合金,從外表看,是(shi)一座五顏六色的(de)(de)金屬“大廈”,因為砌成(cheng)“大廈”的(de)(de)“磚(zhuan)”是(shi)各(ge)色各(ge)樣(yang)的(de)(de)。更重要(yao)的(de)(de)是(shi),各(ge)色各(ge)樣(yang)的(de)(de)“磚(zhuan)”,砌到“大廈”上以(yi)后,把它們的(de)(de)特性(xing)也帶進“大廈”里(li),能夠顯著地改變金屬“大廈”的(de)(de)結(jie)構和性(xing)能:砌上“耐火磚(zhuan)”-鎢,金屬的(de)(de)“大廈”就(jiu)(jiu)不(bu)怕(pa)(pa)烈(lie)火燒;砌上“耐酸(suan)磚(zhuan)”-鉻(ge),“金屬大廈”就(jiu)(jiu)不(bu)怕(pa)(pa)酸(suan)腐蝕(shi)。
把金屬制成(cheng)合金,有時簡直會變個樣兒,就(jiu)(jiu)像因缺(que)乏某種(zhong)維生(sheng)素而弱(ruo)不(bu)經(jing)風的人,只要體內(nei)補(bu)充了(le)(le)這(zhe)(zhe)種(zhong)維生(sheng)素,很(hen)快就(jiu)(jiu)會身強體壯起來。為(wei)了(le)(le)防(fang)止(zhi)金屬的腐蝕(shi)衰亡,我(wo)們也可根據需要“對癥下藥(yao)”,給金屬“注射”上某些合金元素,以增(zeng)強抵抗腐蝕(shi)的能力(li),這(zhe)(zhe)就(jiu)(jiu)是合金法。
前面(mian)介紹(shao)的各種防腐(fu)方法,都是(shi)著(zhu)眼于改(gai)變金屬所處(chu)的環境(jing),使(shi)金屬不具備生銹的條件,即從(cong)外(wai)因(yin)上(shang)避免或減緩了金屬的腐(fu)蝕(shi)。而合金法是(shi)從(cong)內(nei)因(yin)上(shang)考慮,改(gai)變金屬制品(pin)本身的組成和結構,提高金屬的素質(zhi),使(shi)它能“拒腐(fu)蝕(shi)、永不變”。
要使(shi)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)抗腐蝕性能(neng)(neng)增強,通(tong)常是向(xiang)(xiang)合(he)金(jin)(jin)(jin)中加入(ru)比較穩定的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(例如向(xiang)(xiang)銅(tong)中加入(ru)金(jin)(jin)(jin)),或加入(ru)較易鈍化的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(例如向(xiang)(xiang)鋼鐵中加入(ru)鉻),以(yi)及加入(ru)能(neng)(neng)改(gai)變金(jin)(jin)(jin)屬的(de)結構和性能(neng)(neng)的(de)其他金(jin)(jin)(jin)屬或非金(jin)(jin)(jin)屬等。
合(he)(he)金(jin)(jin)中加入穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)能(neng)(neng)耐(nai)腐(fu)蝕(shi),是因(yin)為(wei)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)均(jun)勻分布在合(he)(he)金(jin)(jin)中,當合(he)(he)金(jin)(jin)表面(mian)不(bu)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)被腐(fu)蝕(shi)破(po)壞后,剩下(xia)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)暴露出來,在合(he)(he)金(jin)(jin)表面(mian)形成了(le)一種穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)層,保護了(le)內(nei)部金(jin)(jin)屬(shu)(shu)不(bu)被腐(fu)蝕(shi)。所以(yi)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)含量越高,合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)就越好。在氯(lv)堿廠里,常用(yong)鑄(zhu)(zhu)鐵鍋熬(ao)制燒(shao)(shao)堿,熱的(de)(de)(de)(de)燒(shao)(shao)堿對鑄(zhu)(zhu)鐵的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)很厲害,如果使(shi)用(yong)含有少量鎳的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)鐵鍋,熬(ao)堿鍋的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命就可大大延(yan)長(chang),因(yin)為(wei)鎳是耐(nai)燒(shao)(shao)堿腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)。
合金(jin)中加入(ru)易鈍化金(jin)屬能耐腐蝕(shi),是因為加入(ru)的(de)金(jin)屬可使合金(jin)表面形成一層牢固而致密的(de)保護膜(mo),這(zhe)種保護膜(mo)可以是易鈍化金(jin)屬的(de)氧(yang)(yang)化物(wu),也(ye)可能是合金(jin)中幾種金(jin)屬的(de)混(hun)和(he)氧(yang)(yang)化物(wu)。例如,一些(xie)耐酸器皿(min)常用硅(gui)(gui)鐵(含硅(gui)(gui)14%~17%)制造。
硅(gui)鐵(tie)受(shou)到(dao)(dao)某些酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用,表面(mian)能形(xing)成一(yi)層堅固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)保護(hu)(hu)膜(mo)(mo),如(ru)(ru)果受(shou)到(dao)(dao)機械作(zuo)用如(ru)(ru)碰(peng)撞、摩擦,保護(hu)(hu)膜(mo)(mo)被(bei)破壞,在(zai)酸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下(xia)又會很快再長出來,所(suo)以(yi)硅(gui)鐵(tie)器皿能耐(nai)酸腐蝕(shi)。黃(huang)(huang)銅(tong)(tong)是銅(tong)(tong)和鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金,鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)入使(shi)銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)(ding)性(xing)增加(jia)(jia)。