合(he)金(jin),從外(wai)表看,是(shi)一座五顏六色(se)的(de)金(jin)屬“大(da)(da)(da)廈(sha)”,因(yin)為砌成“大(da)(da)(da)廈(sha)”的(de)“磚”是(shi)各(ge)色(se)各(ge)樣的(de)。更重要的(de)是(shi),各(ge)色(se)各(ge)樣的(de)“磚”,砌到“大(da)(da)(da)廈(sha)”上(shang)以(yi)后(hou),把它們的(de)特性也帶進“大(da)(da)(da)廈(sha)”里,能夠顯著地(di)改變(bian)金(jin)屬“大(da)(da)(da)廈(sha)”的(de)結構和性能:砌上(shang)“耐(nai)(nai)火(huo)磚”-鎢,金(jin)屬的(de)“大(da)(da)(da)廈(sha)”就不怕烈火(huo)燒;砌上(shang)“耐(nai)(nai)酸磚”-鉻,“金(jin)屬大(da)(da)(da)廈(sha)”就不怕酸腐(fu)蝕。
把金屬(shu)制成合金,有時簡直會(hui)變個(ge)樣兒,就(jiu)像因缺(que)乏某種(zhong)維(wei)生(sheng)素而弱不經(jing)風的人(ren),只要(yao)體內補充(chong)了這種(zhong)維(wei)生(sheng)素,很(hen)快就(jiu)會(hui)身強體壯起(qi)來。為(wei)了防止金屬(shu)的腐蝕(shi)衰亡,我(wo)們也可根據需要(yao)“對癥下(xia)藥(yao)”,給金屬(shu)“注射”上某些合金元素,以增強抵抗腐蝕(shi)的能力,這就(jiu)是合金法。
前面介紹(shao)的(de)(de)(de)各種防腐(fu)方法,都是(shi)(shi)著眼于(yu)改變金(jin)屬(shu)所處(chu)的(de)(de)(de)環(huan)境,使金(jin)屬(shu)不具備(bei)生銹的(de)(de)(de)條(tiao)件,即從外因上(shang)(shang)避免或減緩了金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕。而合金(jin)法是(shi)(shi)從內因上(shang)(shang)考慮,改變金(jin)屬(shu)制品本(ben)身的(de)(de)(de)組成和結構,提高(gao)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)素質(zhi),使它能“拒(ju)腐(fu)蝕、永不變”。
要使合金(jin)(jin)(jin)的(de)抗腐蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)增強,通常是向合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)加(jia)入比較穩定的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(例(li)如(ru)向銅中(zhong)加(jia)入金(jin)(jin)(jin)),或加(jia)入較易鈍化的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(例(li)如(ru)向鋼鐵中(zhong)加(jia)入鉻),以及加(jia)入能(neng)改變金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)結構和性(xing)(xing)能(neng)的(de)其他金(jin)(jin)(jin)屬(shu)或非金(jin)(jin)(jin)屬(shu)等。
合(he)金(jin)(jin)(jin)中加入穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)能耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),是因為(wei)穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)均勻分布在(zai)合(he)金(jin)(jin)(jin)中,當(dang)合(he)金(jin)(jin)(jin)表面不穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)破壞(huai)后,剩下的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)暴露出來,在(zai)合(he)金(jin)(jin)(jin)表面形成了一(yi)種穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)層,保護了內部金(jin)(jin)(jin)屬(shu)不被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。所以(yi)穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)含量越高,合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性能就越好。在(zai)氯堿(jian)(jian)(jian)廠里,常用鑄鐵鍋熬制燒(shao)堿(jian)(jian)(jian),熱的(de)(de)(de)燒(shao)堿(jian)(jian)(jian)對鑄鐵的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)很(hen)厲害(hai),如果使(shi)用含有少量鎳的(de)(de)(de)鑄鐵鍋,熬堿(jian)(jian)(jian)鍋的(de)(de)(de)使(shi)用壽命就可大大延長,因為(wei)鎳是耐燒(shao)堿(jian)(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)。
合金中加入易鈍化(hua)(hua)金屬(shu)(shu)能耐(nai)腐蝕,是因(yin)為加入的金屬(shu)(shu)可(ke)使合金表面形成一層牢固而致密(mi)的保護膜(mo)(mo),這(zhe)種保護膜(mo)(mo)可(ke)以是易鈍化(hua)(hua)金屬(shu)(shu)的氧化(hua)(hua)物,也(ye)可(ke)能是合金中幾種金屬(shu)(shu)的混和(he)氧化(hua)(hua)物。例如,一些耐(nai)酸(suan)器皿(min)常用(yong)硅鐵(含(han)硅14%~17%)制造(zao)。
