由于腐蝕的危害性十分大，為了搞好防腐蝕工作，作為防腐施工的技術(shù)人員和工人對材料受到腐蝕的起因、原理等應(yīng)進一步加深了解，以便合理地選擇防腐蝕的方法。
一、腐蝕
腐蝕是指材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。這里所說的材料包括金屬材料和非金屬材料。
金屬的腐蝕是指金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學作用而引起的破壞。有時還伴隨有機械、物理和生物作用。
非金屬腐蝕是指非金屬材料由于直接的化學作用（如氧化、溶解、溶脹、老化等）所引起的破壞。
這里應(yīng)當指出，單純的機械磨損和破壞不屬于腐蝕的范疇。
二、腐蝕分類
腐蝕在這里指金屬腐蝕，金屬腐蝕的分類方法很多。通常是根據(jù)腐蝕機理、腐蝕破壞的形式和腐蝕環(huán)境等幾個方面來進行分類。
?。?）按腐蝕機理分類從腐蝕機理的角度來考慮，金屬腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類。
1 化學腐蝕 金屬的化學腐蝕是指金屬和純的非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學作用而引起的金屬破壞，在腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。例如，鋁在純四氯化碳和甲烷中的腐蝕，鎂、鈦在純甲醇中的腐蝕等等，都屬于化學腐蝕。實際上單純的化學腐蝕是很少見的，原因是在上述的介質(zhì)中，往往都含有少量的水分，而使金屬的化學腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀瘜W腐蝕。
2電化學腐蝕 金屬的電化學腐蝕是指金屬和電解質(zhì)發(fā)生電化學作用而引起金屬的破壞。它的主要特點是：在腐蝕過程中同時存在兩個相對獨立的反應(yīng)過程———陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，并有電流產(chǎn)生。例如，鋼鐵在酸、堿、鹽溶液中的腐蝕都屬于電化學腐蝕。金屬的電化學腐蝕是最普遍的一種腐蝕現(xiàn)象，電化學腐蝕造成的破壞損失也是最嚴重的。
?。?）按腐蝕破壞的形式分類 金屬腐蝕破壞的形式多種多樣，但無論哪種形式，腐蝕一般都從金屬表面開始，而且伴隨著腐蝕的進行，總會在金屬表面留下一定的痕跡，即腐蝕破壞的形式?？梢酝ㄟ^肉眼、放大鏡或顯微鏡等進行觀察分析。根據(jù)腐蝕破壞的形式，可將金屬腐蝕分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。
1 全面腐蝕金屬的全面腐蝕亦稱為均勻腐蝕，是指腐蝕作用以基本相同的速度在整個金屬表面同時進行。如碳鋼在強酸、強堿中發(fā)生的腐蝕一般都是全面腐蝕。由于這種腐蝕可以根據(jù)各種材料和腐蝕介質(zhì)的性質(zhì)，測算出其腐蝕速度，這樣就可以在設(shè)計時留出一定的腐蝕裕量。所以，全面腐蝕的危害一般是比較小的。
2 局部腐蝕這是指腐蝕作用僅發(fā)生在金屬的某一局部區(qū)域，而其他部位基本沒發(fā)生腐蝕；或者是金屬某一部位的腐蝕速度比其他部位的腐蝕速度快得多，顯示了局部腐蝕破壞的痕跡。由于局部腐蝕往往是在陽極面積較小、陰極面積較大的情況下進行，所以，局部的腐蝕速度特別快，甚至在難以預料的情況下突然發(fā)生破壞。在金屬腐蝕破壞的事例中，局部腐蝕要比全面腐蝕多。也就是說局部腐蝕的危害性大于全面腐蝕的危害
性。且局部腐蝕的危險性也較大。最常見的局部腐蝕破壞形式有以下幾種。
a 小孔腐蝕（亦稱點腐蝕），是指金屬表面某一局部區(qū)域出現(xiàn)向深處發(fā)展的小孔，且其他部位不腐蝕或有輕微的腐蝕。它的特點是腐蝕的孔深大于孔徑，在金屬表面呈分散狀態(tài)或密集狀態(tài)分布。腐蝕孔一旦形成，便有向縱深加速進行的作用。具有自鈍化能力的金屬材料，如不銹鋼、鈦及其合金、鋁及其合金等。在含有氯離子的介質(zhì)中，最容易發(fā)生小孔腐蝕。
