電化學腐蝕是指金屬在電解質溶液中發生的腐蝕。發生電化學腐蝕的基本條件是：有能導電的溶液。能導電的溶液幾乎包含所有的水溶液，包括淡水、雨水、海水、酸堿鹽的水溶液，甚至從空氣中凝結的水蒸氣加上設備表面的雜質也可以成為構成腐蝕環境的電解質溶液。金屬最常見、最普遍的腐蝕就是電化學腐蝕。

一、金屬電化學腐蝕的常見形式

金屬電化學腐蝕按其被破壞的形式可以分為：全面腐蝕和局部腐蝕。

1.全面腐蝕

全面腐蝕是指在整個金屬表面上進行的腐蝕。全面腐蝕一般來說分布比較均勻，腐蝕速度比較穩定，機器設備的壽命可以預測，對設備的檢測也比較容易，一般不會發生突發事故。全面腐蝕電池的陰、陽極全部是微電極，陰陽極面積基本上相等，所以反應速度比較穩定。

2.局部腐蝕

局部腐蝕是指只集中在金屬表面局部區域上進行的腐蝕，其余大部分區域幾乎不腐蝕。局部腐蝕造成的金屬損失量不大，但是嚴重的局部腐蝕會導致機器設備的突發性破壞，這種破壞很難預測，往往會造成巨大的經濟損失，更有甚者會引起災難性事故。根據日本三菱化工機械公司對 10 年中化工裝置破壞事例進行的調查結果表明，全面腐蝕和高溫腐蝕只占 13.4%，而局部腐蝕占80%以上。由此可見局部腐蝕的嚴重性。

常見的局部腐蝕有點偶腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕破裂等。

二、金屬電化學腐蝕常用的防腐方法

金屬電化學腐蝕形成的原因很多，影響因素很多，環境因素各不相同，這樣就不能用一種防腐措施來解決所有腐蝕問題。在金屬防腐中常用的方法有：

覆蓋層保護、電化學保護、緩蝕劑保護。

1.覆蓋層保護

覆蓋層保護是用耐蝕性能良好的金屬或非金屬材料覆蓋在耐蝕性能較差的材料表面，把基體材料與腐蝕介質隔開，以達到控制腐蝕的目的。表面覆蓋層保護法不僅能提高基底金屬的耐腐蝕能力，而且能節約大量貴重金屬和合金。

⑴表面清理

無論采用金屬覆蓋層還是非金屬覆蓋層，都要與基體金屬要有良好的結合力，在施工前都要先對設備進行表面清理，然后再進行覆蓋層的施工。

表面清理的主要方面就是除油、除銹。除油的方法有化學除油和電化學除油?；瘜W除油主要是用有機溶劑、堿液清洗。現在又出現了一些新型的合成洗滌劑。少量的合成洗滌劑加入高溫、高壓的水流中，清洗金屬表面的油污，具有速度快、清洗干凈等優點，但需要專用清洗設備。金屬表面除銹的方法有機械除銹法、酸洗除銹法。隨著科技的進步，現在出現了一種新型的除銹方法，即用酸洗的酸加上緩蝕劑和填充劑制成酸洗膏，涂抹在金屬表面，待除銹后再用水沖洗干凈，再涂鈍化膏，使金屬鈍化，不再生銹。

⑵覆蓋層的種類

表面覆蓋層有金屬覆蓋層和非金屬覆蓋層兩大類。金屬覆蓋層一般有雙金屬、金屬襯里、電鍍、化學鍍、熱噴涂（噴鍍）、熱浸鍍等。非金屬覆蓋層有涂料覆蓋層、玻璃鋼襯里、橡膠襯里、磚板襯里等。

