1. 環境與鈍化
一般來(lai)說,環境的氧化(hua)(hua)性高(gao)時(shi)容易引(yin)起金屬(shu)腐(fu)蝕(shi),可是有某種(zhong)金屬(shu)其(qi)環境的氧化(hua)(hua)性達到(dao)(dao)某種(zhong)強度(du)時(shi),反而(er)不會引(yin)起腐(fu)蝕(shi)。例(li)如,鐵(tie)對(dui)硝(xiao)酸(suan)來(lai)講(jiang),隨(sui)著(zhu)硝(xiao)酸(suan)濃度(du)的增(zeng)加,氧化(hua)(hua)性升高(gao),相應(ying)地應(ying)該加快了腐(fu)蝕(shi)的進度(du),但是當濃度(du)達到(dao)(dao)65%時(shi),反而(er)不腐(fu)蝕(shi)了。這(zhe)是因為(wei)此(ci)時(shi)作為(wei)強氧化(hua)(hua)劑(ji)的硝(xiao)酸(suan),在鐵(tie)表面形成了一層(ceng)惰性薄膜的緣故,這(zhe)層(ceng)膜稱(cheng)為(wei)鈍化(hua)(hua)膜;這(zhe)種(zhong)狀態稱(cheng)為(wei)“該種(zhong)金屬(shu)已鈍化(hua)(hua)”。
容(rong)易形(xing)成鈍化的性質,是(shi)(shi)(shi)金(jin)屬(shu)原本所(suo)具(ju)有的。實際上(shang)能否形(xing)成鈍化,則(ze)是(shi)(shi)(shi)依環境情況而變化的。易于(yu)形(xing)成鈍化的金(jin)屬(shu)除Fe、Ni、Cr及(ji)其合(he)金(jin)之外,還有Mo、Ti、Zr等(deng)。因為(wei)不銹鋼是(shi)(shi)(shi)鐵(Fe)和(he)鉻(Cr)或是(shi)(shi)(shi)鐵(Fe)、鉻(Cr)和(he)鎳(Ni)的合(he)金(jin),其鈍化薄(bo)膜(mo)是(shi)(shi)(shi)極易成形(xing)的,而且是(shi)(shi)(shi)更(geng)加穩(wen)定而堅固的物質,因此該合(he)金(jin)具(ju)有優越的耐(nai)腐蝕性。
圖(tu)(tu)1-4是(shi)鐵-鉻合金(jin)在大氣中(zhong),經(jing)歷(li)10年的時間,在工廠地區環境的腐蝕程度與鉻(Cr)的含(han)有(you)量的關系圖(tu)(tu)。
2. 不銹鋼(gang)鈍化
有(you)(you)時(shi)金(jin)屬材料在發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)時(shi),會產生具有(you)(you)黏(nian)稠性且(qie)極(ji)易(yi)附著的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu),這種(zhong)(zhong)具有(you)(you)黏(nian)稠性且(qie)極(ji)易(yi)附著的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu),附著在金(jin)屬材料的(de)(de)表面,能夠起到保護材料免受進一步(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)作用(yong),這種(zhong)(zhong)作用(yong)就是鈍(dun)化(hua)(hua)作用(yong)。這些被鈍(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)金(jin)屬材料在特定的(de)(de)環境中腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)非(fei)常小,而在其他環境中卻有(you)(you)可(ke)能產生相當嚴重的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),這種(zhong)(zhong)現象稱為(wei)鈍(dun)化(hua)(hua)。例如,從電(dian)動序來看,鋁的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)應該(gai)是較高的(de)(de),然而實際(ji)上,鋁在除鹵化(hua)(hua)物(wu)外的(de)(de)多數介質里具有(you)(you)較強的(de)(de)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力。鎳、鈦(tai)、鋯、鉻和不銹鋼等材料,都是因為(wei)可(ke)自(zi)鈍(dun)化(hua)(hua)而具備了耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)能力。
鈍化(hua)(hua)狀態(tai)金屬的(de)(de)耐腐蝕(shi)性取決于鉻(ge)(ge)含量、環境(jing)中的(de)(de)氯化(hua)(hua)物和(he)氧含量以(yi)及溫度(du)。在特定(ding)的(de)(de)條件下達(da)到鈍化(hua)(hua)狀態(tai),取決于各種鈍化(hua)(hua)因素(su)的(de)(de)相對值能(neng)否超(chao)過其(qi)阻礙鈍化(hua)(hua)的(de)(de)因素(su)。例如,高(gao)的(de)(de)鉻(ge)(ge)含量有(you)利(li)(li)于鈍化(hua)(hua),低的(de)(de)溫度(du)有(you)利(li)(li)于鈍化(hua)(hua),含有(you)去鈍化(hua)(hua)離子的(de)(de)氯化(hua)(hua)物阻礙鈍化(hua)(hua),而(er)氧有(you)利(li)(li)于鈍化(hua)(hua)。由于不銹(xiu)鋼(gang)含有(you)足夠多的(de)(de)Cr、Ni、Mo等(deng)元素(su),而(er)Cr、Ni、Mo是形(xing)成鈍化(hua)(hua)膜(mo)主(zhu)要元素(su),所(suo)以(yi)不銹(xiu)鋼(gang)具有(you)耐腐蝕(shi)性。
盡(jin)管在特定的環境下,鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)材料(liao)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)非常小,但在其(qi)他(ta)情況下可能(neng)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)是(shi)相當嚴重(zhong)的。相反,通常顯示鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)的合(he)金(jin)在非鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)下,常常是(shi)非常活潑的。某些元素可以擊穿鈍化(hua)膜,造(zao)成鈍化(hua)膜不(bu)連續(xu)處的金(jin)屬被腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。例如,氯離子破壞鋁、鐵以及不(bu)銹(xiu)鋼的鈍化(hua),造(zao)成點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。因此,使用鈍化(hua)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)(tai)金(jin)屬的用戶應(ying)(ying)特別注(zhu)意點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)開裂、敏化(hua)以及貧氧(yang)腐(fu)(fu)(fu)(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。