2.3　材料的腐蝕

所有材料都會與周圍的環境介質發生相互作用，從生活用品、工業生產到國防工業，腐蝕問題到處存在。可以說，凡有金屬使用的地方，就有各種各樣的腐蝕問題。尤其在工業生產中，由于介質性質，腐蝕問題變得更為嚴峻。腐蝕使金屬設備發生局部泄漏，導致報廢，甚至造成人員重大傷亡，危害性很大。

因此，腐蝕一直是世界各國高度重視并需解決的工程技術難題。

腐蝕損失巨大。1937年美國殼牌公司（Shell Company）在比利時布魯塞爾舉辦的一次腐蝕展覽會上放了如下一塊展牌：可以推算，全世界每年因腐蝕造成的金屬材料損失至少1億噸以上，腐蝕引起的損失占各國GDP的2%～4%。

我國腐蝕損失更驚人。據2002年中國工程院咨詢項目《中國工業和自然環境腐蝕問題的調查和對策》統計，我國當年因腐蝕造成的直接經濟損失超過5000億元；僅海洋腐蝕引起的損失，我國每年就超過1.5萬億元。

根據腐蝕機理的不同將腐蝕分成四種，見圖2.7。其中，最重要的是化學腐蝕。化學腐蝕就是金屬與接觸到的物質直接發生氧化還原反應而被氧化損耗的過程；電化學腐蝕就是鐵和氧形成兩個電極，組成腐蝕原電池，因為鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是陽極。遭到的腐蝕不管是化學腐蝕還是電化學腐蝕，金屬腐蝕的實質都是金屬原子被氧化轉化成金屬陽離子的過程。

自然界中只有極少數金屬（例如金、鉑等）能以游離狀態存在，而大多數金屬都需要從它們的礦石中用不同的能量冶煉出來。因此，從熱力學觀點來看，金屬的腐蝕是很自然的事。金屬受周圍介質的化學及電化學作用而被破壞，這種現象叫做金屬的腐蝕。由于腐蝕導致的金屬破壞都從表面開始，而破壞的程度，一般來說也是表面最大。在液態和固態電解質中腐蝕過程是電化學過程。因此，腐蝕能否進行取決于金屬能否離子化，而金屬離子化的趨勢可以用電極電位（E）表示。

金屬在電解質中的腐蝕是一種電化學變化，它的進行依照法拉第定律及歐姆定律：

ΔW= （E_c-E_a） te/ （96500AR）

式中，e為常數，如粗略地認為R不變時，則腐蝕速率（ΔW/t）與（E_c-E_a）成正比，而與A成反比。（E_c-E_a）因極化關系有所變化，因此腐蝕率也會隨時間變化；陽極面積A較小時，腐蝕率將會隨著提高。金屬腐蝕時，陽極釋放電子的陽極過程和陰極獲得電子的陰極過程是在同一金屬表面進行的。

圖2.7　腐蝕的分類