雙金屬、金屬襯里都有一定的厚度，按照操作規程施工，就可以達到材料應有的耐蝕作用。一般所指的金屬覆蓋層是指電鍍、化學鍍、熱噴涂（噴鍍）、熱浸鍍等，這些覆蓋層多數是有孔的，并且很薄。金屬覆蓋層根據它們在介質中的電化學行為可以分為陽極覆蓋層和陰極覆蓋層。陽極覆蓋層的電極電位比基體金屬的電極電位負。使用時，完整的覆蓋層對基體金屬有良好的保護作用；即使完整性遭到破壞，也可以作為犧牲陽極繼續保護基體金屬免遭腐蝕。

在一般情況下，鋅、鎘、鋁對碳鋼而言是陽極性覆蓋層。陰極覆蓋層的電極電位比基體金屬的電極電位正。應用時只能機械的保護基體金屬免遭腐蝕。一旦覆蓋層的完整性被破壞，它將會與基體金屬構成腐蝕電池，使基體金屬腐蝕速度加快。一般情況下使用的鎳、銅、鉛、錫、不銹鋼等對碳鋼而言為陽極性覆蓋層。

非金屬覆蓋層主要是從以下三個方面對基體金屬起保護作用：隔離作用、緩蝕作用、電化學作用。非金屬覆蓋層在選擇時應該從覆蓋層對環境的適應性、被保護的基體材料與覆蓋層的適應性、施工條件的可能性、覆蓋層的配套性、經濟上的合理性等五個方面綜合考慮。

磷酸鹽涂層是一種新型的防腐方法。它是通過刷、噴或長時間浸泡在含有鐵、鋅、鎂的酸性正磷酸鹽溶液中，形成一層油膜，該油膜由厚而多孔的磷酸鹽細晶粒組成，緊密的粘結在鋼上。這層膜不能提供良好的耐蝕性，因此不單獨使用，但是它們為油、蠟、漆提供了良好的基礎，幫助防止漆膜下銹蝕擴散。

覆蓋層保護一般會與電化學保護、緩蝕劑保護聯合保護時，覆蓋層保護效果的好壞直接影響聯合保護效果。

2.電化學保護

電化學保護分為陰極保護和陽極保護兩種。

⑴陰極保護

陰極保護是將被保護的金屬與外加電流電源的負極相連，在金屬表面通入足夠的陰極電流，使金屬的電位變負，從而使金屬溶解速度減小的一種保護方法。陰極保護技術應用已經比較成熟。在我國已經使用陰極保護的裝置有郵電系統電纜裝置、埋與土壤中的地下管線、埋與地下的儲槽、輸油管線、天然氣輸送管道、再如橋樁、閘門、平臺等都使用了陰極保護。

陰極保護在應用時會與其它防腐方法聯合使用。陰極保護與覆蓋層聯合保護，這樣由于絕大部分面積被覆蓋層覆蓋，電流的消耗大為降低，同時又克服了單獨采用覆蓋層保護容易出現針孔、局部損壞等缺點；陰極保護與緩蝕劑保護聯合使用，可以解決單獨使用緩蝕劑效果不大、或耗藥量大的缺點，也可以解決因為結構復雜單獨使用陰極保護效果不佳的缺點。

⑵陽極保護

陽極保護是將被保護的金屬構件與外加直流電源的正極相連，在電解質溶液中，使金屬構件陽極極化至一定電位，使其建立并維持穩定的鈍態，從而陽極溶解受到抑制，腐蝕速度降低，使設備得到保護。具有活性 - 鈍性型的金屬如鈦、不銹鋼、碳鋼、鎳基合金等金屬可以采用陽極保護，不僅可以控制這些金屬的全面腐蝕，而且能夠防止點蝕、應力腐蝕破裂、晶間腐蝕等局部腐蝕。但是陽極保護只能應用于電解質成分特定、且處于液相中的金屬。介質中鹵素離子濃度不能超過一定臨界值，否則這些活性離子會破壞金屬鈍態，從而把陽極保護功能破壞掉。在我國陽極保護應用效果顯著的設備有：硫酸生產中的碳鋼儲槽、各種換熱器、三氧化硫發生器等；氨水及銨鹽生產中的碳化塔、氨水儲槽等。

