首先描述一下成為基礎銹的特征,為了描述大氣中所生成銹的特征,X射線衍射是最方便而有效的方法。大氣中生成的鐵銹用X射線衍射測定,其主要成分是a-FeOOH(針鐵礦)和γ-FeOOH(纖鐵礦)的堿式氫氧化鐵及Fe3O4(磁鐵礦)。除此之外,還存在20%~75%X射線非晶質(無定形)銹(參照卷末資料3、表1)。
由于大氣環境不同,這些成分的含量不同。工業地區Fe3O4少,α及γ的FeOOH多。在SO.形成硫酸起作用的環境里,認為促進了從γ-FeOOH向α-FeOOH的變態。臨海地區Fe3O4多,除了α及γ的FeOOH外,通過氯化物離子的作用生成β-FeOOH(赤金礦)。
1967年(昭和42年),岡田等認為在鄰接耐候鋼銹層的基體部位生成了連續性好的非晶質層,它的連續性比碳素鋼好,具有優秀的耐候性。從那以后,鐵銹中的非晶質成分成為了在論述耐候鋼銹上的中心內容。岡田等根據恒電流在還原這種成分時,Fe3O4同樣能在-930~-950mV(SCE)被還原的事實,認為它是X射線非晶質的尖晶石型氧化物。
以后確立了使用(yong)(yong)紅外線光(guang)(guang)譜(pu)、拉曼光(guang)(guang)譜(pu)等(deng)進(jin)行銹的(de)解析方法(fa)(fa),有很(hen)多人(ren)研究(jiu)過非晶質銹的(de)結構。例如,1974年(nian)(昭和(he)49年(nian)),三澤等(deng)用(yong)(yong)紅外線光(guang)(guang)譜(pu)法(fa)(fa)確定非晶質的(de)銹是無定形堿式氫氧化鐵FeO,(OH)2-3x(x=0.4);1983年(nian)(昭和(he)58年(nian)),Keiser等(deng)用(yong)(yong)拉曼光(guang)(guang)譜(pu)法(fa)(fa)把它定為8-FeOOH.關(guan)于這些問題將在2.3.4節(jie)詳細(xi)敘(xu)述。
本章想要提出的(de)(de)(de)(de)問(wen)題不是(shi)銹(xiu)特性描述的(de)(de)(de)(de)本身,而是(shi)能(neng)(neng)賦予耐候鋼特征(zheng)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)是(shi)哪(na)種銹(xiu),有效添(tian)加元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)作用(yong)是(shi)什么,怎(zen)樣生成的(de)(de)(de)(de)?關于這些問(wen)題在下一節涉及(ji),關于非晶質(zhi)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)也將在2.3.4節敘述,然而有關鐵銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)種類或生成過程的(de)(de)(de)(de)更廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)研究成果,因為(wei)已有三澤執筆的(de)(de)(de)(de)優(you)秀(xiu)總(zong)論,請參考書后的(de)(de)(de)(de)資料4。如(ru)三澤等所指(zhi)出的(de)(de)(de)(de)那樣,只(zhi)要用(yong)X射(she)線(xian)(xian)衍射(she)或紅外線(xian)(xian)光譜法進行檢驗,所鑒定的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)耐候鋼和碳素鋼在本質(zhi)上是(shi)相同的(de)(de)(de)(de),不能(neng)(neng)夠(gou)成為(wei)表(biao)示前者(zhe)有優(you)秀(xiu)耐候性結構的(de)(de)(de)(de)證(zheng)據。能(neng)(neng)夠(gou)成為(wei)證(zheng)據的(de)(de)(de)(de)是(shi)內層(ceng)銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)連續(xu)性,在這方面發(fa)現(xian)兩者(zhe)有很大的(de)(de)(de)(de)差異。
另(ling)一(yi)方面,在(zai)分(fen)(fen)析(xi)銹中(zhong)(zhong)含有的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)時(shi),耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)銹中(zhong)(zhong)當然含有添加的(de)(de)(de)(de)(de)合金元素(su)。可是,Copson 把含有最(zui)大(da)0.5%Cu的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)及(ji)含有最(zui)大(da)3.23%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)在(zai)工業(ye)地(di)區(qu)(qu)經(jing)過1~3年(nian)暴(bao)(bao)曬試驗后的(de)(de)(de)(de)(de)銹進(jin)行(xing)化學分(fen)(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)結果,以及(ji)松(song)島等把耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)在(zai)工業(ye)地(di)區(qu)(qu)經(jing)過1年(nian)暴(bao)(bao)曬試驗后的(de)(de)(de)(de)(de)銹進(jin)行(xing)化學分(fen)(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)結果表明,無論浮銹或黏附銹在(zai)平均(jun)成分(fen)(fen)范圍內合金元素(su)對鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)比(bi)與基體鐵(tie)(tie)相同,沒有發現濃縮。岡田(tian)等把工業(ye)地(di)區(qu)(qu)經(jing)過5年(nian)暴(bao)(bao)曬的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang)銹層(ceng)斷面用EPMA 進(jin)行(xing)面分(fen)(fen)析(xi)及(ji)線分(fen)(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)結果證明,Cu、Cr、P在(zai)外層(ceng)幾乎不存(cun)在(zai),反(fan)而存(cun)在(zai)于(yu)內層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)非晶(jing)質層(ceng)中(zhong)(zhong),其濃度(du)既(ji)有與基體鐵(tie)(tie)相同的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位,也(ye)有高于(yu)基體鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位。最(zui)近(jin)三澤等研究了(le)在(zai)工業(ye)地(di)區(qu)(qu)經(jing)過26年(nian)暴(bao)(bao)曬的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)候(hou)(hou)(hou)鋼(gang)(gang),其內層(ceng)濃縮元素(su)只有鉻。
合金元素(su)(su)在銹(xiu)中濃(nong)縮,其(qi)(qi)濃(nong)度高(gao)于基體(ti)鐵(tie),這一(yi)說(shuo)法是(shi)被普(pu)遍認(ren)同的(de),雖(sui)然對(dui)(dui)于致密銹(xiu)還不能斷言(yan),然而一(yi)般(ban)認(ren)為與外層(ceng)銹(xiu)相比多存在于非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)中,并認(ren)為它(ta)們(men)對(dui)(dui)非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)做出了某種貢獻。因為非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)在碳素(su)(su)鋼中也有同樣程度的(de)生成(cheng),所(suo)以認(ren)為與其(qi)(qi)說(shuo)生成(cheng)非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)還不如說(shuo)對(dui)(dui)連續銹(xiu)層(ceng)的(de)形(xing)(xing)成(cheng)起了作用更(geng)為妥當.關于該問題(ti)將在進行(xing)敘述(shu)。