硅(gui)鐵(tie)(tie)(tie)受到某些酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),表面(mian)能形成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)(yi)層(ceng)堅固的(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅(gui)保護(hu)膜(mo),如(ru)果受到機械(xie)作(zuo)用(yong)如(ru)碰撞、摩擦(ca),保護(hu)膜(mo)被破壞,在酸(suan)(suan)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)又會(hui)很(hen)(hen)快再(zai)(zai)長(chang)出來,所以硅(gui)鐵(tie)(tie)(tie)器皿(min)能耐(nai)酸(suan)(suan)腐蝕(shi)。黃銅(tong)是(shi)(shi)銅(tong)和鋅(xin)的(de)(de)(de)合(he)金,鋅(xin)的(de)(de)(de)加(jia)入使(shi)銅(tong)的(de)(de)(de)穩定(ding)性增加(jia)。當(dang)黃銅(tong)中(zhong)鋅(xin)含(han)(han)(han)量(liang)在15%以下(xia)時(shi),表面(mian)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)保護(hu)膜(mo)中(zhong)銅(tong)和鋅(xin)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物都有(you)(you)。當(dang)鋅(xin)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)在20%以上時(shi),表面(mian)的(de)(de)(de)保護(hu)膜(mo)幾乎全是(shi)(shi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋅(xin),因為(wei)鋅(xin)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)較高,即使(shi)能生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)銅(tong),其中(zhong)的(de)(de)(de)銅(tong)也會(hui)被鋅(xin)還原出來,而再(zai)(zai)變成(cheng)(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鋅(xin)。如(ru)果黃銅(tong)中(zhong)再(zai)(zai)加(jia)入少(shao)量(liang)鋁,在高溫下(xia)的(de)(de)(de)穩定(ding)性就更好。高鉻(ge)(ge)(ge)鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)(含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)25%~36%)在與(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性物質接觸時(shi),具有(you)(you)很(hen)(hen)好的(de)(de)(de)腐蝕(shi)穩定(ding)性,因為(wei)在合(he)金表面(mian)上,形成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)(le)穩定(ding)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物保護(hu)膜(mo)。當(dang)合(he)金中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)一(yi)(yi)定(ding)時(shi),它的(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性隨合(he)金中(zhong)含(han)(han)(han)碳量(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)而降低,因為(wei)碳能與(yu)鉻(ge)(ge)(ge)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)物,消耗了(le)(le)一(yi)(yi)些鉻(ge)(ge)(ge),使(shi)合(he)金表面(mian)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物膜(mo)大為(wei)減(jian)少(shao)。所以,一(yi)(yi)般含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)(鑄(zhu)鐵(tie)(tie)(tie)中(zhong)含(han)(han)(han)碳多)比含(han)(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)鋼(gang)(鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)碳少(shao))的(de)(de)(de)腐蝕(shi)穩定(ding)性差。常見(jian)的(de)(de)(de)不銹鋼(gang),光亮美觀不易生(sheng)銹,主要(yao)就是(shi)(shi)由于(yu)鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)有(you)(you)12%以上的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge),表面(mian)形成(cheng)(cheng)(cheng)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物保護(hu)膜(mo)的(de)(de)(de)緣(yuan)故。
但是,不銹鋼(gang)不生銹也是有條件的,只是在硝酸、氧化劑溶液和其他含氧的中性溶液中,不銹鋼才穩定,因為在這種環境中,有利于鉻的氧化物的生成。如果讓不銹鋼長期接觸非氧化性酸,保護膜就會遭到破壞,不銹鋼就要生銹了。
鈍(dun)(dun)性的爭論(lun)(lun)(lun):不銹(xiu)鋼的良好耐腐(fu)蝕性是基于其可鈍(dun)(dun)化(hua)性。金屬由于鈍(dun)(dun)化(hua)所(suo)導致的狀(zhuang)態,稱為鈍(dun)(dun)態或鈍(dun)(dun)性。關于鈍(dun)(dun)性曾提出多種不同假說,主要有(you)氧(yang)化(hua)物膜理論(lun)(lun)(lun)、吸附(fu)理論(lun)(lun)(lun)、化(hua)合價(jia)理論(lun)(lun)(lun)和反應速度理論(lun)(lun)(lun)。1913年以來已召開(kai)了多次(ci)國際鈍(dun)(dun)性會議,但關于鈍(dun)(dun)性的本質至今(jin)仍未最終闡明(ming),甚至就(jiu)其確切的定義亦未取得一(yi)致意見。目前多數(shu)學者支持氧(yang)化(hua)膜理論(lun)(lun)(lun)。