金(jin)屬(shu)在大氣中會自發進行氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua),隨著溫度增高,大氣中水分(fen)蒸(zheng)發,濕腐(fu)(fu)蝕(shi)變(bian)成干(gan)腐(fu)(fu)蝕(shi),腐(fu)(fu)蝕(shi)更(geng)嚴重(zhong),在工業中成為重(zhong)要問題(ti)。如高溫石油化(hua)(hua)(hua)工管(guan)道等都存在高溫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)問題(ti)。在高溫下金(jin)屬(shu)表面(mian)產(chan)生(sheng)一層(ceng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜。Pilling和Bedworth曾指出,抗氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性和氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)與金(jin)屬(shu)的體(ti)積(ji)比有關。如用(yong)R表示單位(wei)體(ti)積(ji),則:
當R<1時,氧化(hua)物不能覆蓋(gai)金屬(shu)表面(mian),因而沒有保護(hu)性;當R>1時,氧化(hua)物中(zhong)將產(chan)生(sheng)較大的(de)應力,膜易破裂脫落(luo),保護(hu)性不好。理想的(de)比值(zhi)應接(jie)近1。此外(wai),保護(hu)性高(gao)的(de)膜還應具有高(gao)熔點(dian),低(di)(di)蒸氣壓,膨(peng)脹系數(shu)與金屬(shu)接(jie)近,良好的(de)抗破裂高(gao)溫塑性,低(di)(di)電導率,對金屬(shu)離子和(he)氧的(de)擴散(san)系數(shu)低(di)(di)等。
金(jin)屬的(de)高溫氣體(ti)腐蝕也是(shi)一個電化學過程。如圖8.1.13所示(shi)。陽極(ji)反應是(shi)金(jin)屬離(li)子(zi)(zi)(zi)化,在(zai)膜(mo)-金(jin)屬界面發生;陰極(ji)反應是(shi)氧的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)化,在(zai)膜(mo)-氣體(ti)界面發生。電子(zi)(zi)(zi)和離(li)子(zi)(zi)(zi)(金(jin)屬離(li)子(zi)(zi)(zi)和氧離(li)子(zi)(zi)(zi))在(zai)膜(mo)中兩極(ji)之間流動,它(ta)和水溶液中的(de)腐蝕電池相似。
防止(zhi)高溫氧(yang)化最有(you)(you)效(xiao)的(de)方法(fa)是在基體金(jin)屬中加入有(you)(you)效(xiao)的(de)合金(jin)成分,使膜中生(sheng)成保護(hu)性很強的(de)二元(yuan)或(huo)三元(yuan)化合物,使離子擴散更為困難,氧(yang)化速度因而下降(jiang)。