金属局部腐蚀电化学
2012-12-01 00:00:00
作者:林玉珍 来源:《腐蚀防护之友》
局部腐蚀发生的充分条件
随腐蚀过程的进行,金属表面不同区域的阳极溶解速度的差异不但不会减弱甚至还会加强。
这一条件才能使局部腐蚀持续进行,最终形成严重的局部腐蚀。
上述“必要”和“充分”两个条件缺一不可。例如,金属中如有少量细小的阳极相夹杂物,尽管一开始阳极相夹杂物的溶解速度比其余表面的阳极溶解速度大得多。但随腐蚀的进行,阳极夹杂物因溶解而消失,这就使表面各部分的阳极溶解速度不再有较大的差异。即使再出现新的阳极相夹杂物,也已不是在原来的位置,这就不能最终形成严重的局部腐蚀。
局部腐蚀条件的形成
(1)金属材料本身具备局部腐蚀发生的条件,例如,镀锡层的钢铁,如图3所示。
锡是阴极性的镀层,镀层微孔或损伤处裸露出来的钢铁是阳极,且面积又很小,会以很高的阳极电流密度溶解。而锡镀层(阴极区)的溶解速度很小,随着腐蚀的进行,这两个部分溶解速度的差异不会减弱。
(2)金属本身并不具备必然发生局部腐蚀的条件,腐蚀一开始,整个表面遵循着相同的阳极溶解动力学规律(见图4a),但随着腐蚀过程的不断进行,次生效应引发金属表面不同区域(缝内和缝外)之间阳极溶解速度产生了差异,而且这种差异随腐蚀的进行不仅不会消失,甚至还可能有所加强(见图4b),最终导致严重的局部腐蚀。
局部腐蚀中腐蚀电池的特点
全面腐蚀申的电池,阴、阳极尺寸非常小,相互紧靠难以区分。大量的微阴极、微阳极在伞属荞面随机分布着,因而可把金属的自溶解看成为在整个电极表面均匀进行。而局部腐蚀中的却不同,它具有以下特点:
阴、阳极截然分开
局部腐蚀中的腐蚀电池,阴阳极区毗连但截然分开。大多数情况下,具有小阳极一大阴极的面积比结构,而且随着面积比S阴/S阳的增大,阳极区的溶解电流密度随之加大,这要比全面腐蚀的速度大得多。例如,孔蚀中的孔内(小阳极区)和孔外(大阴极区);晶间腐蚀中的晶界(小阳极区)和晶粒(大阴极区);缝隙腐蚀中的缝内(小阳极区)和缝外(大阴极区)等。
闭塞性
局部腐蚀中的电池,其阳极区相对阴极区要小得多,腐蚀产物易在阳极区出口处堆积并覆盖,造成阳极区内溶解滞留,与阴极区之间物质交换困难,这种腐蚀电池又称为闭塞电池。
供氧差异腐蚀电池
引起局部腐蚀破坏的腐蚀电池是“供氧差异电池”,而不是“氧浓差电池”。尽管它们有相似之处,均由供氧的差异而成,而且金属表面与富氧溶液接触的区域,电位较高成为电池的阴极;与缺氧溶液接触的区域,电位较低成为电池的阳极,但这两种电池的工作和作用有本质区别。
氧浓差电池
氧浓差电池并不能解释局部腐蚀现象。在实际生产中,氧浓差电池的确会加重腐蚀,例如:水线腐蚀,土壤中因充气不均而引起腐蚀的加剧等,如图5所示。
(a)水线腐蚀(b)土壤中充气不均引起腐蚀
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