b 應(yīng)力腐蝕破裂，是指金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的腐蝕破裂。應(yīng)力腐蝕開裂的特點，主要是在金屬局部區(qū)域出現(xiàn)的從表及里的腐蝕裂紋，裂紋的形式有穿晶型、晶界型和混合型三種。破裂口呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征。例如，在固定的拉伸應(yīng)力作用下，奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；黃銅在含氨蒸汽中容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕；熬堿鍋的“堿脆”現(xiàn)象等都是典型的應(yīng)力腐蝕破裂。
c 晶間腐蝕，是指僅發(fā)生在金屬晶粒邊界或鄰近區(qū)域的一種腐蝕現(xiàn)象。晶間腐蝕可使晶粒間的結(jié)合力大大削弱，嚴重時可使金屬的機械強度完全喪失，造成設(shè)備突然破壞，危險性較大。晶間腐蝕的特點是金屬表面無明顯變化，但強度已經(jīng)降低，甚至完全喪失，而且失去金屬音響。通?？捎们脫艚饘俨牧系姆椒▉頇z查，若無金屬音響和易碎裂，則可能存在晶間腐蝕。不銹鋼、鎳基合金、鋁合金、鎂合金等都是晶間腐蝕敏感性較高的材料。不同的材料在不同的介質(zhì)中產(chǎn)生的晶間腐蝕的機理也不一樣。最常見的是奧氏體不銹鋼在氧化性或弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕。
d 縫隙腐蝕，是指在金屬與金屬，或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙（其寬度一般為0.025~0.1mm內(nèi)發(fā)生的金屬腐蝕?？p隙腐蝕是一種很普遍的腐蝕現(xiàn)象，幾乎所有的金屬材料都會發(fā)生。例如，法蘭連接面、螺母壓緊面、焊縫氣孔、銹層，以及沉積在金屬表面的泥砂、積垢、雜屑等，都會形成縫隙而使金屬發(fā)生縫隙腐蝕。
e 電偶腐蝕（亦稱接觸腐蝕），是指在同一介質(zhì)中，兩種不同腐蝕電位的金屬相互接觸，而引起電位較低的金屬在接觸部位發(fā)生局部腐蝕。這是常見的腐蝕現(xiàn)象。例如，碳鋼和黃銅在海水中互相接觸，由于這兩種金屬在海水中的腐蝕電位不同，它們之間會形成一個宏觀的電偶腐蝕電池，腐蝕電位較低的碳鋼成為陽極而被腐蝕。
f 氫腐蝕，是指在生產(chǎn)過程中，由于各種化學或電化學反應(yīng)（包括腐蝕反應(yīng)）所產(chǎn)生的原子態(tài)氫，擴散到金屬內(nèi)部而引起的各種破壞。主要有三種形態(tài)：第一是氫鼓泡，這是指原子態(tài)的氫分子不能擴散，就會在空穴內(nèi)積累而形成巨大的內(nèi)壓，引起金屬表面鼓泡，甚至破裂，含有硫化物、砷化物和氰化物等有害雜質(zhì)，易產(chǎn)生此種形態(tài)；第二是氫脆，這是由于氫原子進入金屬內(nèi)部后，使金屬晶格產(chǎn)生高度變形，從而降低了金屬的韌性和延性，引起金屬脆化；第三是氫蝕，這是由于高溫高壓下的氫原子進入金屬內(nèi)部，與金屬中的一種組分或元素產(chǎn)生化學反應(yīng)，從而引起金屬的破壞。
g 其他的局部腐蝕形式還有很多。例如，選擇性腐蝕、空泡腐蝕、腐蝕疲勞等。
?。?）按腐蝕環(huán)境分類因為金屬在各種環(huán)境中都可能發(fā)生腐蝕，所以，金屬腐蝕又可以按腐蝕環(huán)境來進行分類。如化學介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、高溫腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等。當然，這種分類方法不十分嚴密，因為大氣和土壤中都含有各種化學介質(zhì)，而海水本身就是一種化學介質(zhì)。不過這種分類方法可以從宏觀環(huán)境因素去分析和認識腐蝕的規(guī)律。
