1. 環境與鈍(dun)化
一(yi)般來(lai)(lai)說,環境的(de)(de)氧化性高時容(rong)易引(yin)起(qi)金屬腐(fu)蝕,可是(shi)有某(mou)種金屬其環境的(de)(de)氧化性達(da)到(dao)某(mou)種強度時,反(fan)而不會(hui)引(yin)起(qi)腐(fu)蝕。例如,鐵對硝酸(suan)來(lai)(lai)講,隨著硝酸(suan)濃度的(de)(de)增(zeng)加(jia),氧化性升高,相應地應該加(jia)快了腐(fu)蝕的(de)(de)進度,但是(shi)當濃度達(da)到(dao)65%時,反(fan)而不腐(fu)蝕了。這(zhe)是(shi)因為此(ci)時作為強氧化劑的(de)(de)硝酸(suan),在鐵表面形成了一(yi)層(ceng)惰性薄膜的(de)(de)緣故,這(zhe)層(ceng)膜稱為鈍化膜;這(zhe)種狀態稱為“該種金屬已鈍化”。
容(rong)易(yi)形成鈍(dun)化的(de)(de)(de)(de)性(xing)質,是金(jin)屬原本所具有(you)的(de)(de)(de)(de)。實際上能否形成鈍(dun)化,則是依環境情況而變(bian)化的(de)(de)(de)(de)。易(yi)于形成鈍(dun)化的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬除Fe、Ni、Cr及其合(he)金(jin)之(zhi)外,還有(you)Mo、Ti、Zr等(deng)。因為不銹鋼是鐵(Fe)和(he)鉻(Cr)或是鐵(Fe)、鉻(Cr)和(he)鎳(Ni)的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin),其鈍(dun)化薄膜是極易(yi)成形的(de)(de)(de)(de),而且是更加穩(wen)定而堅固(gu)的(de)(de)(de)(de)物(wu)質,因此(ci)該合(he)金(jin)具有(you)優越的(de)(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)。
圖(tu)1-4是鐵(tie)-鉻合金在(zai)大氣(qi)中,經歷10年的(de)(de)時間,在(zai)工廠地(di)區環境的(de)(de)腐蝕程度與(yu)鉻(Cr)的(de)(de)含有量(liang)的(de)(de)關系圖(tu)。
2. 不銹鋼鈍化(hua)
有(you)時金(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)在(zai)發生(sheng)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時,會產生(sheng)具(ju)有(you)黏稠性(xing)且極易附(fu)著(zhu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物,這種(zhong)具(ju)有(you)黏稠性(xing)且極易附(fu)著(zhu)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物,附(fu)著(zhu)在(zai)金(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面,能(neng)夠起到保(bao)護材料(liao)(liao)免受進一步腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)作用,這種(zhong)作用就(jiu)是鈍(dun)化(hua)作用。這些被鈍(dun)化(hua)的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)材料(liao)(liao)在(zai)特定的(de)(de)(de)環境中腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)非常小(xiao),而(er)(er)在(zai)其他環境中卻有(you)可能(neng)產生(sheng)相當嚴重(zhong)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),這種(zhong)現象稱為鈍(dun)化(hua)。例如,從電動序來看,鋁的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速度(du)(du)應該是較高的(de)(de)(de),然而(er)(er)實際上,鋁在(zai)除鹵(lu)化(hua)物外(wai)的(de)(de)(de)多數(shu)介質里具(ju)有(you)較強的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力。鎳(nie)、鈦、鋯、鉻和不銹鋼等(deng)材料(liao)(liao),都是因為可自鈍(dun)化(hua)而(er)(er)具(ju)備了耐(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)能(neng)力。
鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)金屬的耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)取決于(yu)(yu)鉻(ge)含(han)量(liang)、環境中的氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)和氧(yang)含(han)量(liang)以及溫(wen)度。在特定的條件下達到(dao)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai),取決于(yu)(yu)各(ge)種鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)因(yin)素(su)(su)的相對值能(neng)否超過其阻礙鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)的因(yin)素(su)(su)。例如,高的鉻(ge)含(han)量(liang)有(you)利(li)于(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),低的溫(wen)度有(you)利(li)于(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),含(han)有(you)去鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)離子的氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)阻礙鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua),而氧(yang)有(you)利(li)于(yu)(yu)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)。由于(yu)(yu)不銹(xiu)鋼(gang)含(han)有(you)足夠(gou)多(duo)的Cr、Ni、Mo等元(yuan)素(su)(su),而Cr、Ni、Mo是形(xing)成鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜主(zhu)要元(yuan)素(su)(su),所以不銹(xiu)鋼(gang)具有(you)耐腐(fu)蝕性(xing)(xing)。
盡管在(zai)特定的環境(jing)下(xia),鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)材料腐(fu)蝕(shi)非(fei)常(chang)小,但在(zai)其他(ta)情(qing)況(kuang)下(xia)可能腐(fu)蝕(shi)是相(xiang)當嚴重的。相(xiang)反,通常(chang)顯示(shi)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)的合金在(zai)非(fei)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)下(xia),常(chang)常(chang)是非(fei)常(chang)活潑的。某(mou)些元素可以(yi)(yi)擊(ji)穿鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo),造(zao)成鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)不(bu)(bu)連(lian)續處的金屬被(bei)腐(fu)蝕(shi)。例(li)如,氯(lv)離(li)子破(po)壞鋁、鐵以(yi)(yi)及(ji)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的鈍(dun)(dun)(dun)化(hua),造(zao)成點腐(fu)蝕(shi)。因此(ci),使用鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)狀態(tai)金屬的用戶(hu)應(ying)特別注意點腐(fu)蝕(shi)、應(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂(lie)、敏化(hua)以(yi)(yi)及(ji)貧氧(yang)腐(fu)蝕(shi)等。
3. 鈍化薄膜破壞
不銹鋼在中性水的環境當中,幾乎是不會被腐蝕的,這是由于鈍化薄膜沒有被破壞。當不銹鋼處于含有氯離子(Cl-)或其他鹵離子(元素周期表中的VI族元素離子)等的溶液中時,鈍化薄膜局部就會被破壞,如果是處在特定的溫度下,又受拉伸應力作用,就會產生應力腐蝕。當不銹鋼在存有氯離子的溶液中時,鈍化薄膜的不穩定部分,會與溶液中的Cl-與氧(O)和氫氧根離子(OH-)發生置換反應,形成金屬氧化物的鉻鹽,從而破壞鈍化薄膜而使不銹鋼基體被腐蝕。