1. 環(huan)境與鈍(dun)化
一(yi)般來(lai)說,環(huan)境的(de)(de)氧(yang)(yang)化性(xing)(xing)高時(shi)容易引(yin)起(qi)金(jin)屬(shu)腐蝕,可是有某種(zhong)金(jin)屬(shu)其環(huan)境的(de)(de)氧(yang)(yang)化性(xing)(xing)達到某種(zhong)強度(du)時(shi),反而不會(hui)引(yin)起(qi)腐蝕。例(li)如,鐵對硝酸(suan)來(lai)講,隨著(zhu)硝酸(suan)濃(nong)度(du)的(de)(de)增加,氧(yang)(yang)化性(xing)(xing)升高,相應(ying)地(di)應(ying)該加快(kuai)了腐蝕的(de)(de)進度(du),但是當濃(nong)度(du)達到65%時(shi),反而不腐蝕了。這是因為(wei)此時(shi)作為(wei)強氧(yang)(yang)化劑的(de)(de)硝酸(suan),在鐵表面形成(cheng)了一(yi)層(ceng)惰性(xing)(xing)薄膜的(de)(de)緣故,這層(ceng)膜稱為(wei)鈍(dun)化膜;這種(zhong)狀態稱為(wei)“該種(zhong)金(jin)屬(shu)已鈍(dun)化”。
容易形成鈍化的(de)(de)(de)性質,是(shi)金(jin)(jin)屬原本所具有的(de)(de)(de)。實(shi)際上能否(fou)形成鈍化,則(ze)是(shi)依環(huan)境情況而變化的(de)(de)(de)。易于形成鈍化的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬除Fe、Ni、Cr及其合(he)(he)金(jin)(jin)之外,還(huan)有Mo、Ti、Zr等。因為不銹鋼是(shi)鐵(Fe)和鉻(Cr)或是(shi)鐵(Fe)、鉻(Cr)和鎳(Ni)的(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin),其鈍化薄膜(mo)是(shi)極易成形的(de)(de)(de),而且(qie)是(shi)更(geng)加(jia)穩定(ding)而堅固的(de)(de)(de)物質,因此該合(he)(he)金(jin)(jin)具有優越(yue)的(de)(de)(de)耐腐蝕性。
圖1-4是鐵(tie)-鉻合金在大氣(qi)中(zhong),經歷10年的(de)(de)時間,在工(gong)廠地區(qu)環(huan)境的(de)(de)腐蝕(shi)程度(du)與鉻(Cr)的(de)(de)含有量的(de)(de)關系圖。
2. 不銹鋼鈍(dun)化
有(you)時金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)在(zai)(zai)發生(sheng)腐(fu)蝕(shi)時,會產(chan)(chan)生(sheng)具(ju)(ju)有(you)黏稠性(xing)且(qie)極(ji)易附著(zhu)(zhu)的(de)腐(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)物,這(zhe)種(zhong)具(ju)(ju)有(you)黏稠性(xing)且(qie)極(ji)易附著(zhu)(zhu)的(de)腐(fu)蝕(shi)產(chan)(chan)物,附著(zhu)(zhu)在(zai)(zai)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)的(de)表面(mian),能(neng)夠(gou)起到保護材(cai)(cai)料(liao)免受進一步腐(fu)蝕(shi)的(de)作(zuo)用(yong)(yong),這(zhe)種(zhong)作(zuo)用(yong)(yong)就(jiu)是(shi)(shi)鈍化(hua)(hua)作(zuo)用(yong)(yong)。這(zhe)些被鈍化(hua)(hua)的(de)金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)在(zai)(zai)特定的(de)環(huan)境中腐(fu)蝕(shi)速度(du)非常(chang)小(xiao),而(er)在(zai)(zai)其他環(huan)境中卻有(you)可能(neng)產(chan)(chan)生(sheng)相當(dang)嚴(yan)重(zhong)的(de)腐(fu)蝕(shi),這(zhe)種(zhong)現象稱為鈍化(hua)(hua)。例如,從電(dian)動序來(lai)看,鋁的(de)腐(fu)蝕(shi)速度(du)應(ying)該是(shi)(shi)較高的(de),然(ran)而(er)實際上(shang),鋁在(zai)(zai)除鹵化(hua)(hua)物外的(de)多數介質里具(ju)(ju)有(you)較強的(de)耐腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)。鎳、鈦、鋯、鉻和(he)不銹鋼等材(cai)(cai)料(liao),都是(shi)(shi)因為可自鈍化(hua)(hua)而(er)具(ju)(ju)備了耐腐(fu)蝕(shi)的(de)能(neng)力(li)。
鈍化(hua)狀態金屬的(de)(de)耐(nai)(nai)腐蝕性取(qu)決(jue)(jue)于(yu)鉻含(han)量、環境中的(de)(de)氯化(hua)物和氧含(han)量以(yi)及溫(wen)度。在特定的(de)(de)條(tiao)件下達(da)到鈍化(hua)狀態,取(qu)決(jue)(jue)于(yu)各種鈍化(hua)因(yin)素的(de)(de)相對(dui)值能否(fou)超過(guo)其(qi)阻(zu)礙鈍化(hua)的(de)(de)因(yin)素。例如,高的(de)(de)鉻含(han)量有利于(yu)鈍化(hua),低(di)的(de)(de)溫(wen)度有利于(yu)鈍化(hua),含(han)有去鈍化(hua)離子(zi)的(de)(de)氯化(hua)物阻(zu)礙鈍化(hua),而(er)(er)氧有利于(yu)鈍化(hua)。由(you)于(yu)不銹鋼含(han)有足(zu)夠多(duo)的(de)(de)Cr、Ni、Mo等元(yuan)素,而(er)(er)Cr、Ni、Mo是形成鈍化(hua)膜主要元(yuan)素,所以(yi)不銹鋼具有耐(nai)(nai)腐蝕性。
盡管在(zai)特(te)定的(de)(de)環境下(xia),鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)材料腐(fu)蝕(shi)(shi)非(fei)常(chang)小(xiao),但在(zai)其他(ta)情況下(xia)可能腐(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)相當嚴(yan)重的(de)(de)。相反,通常(chang)顯示鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)合金在(zai)非(fei)鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)下(xia),常(chang)常(chang)是(shi)非(fei)常(chang)活潑的(de)(de)。某些元素可以(yi)擊穿鈍(dun)化(hua)(hua)膜,造成鈍(dun)化(hua)(hua)膜不(bu)連續處的(de)(de)金屬被腐(fu)蝕(shi)(shi)。例如,氯離(li)子破壞鋁、鐵以(yi)及不(bu)銹鋼的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua),造成點腐(fu)蝕(shi)(shi)。因此,使用鈍(dun)化(hua)(hua)狀(zhuang)態(tai)金屬的(de)(de)用戶應特(te)別注意點腐(fu)蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)(shi)開裂、敏化(hua)(hua)以(yi)及貧氧腐(fu)蝕(shi)(shi)等(deng)。
3. 鈍(dun)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。