三、金屬腐蝕機理
金屬腐蝕破壞形式雖然多種多樣，但就其腐蝕過程的反應(yīng)來說，絕大部分都屬于電化學腐蝕的范疇，都可以用電化學反應(yīng)過程來解釋。
由于金屬的電化學腐蝕是金屬和電解質(zhì)溶液互相作用的過程，金屬與電解質(zhì)的性質(zhì)與腐蝕過程有著密切的關(guān)系。所以，想要了解電化學腐蝕的機理，就需要了解金屬和電解質(zhì)溶液的一些電化學性質(zhì)，以及金屬和電解質(zhì)溶液界面上的特性。
（一）金屬和電解質(zhì)溶液的性質(zhì)
1. 金屬的電化學性質(zhì) 金屬原子是由原子核和核外電子組成。當金屬的不同部位存在電位差時，其中的自由電子就會在電位差的作用下，由電位較低的部位向電位較高的部位運動，形成電流。所以，金屬的最大特性之一是它的導電性。金屬的另一個特性是：當金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，金屬表面上帶正電荷的金屬陽離子在溶液中的極性水分子的吸引下，會以水化金屬陽離子的形式進入溶液中，而在金屬表面留下相應(yīng)的帶負電荷的電子。通常將金屬與溶液接觸時發(fā)生的溶解現(xiàn)象稱為金屬的自動溶解。金屬在電解質(zhì)溶液中的自動溶解性能，是金屬發(fā)生電化學腐蝕的基本原因之一。
2. 電解質(zhì)溶液的電化學性質(zhì) 所謂電解質(zhì)是指在溶解或熔融狀態(tài)下能導電的物質(zhì)。如各種酸、堿、鹽等。將電解質(zhì)溶解于水中即成為電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液也是一種導體，能導電，這也是它的特性之一。但電解質(zhì)溶液的導電原理與金屬不同。這是因為電解質(zhì)一般都是離子化合物，當它們?nèi)芙庥谒袝r，就會部分或全部離解成帶正電荷的陽離子和帶負電荷的陰離子。例如：
這些帶著不同電荷的離子在直流電場的作用下，發(fā)生定向移動。帶正電荷的陽離子移向陰極，并在陰極上獲得電子；帶負電荷的陰離子移向陽極，并在陽極上放出電子，因而形成了電流。所以，電解質(zhì)溶液的導電是依靠溶液中陰陽離子的定向移動，并在電極上放電而實現(xiàn)的。電解質(zhì)的導電性，也是引起金屬發(fā)生電化學腐蝕的重要原因之一。
?。ǘ┙饘倥c電解質(zhì)溶液界面上的特性
1. 雙電層如上所述，當金屬與電解質(zhì)溶液接觸時，金屬表面的部分離子會以水化金屬離子的狀態(tài)進入電解質(zhì)溶液中，并在金屬表面留下相應(yīng)數(shù)量帶負電荷的電子。由于異電相吸的作用，進入溶液中的金屬陽離子被金屬表面帶負電荷的電子吸引在金屬與溶液的界面上，并有一部分金屬離子重新沉積在金屬表面上。這種金屬的沉積與溶解過程是可逆的，并建立起如下的動態(tài)平衡：
由此而使金屬與溶液界面上形成了帶相反電荷的所謂“雙電層”。如圖1-1-1 所示。
圖1-1-1
表1-1-1
表1-1-1 對于研究金屬的腐蝕問題是很有用的，可以很方便地根據(jù)表中金屬的標準電極電位來粗略判斷金屬的腐蝕傾向。一般的規(guī)律是：金屬的標準電極電位越低，越容易被腐蝕；當兩種金屬互相接觸時，電位較低的金屬被腐蝕。例如，從表中查得鋅的標準電極電位為-0.7V，銅的標準電極電位為=0.34V，鋅的電位比銅低得多。由此可以判斷，在相同條件下，鋅容易被腐蝕。當它們相互接觸時，也是鋅被腐蝕。但是，應(yīng)當指出，利用表1-1-1 來判斷金屬的腐蝕傾向是很粗略的，并且有一定的局限性，要特別注意金屬所處的條件和狀態(tài)。例如，從表中查得鋁的標準電極電位比鋅低，理論上鋁比鋅更容易被腐蝕，但實際上在很多情況下（如在大氣條件下），鋁比鋅更耐腐蝕。日常用的鋁鍋、飯盒等能使用十幾年而不壞，就是一個很好的例子。這是因為鋁是一種很活潑的金屬，它在大氣中能生成一層致密的、具有保護作用的氧化膜，所以，它在大氣中不容易被腐蝕。
