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生活中的腐蝕

2021-09-27 17:00:21 作者：葛紅花，周宏旺來源：腐蝕與防護(hù) 分享至：

腐蝕，看到這兩個字你會想到什么，或許有人認(rèn)為腐蝕離我們很遠(yuǎn)，或許有人認(rèn)為腐蝕無關(guān)緊要，但事實是腐蝕離我們很近，它悄悄地在破壞，并且造成的危害很大，下面我們慢慢來揭開腐蝕的神秘面紗。

首先我們來解釋一下什么叫腐蝕，它是指材料與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)，或物理溶解而產(chǎn)生的破壞，這是一種悄悄進(jìn)行的破壞，其造成的后果十分嚴(yán)重。

金屬的腐蝕在多數(shù)情況下是屬于電化學(xué)腐蝕，這種腐蝕發(fā)生時，環(huán)境介質(zhì)中一定存在著一種或幾種可以將金屬氧化的物質(zhì)，最常見的這種氧化性物質(zhì)是氫離子（H+，酸性介質(zhì)中大量存在）和氧氣分子（O2，空氣中和與空氣接觸的水中普遍存在）。電化學(xué)腐蝕發(fā)生時，在金屬表面會形成一個腐蝕原電池。如碳鋼在酸性介質(zhì)中，鐵表面由于同時有鐵和碳，鐵電位低于碳電位，成為腐蝕原電池的陽極，而碳電位較高成為陰極（圖1）。在陽極區(qū)和陰極區(qū)，分別發(fā)生以下反應(yīng)：

從而使陽極區(qū)域的鐵受到溶解破壞。

圖1 碳鋼在酸性介質(zhì)中形成的腐蝕原電池

國際公認(rèn)，因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占世界各國國民生產(chǎn)總值的3~5%。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年由于腐蝕造成的損失高達(dá)1.5~2萬億之巨，約占國民生產(chǎn)總值的6%。因腐蝕導(dǎo)致的間接損失，即腐蝕的次生災(zāi)害造成的損失更為嚴(yán)重。在日常生活中，腐蝕問題時有發(fā)生，不僅影響物品的美觀使用，同時也會對人體的健康和出行安全等造成嚴(yán)重威脅。材料的腐蝕無處不在，防腐蝕工作任重道遠(yuǎn)。

下面我們簡單介紹一下生活中的腐蝕。

1.牙齒與腐蝕

牙齒是我們身體的重要組成部分，牙齒的損壞可嚴(yán)重影響我們的生活質(zhì)量。牙齒看似很堅固，其實很脆弱?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，軟飲料對牙齒具有腐蝕性，其中部分碳酸類飲料的腐蝕性甚至比蓄電池使用的酸液更強(qiáng)。喝了檸檬水不刷牙漱口，也會使牙齒慢慢腐蝕。許多其他食物和飲品與軟飲料一樣對牙齒具有腐蝕性，這些食物具有一個共同的特性：酸性。

圖2是一個5歲寶寶的牙齒[1]，已經(jīng)成了“可樂牙”。該寶寶從3歲開始喝可樂，而且自從喝上可樂后，再也不肯喝水，他每天要喝3瓶可樂，二年后牙齒成了圖2的模樣。碳酸飲料中含有大量的酸性物質(zhì)，對牙齒表面的琺瑯質(zhì)具有溶解作用，另外飲料中還含有大量的糖分，造成口腔中細(xì)菌的繁殖和發(fā)酵，進(jìn)一步產(chǎn)生對牙齒有害的酸性物質(zhì)。

圖2 被腐蝕的牙齒

要防止或減緩牙齒的腐蝕，通?？梢圆捎脙煞N方法，一是選用合適的牙膏，在牙齒表面形成保護(hù)層，如含氟牙膏可以增強(qiáng)牙齒的抗酸性，抑制細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生酸性物質(zhì)；二是盡可能地縮短牙齒與酸性物質(zhì)接觸的時間，這就要養(yǎng)成勤漱口、勤刷牙的好習(xí)慣。

