晶界不可能形成有效的钝化膜,现在易受腐蚀侵蚀。

选择性浸出

在特定的腐蚀环境中,一些金属合金可能会经历某种类型的腐蚀,其中只有一种合金元素会恶化并被腐蚀去除。这种对特定元素的歧视性去除称为选择性浸出驳船

这种现象最常见的例子是选择性去除黄铜合金中较不贵重的锌元素脱锌.由金属元素组成的合金在电系中距离最远,最容易受到这种类型的腐蚀。

侵蚀腐蚀

侵蚀腐蚀定义为腐蚀性液体与金属表面之间的相对运动导致金属的加速劣化。当流体沿着表面流动时(通常是高速流动),金属的被动氧化层可能会被移除或溶解,使合金容易受到损坏。在此过程中,金属可能以溶解离子的形式或由于流动流体的力量从金属表面机械地扫出的腐蚀产物的形式被除去。188app彩票

侵蚀腐蚀是视觉上可识别的外观凹槽,沟壑,火山口和山谷在金属基体上的定向模式。(在文章中学习如何防止侵蚀腐蚀腐蚀:涂层及其他预防措施.)

应力腐蚀开裂

应力腐蚀开裂(SCC)是一种腐蚀形式,在金属表面的特定区域形成细微的裂纹,而金属在其大部分表面积上仍未被侵蚀。这种开裂通常是由于同时存在拉伸应力在腐蚀性环境中。SCC被认为是一种潜在的腐蚀形式,因为有时在检查期间无法立即检测到损坏,并可能导致突然的灾难性故障。

焊接,热处理和冷变形会在物体上引起残余应力,从而引发SCC。SCC可能发生的一种情况是沿着被晶间腐蚀所腐蚀的晶界。由于杂质的偏析使晶界变弱,施加残余拉力可导致微观组织的细小开裂。

结论

腐蚀以多种形式存在,可由多种机制触发。还有许多其他类型的腐蚀,虽然不太为人所知,但本文没有提到。

可能在特定金属表面形成的腐蚀类型主要取决于暴露环境和金属的物理和化学性质。因此,必须了解每种腐蚀类型所涉及的机制,以确保在必要时采取最有效的预防和缓解措施。

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写的克里斯托南岸|土木工程师

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Krystal是一名土木工程师和项目经理,拥有建筑工程和管理理学硕士学位。她的经验包括重大基础设施项目的项目管理、施工监理,以及道路、路面、交通安全要素、排水等各种基础设施要素的设计。Krystal也是华盛顿特区交通研究委员会的出版作者

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