金(jin)屬在大(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)會自發進行氧(yang)(yang)(yang)化,隨著溫(wen)度(du)增高(gao),大(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)水分蒸發,濕腐蝕(shi)變成干腐蝕(shi),腐蝕(shi)更嚴重(zhong),在工業中(zhong)(zhong)成為重(zhong)要(yao)問(wen)題。如高(gao)溫(wen)石(shi)油(you)化工管道(dao)等都(dou)存在高(gao)溫(wen)氧(yang)(yang)(yang)化問(wen)題。在高(gao)溫(wen)下金(jin)屬表面產生一層氧(yang)(yang)(yang)化膜(mo)。Pilling和Bedworth曾指出,抗氧(yang)(yang)(yang)化性和氧(yang)(yang)(yang)化物與金(jin)屬的體(ti)積(ji)(ji)比有關(guan)。如用R表示單位(wei)體(ti)積(ji)(ji),則:
當R<1時(shi)(shi),氧(yang)化(hua)物不能(neng)覆蓋金屬(shu)表面,因而沒(mei)有保護(hu)性(xing)(xing);當R>1時(shi)(shi),氧(yang)化(hua)物中將產生較(jiao)大的(de)應力,膜易破裂脫落(luo),保護(hu)性(xing)(xing)不好(hao)。理想的(de)比(bi)值應接(jie)近1。此(ci)外,保護(hu)性(xing)(xing)高的(de)膜還應具有高熔點,低(di)蒸氣壓(ya),膨脹(zhang)系數與金屬(shu)接(jie)近,良好(hao)的(de)抗破裂高溫塑性(xing)(xing),低(di)電導率(lv),對金屬(shu)離子和氧(yang)的(de)擴散系數低(di)等。
金(jin)屬(shu)的(de)高(gao)溫氣體腐蝕也是(shi)(shi)一個電(dian)化(hua)學(xue)過程(cheng)。如圖8.1.13所示。陽極反(fan)應是(shi)(shi)金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)化(hua),在膜-金(jin)屬(shu)界(jie)面(mian)發(fa)生;陰極反(fan)應是(shi)(shi)氧(yang)的(de)離子(zi)(zi)化(hua),在膜-氣體界(jie)面(mian)發(fa)生。電(dian)子(zi)(zi)和離子(zi)(zi)(金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)和氧(yang)離子(zi)(zi))在膜中兩極之間(jian)流動,它(ta)和水溶液中的(de)腐蝕電(dian)池相似(si)。
防(fang)止高溫氧化最有效(xiao)的方(fang)法是(shi)在基體(ti)金屬(shu)中加(jia)入有效(xiao)的合金成分,使膜中生(sheng)成保(bao)護性(xing)很強(qiang)的二元或三元化合物,使離子擴散更為困難(nan),氧化速度因(yin)而(er)下降。