2.餐具與腐蝕

每個家庭都要使用餐具，鐵鍋，鍋鏟，菜刀等。時間久了就會出現(xiàn)生銹的跡象，尤其是菜刀上會出現(xiàn)黃色的銹跡（圖3），那是因為菜刀切菜時不可避免會沾水，而蔬菜中含有氯化鈉等電解質(zhì)，切菜時在刀面上會形成一層電解質(zhì)液膜，切完菜后菜刀暴露在空氣中，氧氣分子進(jìn)入刀面的電解質(zhì)液膜，構(gòu)成了一個腐蝕原電池的體系，其中鐵作為陽極被慢慢氧化為鐵離子，而液膜中的氧氣分子得到電子生成氫氧根離子，亞鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，在氧的作用下進(jìn)一步氧化成氫氧化鐵，這就是鐵的生銹腐蝕過程，見圖4的示意圖。想要預(yù)防這種腐蝕，一種簡單易行的方法是每次在菜刀使用完時將其表面用干燥的抹布擦拭干凈，另外也可以從改變菜刀的抗腐蝕性能上來預(yù)防，如采用更耐腐蝕的合金鋼作為刀具的材料。

圖3 被腐蝕的菜刀

圖4 菜刀腐蝕示意圖

3.煙囪與腐蝕

冬天時，北方地區(qū)許多農(nóng)村家庭家里會有暖氣或是爐子，為了防止煤氣中毒，需要將煙氣排出室外，這就需要使用煙囪，據(jù)了解腐蝕煙囪的主要物質(zhì)是二氧化硫，二氧化硫遇水會變?yōu)閬喠蛩?，亞硫酸在空氣中氧化生成硫酸，雖然只是少量，但是整個冬天下來，煙囪已經(jīng)被腐蝕得千瘡百孔（圖5）。預(yù)防這種腐蝕，可以從煙囪材料的選材和表面處理等方面來解決。

工業(yè)和生活中大量使用煤炭作為燃料時，燃燒排出的煙氣中因含有二氧化硫而使大氣受到污染，遇雨水則形成酸雨，酸雨對室外大氣中放置的金屬設(shè)施，尤其是鋼鐵類的設(shè)施會造成較大的腐蝕，如空調(diào)室外機(jī)的腐蝕在很多建筑外墻都可以看到，這些室外機(jī)雖然表面采用了有機(jī)涂層保護(hù)，但經(jīng)過多年的日曬雨淋，一旦表面涂層出現(xiàn)破損，涂層下面的鋼板會很快生銹（圖6）。這是因為破損處裸露的鋼板與受涂層保護(hù)的表面區(qū)域在潮濕的大氣環(huán)境中可以形成腐蝕原電池體系，發(fā)生同上述菜刀表面相似的腐蝕過程。

圖5 被腐蝕的煙囪

圖6 被腐蝕的空調(diào)外機(jī)

4.電器與腐蝕

家用電器在使用過程中也存在腐蝕現(xiàn)象，比如各種電器的遙控器，電動剃須刀，手電筒等需要用到電池，干電池使用不當(dāng)、或長時間使用或放置會發(fā)生漏液現(xiàn)象，電池中漏出的電解液具有強(qiáng)腐蝕性，會腐蝕電池片、彈簧、接線、電路板、電子元器件等金屬部件，從而影響電器的正常使用（圖，7、圖8）。比如酸性干電池發(fā)生漏液時，電解液與漏液部位的金屬接觸，構(gòu)成一個腐蝕原電池，發(fā)生析氫腐蝕，金屬失去電子被腐蝕，而氫離子得到電子產(chǎn)生氫氣，使得家用電器的相關(guān)部件受到損壞。

為了預(yù)防這種腐蝕只需在電器不用時將電池及時取出，或進(jìn)行定期檢查。如果已經(jīng)出現(xiàn)了漏液可以用紙巾擦拭吸干，再反復(fù)用濕水的紗布擦拭干凈，晾干或吹干。線路板和元件表面最好刷一次清漆。

生活中的材料腐蝕現(xiàn)象還有很多，通過合理的防護(hù)可以大幅度降低腐蝕速率，希望全社會都來重視材料的腐蝕問題，降低資源、能源的消耗，使我們的生活更美好。