金(jin)(jin)屬在(zai)大氣(qi)中會自(zi)發進行氧(yang)化,隨著(zhu)溫(wen)(wen)度增高(gao)(gao),大氣(qi)中水(shui)分(fen)蒸發,濕腐(fu)(fu)(fu)蝕變成(cheng)干(gan)腐(fu)(fu)(fu)蝕,腐(fu)(fu)(fu)蝕更嚴重,在(zai)工業中成(cheng)為重要問題(ti)。如高(gao)(gao)溫(wen)(wen)石油(you)化工管(guan)道(dao)等都(dou)存在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)氧(yang)化問題(ti)。在(zai)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下金(jin)(jin)屬表面產(chan)生一層氧(yang)化膜(mo)。Pilling和(he)Bedworth曾指(zhi)出,抗氧(yang)化性和(he)氧(yang)化物與金(jin)(jin)屬的(de)體積比有關。如用R表示單位體積,則:
當R<1時(shi),氧(yang)化物不能覆蓋金(jin)(jin)屬(shu)表面,因而沒有(you)保護(hu)性(xing);當R>1時(shi),氧(yang)化物中將產生較大的(de)(de)應力,膜(mo)易破裂(lie)(lie)脫落,保護(hu)性(xing)不好(hao)。理想的(de)(de)比值應接近1。此外,保護(hu)性(xing)高(gao)的(de)(de)膜(mo)還應具有(you)高(gao)熔點,低(di)(di)蒸氣壓(ya),膨脹系數與金(jin)(jin)屬(shu)接近,良好(hao)的(de)(de)抗破裂(lie)(lie)高(gao)溫(wen)塑性(xing),低(di)(di)電導(dao)率,對金(jin)(jin)屬(shu)離子和氧(yang)的(de)(de)擴(kuo)散系數低(di)(di)等。
金屬(shu)(shu)的(de)高溫氣體腐(fu)蝕也(ye)是一個(ge)電(dian)化學過程。如圖(tu)8.1.13所(suo)示(shi)。陽極(ji)(ji)反應是金屬(shu)(shu)離子(zi)化,在膜-金屬(shu)(shu)界面發(fa)(fa)生;陰(yin)極(ji)(ji)反應是氧的(de)離子(zi)化,在膜-氣體界面發(fa)(fa)生。電(dian)子(zi)和(he)(he)離子(zi)(金屬(shu)(shu)離子(zi)和(he)(he)氧離子(zi))在膜中兩(liang)極(ji)(ji)之間流動,它和(he)(he)水溶液中的(de)腐(fu)蝕電(dian)池相似。
防止(zhi)高溫氧化(hua)最有(you)效的方(fang)法是在(zai)基體金(jin)屬(shu)中加(jia)入有(you)效的合金(jin)成分,使膜中生成保護性(xing)很強的二(er)元或三元化(hua)合物(wu),使離子(zi)擴散更為困難,氧化(hua)速(su)度因(yin)而下降。