陽極保護與覆蓋層保護聯合使用，只需要鈍化覆蓋不嚴的地方，臨界鈍化電流大大減小，投資費用大大減少；由于陽極面積大大減小，活化后重新鈍化也容易。陽極保護與緩蝕劑聯合保護，能降低臨界電流密度，減少投資費用。

例如硝酸銨、尿素混合液中加重鉻酸鈉，尿素、氨水中加硫氰酸鈉等無機緩蝕劑，并與陽極保護聯合使用，效果很好。

3.緩蝕劑保護

緩蝕劑保護是通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕的物質使金屬得到保護的方法。緩蝕劑保護的特點是投資少、收效快、使用方便。但是緩蝕劑的應用也有一定的局限性：蝕劑不宜在高溫下使用、只能用在封閉和循環的體系中、具有較強的針對性、污染及廢液回收處理問題也應慎重考慮。所以緩蝕劑在使用時應該根據具體情況嚴格選擇。在我國緩蝕劑是很重要的防腐方法之一，廣泛應用于石油、化工、鋼鐵、機械、動力、運輸等部門。

緩蝕劑與其它防腐方法聯合使用，取得的效果更佳。

三、腐蝕電化學研究新進展

1.復雜腐蝕電化學研究

在 20 世紀研究了腐蝕熱力學、腐蝕動力學、局部腐蝕的基礎問題，腐蝕實驗的目的是進行材料篩選和材質檢測，估算使用壽命和設計參數，分析事故原因和驗證防腐蝕效果以及研究腐蝕規律等等，解決工業和科技方面的問題與困難。腐蝕電化學研究方法有很多種，比如說有極化曲線法、電化學抗阻譜法（EIS）、時間電流法與時間電位法、極化電阻（RP）測量法等等。但是方法有一定局限性，對于不同的研究對象會有不定的影響。例如涂漆鋁合金體系的腐蝕電化學研究方法可以用有極化曲線法、電化學抗阻譜法（EIS）、時間電流法與時間電位法，雖然在涂漆鋁合金腐蝕測量領域，與鹽霧腐蝕等常規測量法相比較，電化學測量法具有快速、操作簡便、信息量化程度高等優點。在金屬土壤腐蝕電化學研究的方法有有極化曲線法、電化學抗阻譜法（EIS）、極化電阻（RP）測量法，極化電阻（RP）與金屬的腐蝕速度有一定的對應關系，但不嚴格，且只能反應平均信息，極化曲線測量雖可提供較多的土壤信息，但極化時對研究體系有較大的改變，使測量時的腐蝕環境與試樣自然腐蝕時不同，而使結果可信度降低。EIS 法對土壤環境的影響很小，且可得到較豐富的土壤腐蝕信息和腐蝕過程動力學參數，故它被認為是研究土壤腐蝕最有希望的方法，也越來越受到人們的重視。目前在各種電化學測量法中，EIS 法由于具有無損、信息量大的優點，在這個領域占據了主要地位。特別是在計算機引入后，這種趨勢就更加明顯。

然而隨著現代工業的發展和人類活動空間的擴大，絕大部分材料必須在與有機、無機或金屬材料混合狀態下使用，因此顯示出復雜界面腐蝕電化學過程的特殊性和復雜性，特別是環境條件的復雜化、苛刻化，構成極端復雜的腐蝕破壞體系。例如鋼筋在在混凝土中的腐蝕破壞就是一種典型的復雜體系，其特點是：鋼筋 / 混凝土界面是氣—固—液三項共存的高度閉塞區域，是腐蝕電化學發生、發展的核心場所，界面化學微環境如水、氧氣、氯離子、氫氧根離子、PH 等在微腐蝕電池的產生與發展過程中扮演著關鍵性的作用；混凝土是復雜的非均質活性相，其物理化學性質呈動態變化和不均一的分布，可構成各種濃差電池和宏觀電池，宏電池和微電池交互動態作用。要研究這個體系就要揭示鋼筋 / 混凝土界面微化學環境的特征，探明界面微化學環境的臨界參數、混凝土物理化學性能和環境因素；考察影響鋼筋混凝土腐蝕破壞的關鍵性材料和環境因素，包括環境介質、服役條件、表面狀態等，探明其中的控制因素，研究各種內外影響因素交互作用的規律性；建立研究方法及測量技術，研究此復雜體系的各種電化學保護技術和緩蝕劑技術及其防腐蝕理論。

