人類大約在使用材料的同時就開始了對腐蝕(shi)和腐蝕控制技術的觀察和研究。人類有效地利用金屬的歷史就是與金屬腐蝕做斗爭的歷史。
我們的(de)(de)(de)(de)祖(zu)先對腐(fu)蝕科(ke)學作出了卓(zhuo)越的(de)(de)(de)(de)貢獻。春秋戰國時(shi)(shi)期的(de)(de)(de)(de)武器(qi),秦始皇時(shi)(shi)代的(de)(de)(de)(de)青銅(tong)劍和大量箭鏃,有(you)的(de)(de)(de)(de)至今毫(hao)無(wu)銹蝕。經鑒定,青銅(tong)箭鏃表(biao)面有(you)一(yi)層致(zhi)密的(de)(de)(de)(de)黑色氧化層(有(you)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面甚至含鉻高達(da)2%),這些表(biao)面保護層具有(you)良好的(de)(de)(de)(de)防腐(fu)作用,這是(shi)中國文明史上的(de)(de)(de)(de)一(yi)個奇(qi)跡。聞名(ming)世界的(de)(de)(de)(de)中國真(zhen)漆早在3000年前的(de)(de)(de)(de)商朝就已得到廣泛應用。越王勾踐的(de)(de)(de)(de)青銅(tong)寶劍穿越了2000多(duo)年的(de)(de)(de)(de)歷(li)史長河(he),但劍身絲毫(hao)不見銹斑。
盡管對腐蝕及(ji)其控制認識的(de)歷史悠久,但(dan)都是屬于經(jing)驗性的(de)。材料的(de)腐蝕科(ke)學(xue)(xue)與防護(hu)(hu)技術實(shi)際上是一個涉(she)及(ji)多門學(xue)(xue)科(ke)的(de)綜合(he)性邊緣學(xue)(xue)科(ke),它的(de)理論和實(shi)踐與金屬學(xue)(xue)、冶金學(xue)(xue)、材料學(xue)(xue)、化(hua)學(xue)(xue)、電化(hua)學(xue)(xue)、物理學(xue)(xue)、工程(cheng)(cheng)力學(xue)(xue)、斷(duan)裂力學(xue)(xue)、流(liu)體力學(xue)(xue)、化(hua)學(xue)(xue)工程(cheng)(cheng)學(xue)(xue)、微生物學(xue)(xue)、表面(mian)科(ke)學(xue)(xue)、表面(mian)工程(cheng)(cheng)學(xue)(xue)、電學(xue)(xue)等(deng)密切相關(guan)。因此,作為獨立學(xue)(xue)科(ke)的(de)腐蝕與防護(hu)(hu)學(xue)(xue)科(ke)是隨著各相關(guan)學(xue)(xue)科(ke)的(de)發展逐步(bu)完善的(de)。
腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)與(yu)防護技術(shu)作為一門獨立的(de)(de)學(xue)(xue)科(ke)則是在(zai) 20 世紀(ji) 20 ~ 30 年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai)發展起來(lai)的(de)(de)。1911年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Eden 等首(shou)次觀察到(dao)微動(dong)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)現象。1927年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Tomlinson 通過(guo)研究(jiu)(jiu)首(shou)次提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)微動(dong)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)機理(li)模型。1920~1923年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Tammann、Piilling與(yu) Bedworth 通過(guo)研究(jiu)(jiu)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu) Ag、Fe、Pb、Ni等的(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)規(gui)律,提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)動(dong)力(li)學(xue)(xue)的(de)(de)拋(pao)物(wu)線(xian)(xian)定(ding)(ding)律和氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)完整性的(de)(de)判據;Moore 的(de)(de)研究(jiu)(jiu)認為黃銅(tong)季裂(lie)(lie)是黃銅(tong)在(zai)含氨環境中發生晶間型應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。1926年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),McAdam 開始著手研究(jiu)(jiu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)疲勞。1929年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Evans建立了(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)極化(hua)(hua)(hua)(hua)圖,并推動(dong)了(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)本質的(de)(de)定(ding)(ding)量(liang)化(hua)(hua)(hua)(hua)研究(jiu)(jiu)。1932年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),艾文思(U. R. Evans)和霍爾(T. P. Hoar)用實(shi)驗(yan)證明了(le)(le)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)表面(mian)(mian)存(cun)在(zai)著腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電池,金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)失重(zhong)與(yu)電流量(liang)直接有關(guan)。