當(dang)黃(huang)(huang)銅(tong)(tong)中鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)含(han)量(liang)在(zai)15%以(yi)下(xia)時(shi),表面(mian)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護(hu)(hu)膜(mo)(mo)中銅(tong)(tong)和鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)都有(you)。當(dang)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)在(zai)20%以(yi)上時(shi),表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護(hu)(hu)膜(mo)(mo)幾乎全是氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin),因為(wei)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)較高(gao),即使(shi)能生成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)銅(tong)(tong),其中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)(tong)也(ye)會被(bei)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)還(huan)原出來,而(er)再變成氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋅(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)。如(ru)(ru)果黃(huang)(huang)銅(tong)(tong)中再加(jia)(jia)入少量(liang)鋁,在(zai)高(gao)溫下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)(ding)性(xing)就(jiu)更好。高(gao)鉻(ge)鑄鐵(tie)(含(han)鉻(ge)25%~36%)在(zai)與氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)性(xing)物(wu)(wu)質接觸(chu)時(shi),具(ju)有(you)很好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)(ding)性(xing),因為(wei)在(zai)合金表面(mian)上,形(xing)成了(le)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)保護(hu)(hu)膜(mo)(mo)。當(dang)合金中鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)一(yi)定(ding)(ding)(ding)(ding)時(shi),它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)隨合金中含(han)碳量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)而(er)降低,因為(wei)碳能與鉻(ge)生成鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu),消耗了(le)一(yi)些鉻(ge),使(shi)合金表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)膜(mo)(mo)大為(wei)減少。所(suo)以(yi),一(yi)般含(han)鉻(ge)鑄鐵(tie)(鑄鐵(tie)中含(han)碳多(duo))比含(han)鉻(ge)量(liang)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(鋼(gang)中含(han)碳少)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)穩(wen)(wen)定(ding)(ding)(ding)(ding)性(xing)差。常(chang)見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang),光亮美觀不(bu)易(yi)生銹,主要就(jiu)是由于鋼(gang)中含(han)有(you)12%以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge),表面(mian)形(xing)成鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)保護(hu)(hu)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故(gu)。
但是,不(bu)銹鋼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(xing)(xing)的(de)爭論(lun)(lun)(lun):不銹鋼(gang)的(de)良好耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)是基于(yu)其可鈍(dun)(dun)化(hua)性(xing)(xing)。金(jin)屬由于(yu)鈍(dun)(dun)化(hua)所導致的(de)狀態(tai),稱為鈍(dun)(dun)態(tai)或鈍(dun)(dun)性(xing)(xing)。關于(yu)鈍(dun)(dun)性(xing)(xing)曾(ceng)提出多(duo)種(zhong)不同假(jia)說(shuo),主要有(you)氧(yang)化(hua)物膜理(li)(li)論(lun)(lun)(lun)、吸(xi)附理(li)(li)論(lun)(lun)(lun)、化(hua)合(he)價(jia)理(li)(li)論(lun)(lun)(lun)和反(fan)應速度理(li)(li)論(lun)(lun)(lun)。1913年(nian)以來已(yi)召開了多(duo)次國際鈍(dun)(dun)性(xing)(xing)會議,但關于(yu)鈍(dun)(dun)性(xing)(xing)的(de)本質至(zhi)今仍(reng)未(wei)最終(zhong)闡明,甚至(zhi)就其確切的(de)定義(yi)亦未(wei)取得一致意見。目前多(duo)數學(xue)者(zhe)支(zhi)持氧(yang)化(hua)膜理(li)(li)論(lun)(lun)(lun)。