極端復雜的腐蝕破壞體系與裸金屬在敞開環境中腐蝕體系的腐蝕電化學過程差異很大，與傳統的腐蝕電化學體系比較，復雜體系的腐蝕電化學過程的明顯特點是多相、多因子、多步驟、多樣性、交叉及復雜性等。其中有不少深層次的、交叉性的、綜合性的和關鍵性的科學問題亟待解決這些復雜體系腐蝕電化學的深入研究，復雜體系腐蝕電化學新理論、新模型及基本規律性的探索將不僅為解決重大的實際問題提供理論基礎，而對于發展、豐富現代腐蝕電化學及相關學科具有重大的學術意義。將成為 21 世紀腐蝕電化學領域重要的前沿課題和研究熱點。復雜體系的腐蝕電化學研究需要突破傳統的理論模型，需要研究方法的創新，創造性的綜合應用各種現代物理化學研究方法。而我國在復雜體系腐蝕電化學還不全面有些領域還屬空白。

2.陰極保護新發展

隨著陰極保護技術的普及，對于犧牲陽極來說，人們對此有了更加深刻的認識。目前，犧牲陽極的實用配方已經基本定型和標準化，但開發高效、耐用、經濟的犧牲陽極則成為犧牲陽極材料的發展方向，其中又以鋁合金陽極的性能研究及開發最為突出現在研究的高效鋁陽極開路電位已達 -1.4V，電流效率>95% 以上，而且還開發研制了用于海泥的 Al-Zn-In 系及 Al-Zn-In-Si 系合金犧牲陽極和 Alap-3 以上。在犧牲陽極機理研究方面，對于鋁合金陽極中 Hg、In 等元素的活化作用機理，鋁基犧牲陽極的溶解過程和負差異效應，Zn 陽極晶間腐蝕的原因和對策以及探索用工業純原料代替高純原料制造犧牲陽極等方面都有不同進展。生產工藝成型方面，通過對鑄造過程中的熱處理和改變陽極的常規形狀，以提高電化學效率及改變原來單調的外形，滿足陰極保護多樣化的發展。比如，用管線的手鐲式陽極、用于保護管線的帶狀陽極及小尺寸的棒狀陽極。

除了犧牲陽極保護陰極以外，外加電流陰極保護也有發展很好的前景。外加電流中使用的輔助陽極材料，由最普通的石墨和高硅鑄鐵發展到鍍鉑鈦、鍍鉛銀陽極，陽極形式也在硅發生變化。對混凝土鋼筋可實行陰極保護，可用導電混凝土、柔性陽極、網狀輔助陽極。參比電極的精度及使用壽命關系到參比電極的好壞，長效參比電極的發展及高純鎂電極和鉬 - 氧化鉬電極都得到了應用。

電化學陰極保護在海水及土壤環境中，如艦艇、鋼結構物、油氣輸送管道等方面，基本上還采用經典或半經驗性的設計方法，今后在計算機輔助設計、優化設計和監測技術等方面會有較大的發展。

隨著腐蝕電化學研究方法的不斷更新，以及其他交叉學科的不斷進步，在材料保護和防腐方面會有更進一步的發展。

四、結束語

金屬腐蝕對化工生產影響是多方面的。新的防腐方法的應用、改進，對促進化工生產將起到很大的推動作用，腐蝕與防護問題越來越引起人們的興趣和關注。