1933年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Wagner 從(cong)理(li)論(lun)(lun)上(shang)推導出(chu)(chu)了(le)(le)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)高溫(wen)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)生長的(de)(de)經典拋(pao)物(wu)線(xian)(xian)理(li)論(lun)(lun)。1938年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),瓦(wa)格納(C. Wagnar)和屈拉德(W. Traud)對同(tong)一金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)表面(mian)(mian)發生一對以上(shang)共(gong)軛反應的(de)(de)情況提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)混合電位(wei)的(de)(de)概念,建立了(le)(le)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)混合電位(wei)理(li)論(lun)(lun),奠(dian)定(ding)(ding)了(le)(le)近(jin)代(dai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)與(yu)工程(cheng)(cheng)的(de)(de)動(dong)力(li)學(xue)(xue)基礎。同(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Pourbaix 計算和繪制了(le)(le)電位(wei)-pH 值(zhi)圖,奠(dian)定(ding)(ding)了(le)(le)近(jin)代(dai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)的(de)(de)熱力(li)學(xue)(xue)理(li)論(lun)(lun)框(kuang)架。1947年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Brenner 和 Riddell 提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鍍鎳技術(shu)。1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Unilig 提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)點蝕(shi)(shi)的(de)(de)自催化(hua)(hua)(hua)(hua)機理(li)模型。1957年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Stern 和Geary提(ti)(ti)(ti)出(chu)(chu)了(le)(le)線(xian)(xian)性極化(hua)(hua)(hua)(hua)技術(shu)。1968年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Iverson 觀察到(dao)了(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)噪聲信號圖像。20 世紀(ji) 60 年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代(dai),Brown 首(shou)先(xian)將斷裂(lie)(lie)力(li)學(xue)(xue)引入(ru)到(dao)應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)研究(jiu)(jiu)中。1970年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian),Epellboin 首(shou)次用電化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)阻抗譜研究(jiu)(jiu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)過(guo)程(cheng)(cheng)。
從 20 世紀中(zhong)下(xia)葉(xie)至今的(de)(de)(de)(de)近(jin)幾十年(nian)里,腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科學(xue)(xue)和(he)(he)防(fang)護技(ji)術(shu)得到(dao)(dao)了(le)(le)迅速的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)。國際學(xue)(xue)術(shu)交流日(ri)益活躍;局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)和(he)(he)應(ying)力作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)行為及(ji)其(qi)控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)備受重(zhong)(zhong)視(shi),其(qi)對(dui)石(shi)油化(hua)工(gong)(gong)、海洋工(gong)(gong)程(cheng)、航空航天、國防(fang)建(jian)設等部門有(you)重(zhong)(zhong)要影響;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)學(xue)(xue)科吸引(yin)了(le)(le)許許多(duo)多(duo)相關學(xue)(xue)科中(zhong)的(de)(de)(de)(de)著名科學(xue)(xue)家和(he)(he)工(gong)(gong)程(cheng)師轉入從事腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)領域(yu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)工(gong)(gong)作(zuo)(zuo),使(shi)(shi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)學(xue)(xue)科的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)隊伍(wu)日(ri)益壯大;腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)學(xue)(xue)科——腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工(gong)(gong)程(cheng)學(xue)(xue)和(he)(he)防(fang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)系統工(gong)(gong)程(cheng)學(xue)(xue)形(xing)成(cheng)(cheng)。