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话说镁合金的腐蚀(一)
2020-06-03 10:14:42   来源:中国有色金属报    点击:

  腐蚀是普通金属和合金面临的一大挑战,但是镁及镁合金的腐蚀比其他金属的更为严重,金属材料每年的腐蚀损失惊人。根据惯用的估算方法,每年因腐蚀造成的直接经济损失约占国民生产总值的3%,因腐蚀消耗的钢材约为年产量的1/3,其中占总产量的1/10是不可回收利用的,变成了无用的其他的材料,有的进入地球表层变成泥土,有的进入大气,有的随水东流进入大海。据中国有色金属工业协会统计,2018年国内镁产量695.6kt,同比下降21.36%,据笔者估算,2018年中国因腐蚀而损耗的镁约40kt,占当年产量5.7%。
 
  何谓腐蚀
 
  何谓腐蚀学术界颇多争议,早期的定义是:“金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致无谓消耗或破坏,称为金属的腐蚀。”现在全世界大多数国家和组织都接受世界标准化组织(ISO)的定义:“金属与环境的物理-化学的相互作用,造成金属性能的改变、导致金属、环境或由其构成的一部分技术体系功能的损坏。”
 
  腐蚀其实是冶金的逆过程,我们也可以认为,腐蚀是材料在环境作用下引起的破坏或变质,或除了单纯机械破坏以外材料的一切破坏。
 
  腐蚀的分类
 
  从腐蚀的形貌看,腐蚀可分为全面腐蚀和局部腐蚀两类,前者又称均匀腐蚀,也称整体腐蚀,是指与环境相接触材料的表面均因腐蚀而受到损耗。腐蚀结果是金属表面以近似相同速率变薄,质量减轻。不过要指出,绝对均匀的腐蚀是不存在的,厚度的减薄并非每处都一样。
 
  局部腐蚀是腐蚀的发生局限于结构的某些特定区域或部位上,它又可分为以下几种。
 
  ●点蚀
 
  它发生在金属表面极为局部的地方,形成洞穴或坑点,并向内部扩展,甚至造孔。若坑口直径小于点穴深度时,称为点蚀,若坑口直径大于坑的深度,则称为坑蚀。实际上,点蚀与坑蚀并没有严格界线。铝和不锈钢在氯化物水溶液中所发生的腐蚀就是典型的点蚀实例。
 
  ●缝隙腐蚀
 
  腐蚀发生在缝隙处或邻近缝隙的区域。这些缝隙是由于同种金属或异种金属相接触,或是金属与非金属接触造成的。缝隙处的腐蚀程度远大于金属表面其他地方的,这种腐蚀通常是由于缝隙中氧的缺乏、缝隙内酸度变化、缝隙中某种离子积累造成的。缝隙腐蚀是一种常见的腐蚀现象,几乎所有的金属都可能发生此种腐蚀。法兰接触面、螺母紧固面、焊缝气孔、锈层下,以及沉积于金属表面的淤泥、积垢、杂物等都会形成缝隙而出现缝隙腐蚀。
 
  ●浓差电池腐蚀
 
  由于靠近电极表面的腐蚀剂的浓度差异而导致电极电位不同所构成的腐蚀电池。差异充气电池就是浓差腐蚀电池的一种。引起腐蚀的推动力是由于溶液或土壤中某一处与另一处的氧含量不同而导致电极电位不同而构成的腐蚀电池。氧浓度低的部位是阳极区,腐蚀加速进行。实际上,缝隙腐蚀与浓差电池腐蚀机理有相同之处,但浓差腐蚀电池有更明显的阳极与阴极区。
 
  ●电偶腐蚀
 
  当一种不太活泼的金属(阴极)和一种比较活泼的金属(阳极)在同一环境中相接触时,组成电偶会引起电流的流动,从而造成电偶腐蚀,也称双金属腐蚀或接触腐蚀。一些金属的电偶序见下表。当需要用不同的金属彼此接触并在同一导电性溶液中工作时,其原则是,应尽量选择在电位序中相靠近的那些金属。应特别指出的是,在电偶腐蚀中,接触面积大小有着极为重要的影响。大阴极和小阳极是最不利的面积比例。铜板上的钢铆钉比钢板铜铆钉的腐蚀要严重得多。
 

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