局部腐蝕發(fā)生的充分條件
隨腐蝕過程的進行,金屬表面不同區(qū)域的陽極溶解速度的差異不但不會減弱甚至還會加強。
這一條件才能使局部腐蝕持續(xù)進行,最終形成嚴(yán)重的局部腐蝕。
上述“必要”和“充分”兩個條件缺一不可。例如,金屬中如有少量細小的陽極相夾雜物,盡管一開始陽極相夾雜物的溶解速度比其余表面的陽極溶解速度大得多。但隨腐蝕的進行,陽極夾雜物因溶解而消失,這就使表面各部分的陽極溶解速度不再有較大的差異。即使再出現(xiàn)新的陽極相夾雜物,也已不是在原來的位置,這就不能最終形成嚴(yán)重的局部腐蝕。
局部腐蝕條件的形成
(1)金屬材料本身具備局部腐蝕發(fā)生的條件,例如,鍍錫層的鋼鐵,如圖3所示。
錫是陰極性的鍍層,鍍層微孔或損傷處裸露出來的鋼鐵是陽極,且面積又很小,會以很高的陽極電流密度溶解。而錫鍍層(陰極區(qū))的溶解速度很小,隨著腐蝕的進行,這兩個部分溶解速度的差異不會減弱。
(2)金屬本身并不具備必然發(fā)生局部腐蝕的條件,腐蝕一開始,整個表面遵循著相同的陽極溶解動力學(xué)規(guī)律(見圖4a),但隨著腐蝕過程的不斷進行,次生效應(yīng)引發(fā)金屬表面不同區(qū)域(縫內(nèi)和縫外)之間陽極溶解速度產(chǎn)生了差異,而且這種差異隨腐蝕的進行不僅不會消失,甚至還可能有所加強(見圖4b),最終導(dǎo)致嚴(yán)重的局部腐蝕。
局部腐蝕中腐蝕電池的特點
全面腐蝕申的電池,陰、陽極尺寸非常小,相互緊靠難以區(qū)分。大量的微陰極、微陽極在傘屬蕎面隨機分布著,因而可把金屬的自溶解看成為在整個電極表面均勻進行。而局部腐蝕中的卻不同,它具有以下特點:
陰、陽極截然分開
局部腐蝕中的腐蝕電池,陰陽極區(qū)毗連但截然分開。大多數(shù)情況下,具有小陽極一大陰極的面積比結(jié)構(gòu),而且隨著面積比S陰/S陽的增大,陽極區(qū)的溶解電流密度隨之加大,這要比全面腐蝕的速度大得多。例如,孔蝕中的孔內(nèi)(小陽極區(qū))和孔外(大陰極區(qū));晶間腐蝕中的晶界(小陽極區(qū))和晶粒(大陰極區(qū));縫隙腐蝕中的縫內(nèi)(小陽極區(qū))和縫外(大陰極區(qū))等。
閉塞性
局部腐蝕中的電池,其陽極區(qū)相對陰極區(qū)要小得多,腐蝕產(chǎn)物易在陽極區(qū)出口處堆積并覆蓋,造成陽極區(qū)內(nèi)溶解滯留,與陰極區(qū)之間物質(zhì)交換困難,這種腐蝕電池又稱為閉塞電池。
供氧差異腐蝕電池
引起局部腐蝕破壞的腐蝕電池是“供氧差異電池”,而不是“氧濃差電池”。盡管它們有相似之處,均由供氧的差異而成,而且金屬表面與富氧溶液接觸的區(qū)域,電位較高成為電池的陰極;與缺氧溶液接觸的區(qū)域,電位較低成為電池的陽極,但這兩種電池的工作和作用有本質(zhì)區(qū)別。
氧濃差電池
氧濃差電池并不能解釋局部腐蝕現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)中,氧濃差電池的確會加重腐蝕,例如:水線腐蝕,土壤中因充氣不均而引起腐蝕的加劇等,如圖5所示。
(a)水線腐蝕(b)土壤中充氣不均引起腐蝕
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