自金屬材料誕生的那一刻起,就開始了被腐蝕破壞的日子,腐蝕堪稱為金屬材料的天敵。從某種意義上講,金屬材料發展研究的歷史,也是人類與金屬腐蝕抗爭的歷史。
腐蝕,俗稱生銹。科學上對腐蝕的解釋是金屬在外界環境的影響下,由于化學和電化學的作用所遭受的破壞。其中,化學腐蝕是金屬在非電解質溶液中,或者在干燥的氣體中與外界環境直接發生化學反應的結果,金屬在高溫氣體中的氧化,就是化學腐蝕的一個例子;電化學腐蝕是金屬在電解質溶液中發生電化學作用的結果,金屬在酸類液體中的腐蝕都屬于這一類。鐵的生銹就是由于鐵在潮濕的空氣中,由于水和氧或其他微量電解質的作用所遭受的破壞。
多數金屬在腐蝕過程中,表面能生成一層固態膜,如果膜層是堅固致密的,就可以起到隔離腐蝕的作用,腐蝕就會減慢或中止。如鋁制品在空氣中生成一種十分堅固致密的氧化鋁薄膜,保護其不再繼續腐蝕。鐵在濃硫酸中生成硫酸鐵膜層,鉛在稀硫酸中生成硫酸鉛膜層,都可以起到保護作用。但金屬在腐蝕過程中如果不能生成固態膜,或者膜不完整不堅牢,腐蝕就進行得較快。
為了防止金屬腐蝕,我們的祖先早在2000多年前就做了嘗試。1974年在陜西臨潼秦始皇的從葬陶俑坑挖掘出的3把寶劍,至今無絲毫銹跡,光耀閃爍,鋒利無比。經科學家們研究,寶劍采取了鉻鹽氧化處理,是用鉻鹽作氧化劑,在劍的表面形成了一層非常細密的氧化層,使劍不再起別的氧化作用,所以又叫鈍化處理。
隨著科學技術的發展和進步,如今防止金屬腐蝕的方法越來越多。但這些方法只能適用于構造簡單、形狀規則的金屬材料,對于構造復雜或精密度要求高的金屬零件就不適用了。
科學家們經過孜孜不倦的探索,又從化學工業中找到了新型防銹劑,如亞硝酸異丙胺、碳酸二環己胺等。這些化學防銹劑具有像樟腦丸一樣的揮發性,能充滿整個包裝空間和任何細小的縫隙,并吸附在金屬的表面上,如和空氣中的水分相遇,就發生水解作用,分解出有機陽離子和氫氧陰離子薄膜。金屬表面上有了這層薄膜后,就像涂上一層油似的,不會再吸附水分,而氫氧陰離子則能抵抗空氣中氧的侵蝕而起著防銹作用。
近年來,人們利用被譽為“閃爍時代光輝的金屬鈦”來進行金屬反腐蝕的斗爭,也取得了卓絕的成效。一些用不銹鋼做的機器,比如漂白機等,每年要腐蝕掉0.3毫米,2毫米厚的不銹鋼7年也會被腐蝕掉,而改用鈦每年只腐蝕千分之二毫米,同樣厚的板材可以用上1000年。
責任編輯:趙澤南
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