在(zai)這(zhe)一(yi)時(shi)期內先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面分析儀(yi)器和(he)(he)技(ji)術(shu)在(zai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研(yan)(yan)究(jiu)中(zhong)得到(dao)(dao)了(le)(le)應(ying)用(yong),如(ru)俄歇電(dian)(dian)子譜(pu)(AES)、X光電(dian)(dian)子能譜(pu)(XPS)、次離子質(zhi)(zhi)譜(pu)(SIMS)、掃描電(dian)(dian)子顯微鏡(SEM)、透射電(dian)(dian)子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、電(dian)(dian)化(hua)學(xue)(xue)交流阻抗譜(pu)(EIS)等,進(jin)一(yi)步(bu)揭示(shi)了(le)(le)許多(duo)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)微觀(guan)機制(zhi)和(he)(he)本(ben)質(zhi)(zhi)。將物理和(he)(he)化(hua)學(xue)(xue)學(xue)(xue)科的(de)(de)(de)(de)新成(cheng)(cheng)就,如(ru)滲(shen)流理論(lun)(lun)、非線性動力學(xue)(xue)、混沌(dun)理論(lun)(lun)、分形(xing)理論(lun)(lun)、半(ban)導體理論(lun)(lun)、量子化(hua)學(xue)(xue)等引(yin)入腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研(yan)(yan)究(jiu)領域(yu)后已取(qu)得了(le)(le)一(yi)系列重(zhong)(zhong)要成(cheng)(cheng)果。與此同(tong)時(shi),計算(suan)機技(ji)術(shu)、網絡技(ji)術(shu)及(ji)人工(gong)(gong)智能等得到(dao)(dao)了(le)(le)廣泛應(ying)用(yong),這(zhe)一(yi)切也(ye)相應(ying)地(di)促進(jin)和(he)(he)發展(zhan)了(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)控制(zhi)技(ji)術(shu)。20世紀60~70年(nian)代,電(dian)(dian)子束、離子束、激(ji)光束和(he)(he)等離子技(ji)術(shu)等先(xian)后引(yin)入到(dao)(dao)表(biao)面技(ji)術(shu)領域(yu)中(zhong),使(shi)(shi)表(biao)面技(ji)術(shu)取(qu)得了(le)(le)飛(fei)躍式的(de)(de)(de)(de)進(jin)步(bu)。
腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家的(de)(de)(de)卓越工(gong)作(zuo),再加上先進(jin)的(de)(de)(de)儀器(qi)設備和(he)(he)實驗手(shou)段(duan)的(de)(de)(de)大(da)量(liang)采用,其他相關學(xue)(xue)(xue)科(ke)(ke)理論(lun)(lun)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)推動,使腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)進(jin)一步得到完善、充(chong)實和(he)(he)提高。在腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)工(gong)程方面取得的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)果也是十分顯著(zhu)的(de)(de)(de)。有些腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)問(wen)(wen)題尚未從理論(lun)(lun)上徹底明了(le)(le)(le)之(zhi)前,就(jiu)已經在防護技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)上提出(chu)了(le)(le)(le)許(xu)多(duo)有效的(de)(de)(de)解決(jue)方法。在這期間,許(xu)多(duo)著(zhu)名(ming)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)家及工(gong)程師(shi)提出(chu)并用實驗論(lun)(lun)證了(le)(le)(le)點(dian)蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、晶間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)、選擇性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)等各種(zhong)類型的(de)(de)(de)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)機理,進(jin)而(er)提出(chu)了(le)(le)(le)相應的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)控制(zhi)措施,發(fa)(fa)展(zhan)了(le)(le)(le)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研(yan)究方法,促進(jin)了(le)(le)(le)現(xian)(xian)代腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)理論(lun)(lun)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)與(yu)發(fa)(fa)展(zhan)。目前,已涌現(xian)(xian)出(chu)了(le)(le)(le)各式(shi)各樣的(de)(de)(de)表(biao)面防護新技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu),推動了(le)(le)(le)現(xian)(xian)代表(biao)面工(gong)程技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)及表(biao)面工(gong)程學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)。