金屬(shu)在(zai)大氣(qi)中(zhong)會自發(fa)進行(xing)氧化(hua),隨著溫(wen)度增高(gao),大氣(qi)中(zhong)水分蒸發(fa),濕腐蝕變成干腐蝕,腐蝕更(geng)嚴重,在(zai)工業中(zhong)成為重要(yao)問(wen)題(ti)。如高(gao)溫(wen)石(shi)油化(hua)工管道等都存在(zai)高(gao)溫(wen)氧化(hua)問(wen)題(ti)。在(zai)高(gao)溫(wen)下金屬(shu)表(biao)面產生一層(ceng)氧化(hua)膜。Pilling和Bedworth曾指出,抗(kang)氧化(hua)性和氧化(hua)物與(yu)金屬(shu)的(de)體(ti)(ti)積(ji)比有關(guan)。如用R表(biao)示單(dan)位體(ti)(ti)積(ji),則:
當R<1時(shi),氧(yang)化物(wu)不(bu)能覆蓋金(jin)屬表面(mian),因而(er)沒(mei)有保護性;當R>1時(shi),氧(yang)化物(wu)中將產(chan)生較(jiao)大的(de)(de)應力,膜易破(po)裂脫落,保護性不(bu)好(hao)。理想的(de)(de)比值應接(jie)近1。此外(wai),保護性高的(de)(de)膜還應具有高熔點,低蒸氣壓,膨脹系數與金(jin)屬接(jie)近,良好(hao)的(de)(de)抗破(po)裂高溫(wen)塑性,低電導率,對(dui)金(jin)屬離子(zi)和氧(yang)的(de)(de)擴散系數低等。
金屬(shu)的(de)高溫氣(qi)體(ti)腐(fu)蝕也是(shi)(shi)一個電(dian)化(hua)學(xue)過程(cheng)。如圖8.1.13所(suo)示。陽(yang)極(ji)(ji)反(fan)應是(shi)(shi)金屬(shu)離子(zi)(zi)(zi)化(hua),在膜-金屬(shu)界(jie)面發生;陰極(ji)(ji)反(fan)應是(shi)(shi)氧的(de)離子(zi)(zi)(zi)化(hua),在膜-氣(qi)體(ti)界(jie)面發生。電(dian)子(zi)(zi)(zi)和離子(zi)(zi)(zi)(金屬(shu)離子(zi)(zi)(zi)和氧離子(zi)(zi)(zi))在膜中兩極(ji)(ji)之(zhi)間流動,它和水溶液(ye)中的(de)腐(fu)蝕電(dian)池相似(si)。
防止(zhi)高(gao)溫氧(yang)化最有效(xiao)的(de)方法是在(zai)基(ji)體(ti)金(jin)屬中加入有效(xiao)的(de)合金(jin)成(cheng)分,使膜中生成(cheng)保(bao)護性很強的(de)二元(yuan)或(huo)三(san)元(yuan)化合物(wu),使離子擴(kuo)散(san)更(geng)為困難(nan),氧(yang)化速度因而下(xia)降。