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(shi)用(yong)紅外(wai)線(xian)光(guang)譜(pu)、拉(la)曼(man)光(guang)譜(pu)等(deng)進行銹(xiu)的(de)解析方法(fa),有很多人(ren)研究過非(fei)晶(jing)質銹(xiu)的(de)結構。例如,1974年(nian)(nian)(昭(zhao)和49年(nian)(nian)),三澤等(deng)用(yong)紅外(wai)線(xian)光(guang)譜(pu)法(fa)確定(ding)(ding)非(fei)晶(jing)質的(de)銹(xiu)是無定(ding)(ding)形(xing)堿式氫氧化鐵(tie)FeO,(OH)2-3x(x=0.4);1983年(nian)(nian)(昭(zhao)和58年(nian)(nian)),Keiser等(deng)用(yong)拉(la)曼(man)光(guang)譜(pu)法(fa)把它定(ding)(ding)為8-FeOOH.關于(yu)這些問(wen)題將在2.3.4節(jie)詳細敘述(shu)。
本章想(xiang)要提出(chu)的(de)(de)(de)問題不(bu)是(shi)(shi)銹特性描述的(de)(de)(de)本身,而是(shi)(shi)能(neng)(neng)賦(fu)予耐(nai)候鋼(gang)特征(zheng)的(de)(de)(de)銹是(shi)(shi)哪種銹,有(you)效添加元素(su)的(de)(de)(de)作用(yong)是(shi)(shi)什么,怎樣生成(cheng)的(de)(de)(de)?關于(yu)這些問題在(zai)(zai)(zai)下一(yi)節涉及,關于(yu)非晶質(zhi)的(de)(de)(de)銹也(ye)將在(zai)(zai)(zai)2.3.4節敘述,然而有(you)關鐵銹的(de)(de)(de)種類或(huo)生成(cheng)過程的(de)(de)(de)更廣泛的(de)(de)(de)研(yan)究成(cheng)果,因為(wei)已(yi)有(you)三(san)(san)澤執筆的(de)(de)(de)優(you)秀總論,請參(can)考書后(hou)的(de)(de)(de)資料4。如三(san)(san)澤等(deng)所指出(chu)的(de)(de)(de)那樣,只要用(yong)X射線衍射或(huo)紅(hong)外線光譜法進行檢驗,所鑒定(ding)的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)耐(nai)候鋼(gang)和碳素(su)鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)本質(zhi)上是(shi)(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de),不(bu)能(neng)(neng)夠成(cheng)為(wei)表(biao)示前者有(you)優(you)秀耐(nai)候性結構的(de)(de)(de)證(zheng)據(ju)。能(neng)(neng)夠成(cheng)為(wei)證(zheng)據(ju)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)內層銹的(de)(de)(de)連續性,在(zai)(zai)(zai)這方面(mian)發現(xian)兩(liang)者有(you)很大(da)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)。
另(ling)一方面(mian),在(zai)分析銹(xiu)(xiu)中(zhong)含(han)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)時,耐候(hou)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)中(zhong)當然含(han)有(you)(you)添加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)合金元素(su)。可是,Copson 把(ba)含(han)有(you)(you)最(zui)(zui)大0.5%Cu的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)及含(han)有(you)(you)最(zui)(zui)大3.23%Ni的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)工(gong)業地(di)區(qu)(qu)(qu)經(jing)過(guo)1~3年(nian)暴曬試驗后的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)進行化(hua)學(xue)分析的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo),以(yi)及松(song)島等把(ba)耐候(hou)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)工(gong)業地(di)區(qu)(qu)(qu)經(jing)過(guo)1年(nian)暴曬試驗后的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)進行化(hua)學(xue)分析的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)表明(ming),無論(lun)浮銹(xiu)(xiu)或黏(nian)附銹(xiu)(xiu)在(zai)平(ping)均成分范圍(wei)內合金元素(su)對鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)比與(yu)基(ji)體鐵(tie)相(xiang)同,沒有(you)(you)發(fa)現(xian)濃(nong)(nong)縮(suo)。岡田等把(ba)工(gong)業地(di)區(qu)(qu)(qu)經(jing)過(guo)5年(nian)暴曬的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)鋼(gang)(gang)(gang)銹(xiu)(xiu)層(ceng)(ceng)(ceng)斷面(mian)用EPMA 進行面(mian)分析及線分析的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)證明(ming),Cu、Cr、P在(zai)外層(ceng)(ceng)(ceng)幾乎不存在(zai),反(fan)而存在(zai)于內層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)非(fei)晶質層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong),其濃(nong)(nong)度(du)既有(you)(you)與(yu)基(ji)體鐵(tie)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位,也有(you)(you)高于基(ji)體鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位。最(zui)(zui)近三(san)澤等研究了(le)在(zai)工(gong)業地(di)區(qu)(qu)(qu)經(jing)過(guo)26年(nian)暴曬的(de)(de)(de)(de)(de)耐候(hou)鋼(gang)(gang)(gang),其內層(ceng)(ceng)(ceng)濃(nong)(nong)縮(suo)元素(su)只有(you)(you)鉻。
合金元(yuan)素在(zai)銹(xiu)中濃縮(suo),其(qi)濃度高于(yu)基體鐵(tie),這一說法是被普(pu)遍認(ren)同的,雖然對(dui)于(yu)致密(mi)銹(xiu)還(huan)不能(neng)斷(duan)言(yan),然而一般認(ren)為(wei)與外層銹(xiu)相比多存(cun)在(zai)于(yu)非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)中,并認(ren)為(wei)它們對(dui)非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)的形(xing)成做(zuo)出了(le)某種貢獻。因為(wei)非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)在(zai)碳素鋼中也有同樣程(cheng)度的生成,所以(yi)認(ren)為(wei)與其(qi)說生成非晶(jing)(jing)質(zhi)銹(xiu)還(huan)不如說對(dui)連續銹(xiu)層的形(xing)成起了(le)作(zuo)用(yong)更為(wei)妥當.關于(yu)該問題將(jiang)在(zai)進行敘(xu)述。