近年來,納米技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)研(yan)究的(de)(de)(de)熱潮又促進(jin)了(le)(le)(le)多(duo)種(zhong)新的(de)(de)(de)防腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)問(wen)(wen)世(shi),因(yin)此可以說,正(zheng)是工(gong)業(ye)和(he)(he)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)促進(jin)了(le)(le)(le)現(xian)(xian)代腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)科(ke)(ke)學(xue)(xue)(xue)理論(lun)(lun)和(he)(he)防護技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)與(yu)發(fa)(fa)展(zhan)。然而(er),如(ru)果沒有腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)研(yan)究的(de)(de)(de)進(jin)展(zhan)和(he)(he)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)控制(zhi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)功,許(xu)多(duo)重要工(gong)業(ye)也不可能發(fa)(fa)展(zhan)到今(jin)天(tian)這個(ge)水平(ping)。
1949年(nian)(nian)以來(lai),尤其是改革開(kai)放以來(lai),我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護的(de)(de)(de)(de)科(ke)學(xue)(xue)(xue)技術研究工(gong)作(zuo)得到了(le)很大的(de)(de)(de)(de)發展(zhan),在國(guo)(guo)(guo)(guo)際本學(xue)(xue)(xue)科(ke)領(ling)域中(zhong)(zhong)占有重要(yao)一(yi)席(xi),對我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)民(min)經濟的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)作(zuo)出了(le)巨大的(de)(de)(de)(de)貢獻(xian)。中(zhong)(zhong)華人民(min)共(gong)和國(guo)(guo)(guo)(guo)成(cheng)立(li)初期(qi),國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)科(ke)委在機械學(xue)(xue)(xue)科(ke)組內成(cheng)立(li)了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護分組,于(yu)1961年(nian)(nian)又(you)單獨成(cheng)立(li)了(le)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)科(ke)學(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)科(ke)組,負責制(zhi)定我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)規劃,并召開(kai)多次(ci)學(xue)(xue)(xue)術會(hui)議(yi)交(jiao)流會(hui),建(jian)立(li)土壤腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)試驗點等。這期(qi)間,我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)一(yi)些高校也先后(hou)建(jian)立(li)了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)防(fang)護專業,一(yi)些相(xiang)關(guan)研究院所先后(hou)成(cheng)立(li)了(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護研究組、室,開(kai)展(zhan)有關(guan)科(ke)研工(gong)作(zuo)。改革開(kai)放以后(hou),腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護學(xue)(xue)(xue)科(ke)得到了(le)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)的(de)(de)(de)(de)高度重視,于(yu)1979 年(nian)(nian)12 月正式成(cheng)立(li)了(le)中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護學(xue)(xue)(xue)會(hui),下設 10 多個專業委員(yuan)會(hui),標志著(zhu)我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護學(xue)(xue)(xue)科(ke)走向了(le)規范化(hua)發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)快車道(dao)。經過(guo)廣大腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)防(fang)護科(ke)技工(gong)作(zuo)者(zhe)近20年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)辛(xin)勤(qin)耕耘,目前我(wo)(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)已較好地解決(jue)了(le)包(bao)括石油(you)天(tian)然(ran)氣開(kai)發、石油(you)化(hua)工(gong)、化(hua)學(xue)(xue)(xue)工(gong)業、船舶制(zhi)造、航空航天(tian)、核能、冶金、交(jiao)通、通信、海洋(yang)工(gong)程、電子(zi)、建(jian)筑等在內的(de)(de)(de)(de)各工(gong)業領(ling)域中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)問題,研究和開(kai)發了(le)許(xu)多先進的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)控制(zhi)及監測技術,較好地滿足了(le)生產(chan)發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)需要(yao)。
