金属材料腐蚀

1-3影响金属腐蚀的因素

如前所述，腐蚀发生的过程主要依化学反应和电化学反应两种方式来进行。例如：铁的腐蚀就化学反应的观点而言，其在大气中的氧化过程为：

室温时    Fe＋1/2 O2 ＋H2 Oà 2Fe（OH）2 氢氧化亚铁

2Fe（OH）2＋1/2 O2 ＋H2 Oà 2Fe（OH）3

氢氧化铁（铁銹）

而以电化学反应式表示则为：

Fe＋1/2 O2 ＋H2 O àFe+2＋2 OH- à 2Fe（OH）3

氢氧化铁（铁銹）

但这只是反应过程描述的不同，实际上，随环境的改变，各种影响腐蚀因素愈形复杂，它们会使得腐蚀的程度或是型态都跟着改变，并且增加腐蚀的严重性。例如：大气中原有水份和尘埃，足以影响腐蚀的程度，然而随着工业化程度的增加之外，还加入了各种气体和化合物，像是二氧化硫SiO2、硫化氢H2S等，加上本省海岛地形含有充足的盐份，经由电化学反应，这些物质更助长了材料的腐蚀。再如：铁置于高温环境中，其腐蚀型态不同于常温下的反应，而是直接与氧结合， 形成Fe2O3 (氧化铁)、FeO（氧化亚铁）、Fe3O4（四氧化三铁）等氧化物。除了大气之外，土壤、溶液、酸硷度、散乱电流等，也都是影响腐蚀的环境因素。在其它因素方面，如：制品的材料成份、热处理效应、加工效应也在在影响腐蚀的结果。

1-3-1大气

在没有湿度存在的大气中，由于没有电解液，腐蚀无法进行反应，因此一般材料的腐蚀速率小到足以忽略，但当大气中的尘埃或不纯物存在时，由于他们会使湿气凝结在金属表面，因此即使些微的湿气，腐蚀性就会有很大的差异。

大气因腐蚀性的不同主要分为海岸地带、工业地带、热带、寒带、都市或乡村等类型。海岸地带大气中所含的盐份与湿气结合，可以形成伽凡尼电池或是氧气浓差电池；工业地带的大气含有碳、碳化合物、硫化物和金属氧化物，其中最主要的腐蚀性成份是二氧化硫，它的主要来源是煤、重油、汽油的燃烧所产生，而含硫化物的酸雨更足以加速腐蚀的进行，对铁而言，由于二氧化硫经反应可以产生H2SO4，H2SO4与铁作用，经由上列反应式之催化，就会使铁产生更大的腐蚀。

温度是促使大气腐蚀的另一个重要因素，高温会加速氧化腐蚀的现象，这类损害称为高温加速氧化腐蚀或加速氧化，在一定的氧气浓度下(例如：密闭容器中)，温度每增加30℃，腐蚀速率会增加一倍。

1-3-2土壤

许多结构材料必须长年与土壤接触，例如：地下水管、油管、煤气管路等，因此土壤的成份对金属腐蚀的影响很大。一种金属可以在某处使用得很理想，却可能在另一处因土壤环境的差异，产生严重的腐蚀或破坏。(土壤对于腐蚀之影响主要是由于其多孔性、盐类(去极剂或抑制剂)、水份、电导度、酸硷度等因素，其间各种条件的差异会使得化学及电化学腐蚀反应的进行产生不同的结果。此外空气流通性差而含有硫酸盐的土壤，还可能会有还原硫酸菌等微生物存在，造成极大的腐蚀速率。

有机无机涂层、金属涂层、土壤改良或阴极防蚀都是有效的方法。

1-3-3 散乱电流

散乱电流是指非经正常电路而来的电流，当这类电流进入金属装置而后又离开时，其流经的面积就会产生腐蚀。相较于大地中的自然电流，它们显得不稳定而且影响较大，因此于散乱电流会影响结构的场合，就必须特别防范。

散乱电流又分为直流及交流两类，而直流的影响又较大。直流散乱电流的来源是电气化火车、接地的直流电机、电銲机、电镀工厂等，而交流散乱电流的来源是接地的交流发电系统等。

防范散乱电流的方法有：以低电阻金属导体结合受保护体 (例如：地下水管)和散乱电流源(例如：电车轨道)，以避免电位产生大变化；阳极或阴极防蚀、装设绝缘耦合器(coupling)等。

1-3-4溶液

材料在中性、酸性、硷性各种溶液中，都会有不同的腐蚀速率，而溶液中的各种条件也会影响腐蚀的进行。例如：水溶液中氧的浓度、电解质、流速等。溶液是形成电化学腐蚀的重要介质，许多腐蚀现象因此而生。

1-3-5 材料成份

一般材料成份如果稍有不同，在水中和土壤中之腐蚀效率并没有显着的影响，但是如果在海水或酸性等其他的环境中，腐蚀速率就会受到影响。

例如钢铁材料中含有磷及硫，在酸中就会显着增加腐蚀速率。锰则会使含硫的钢减低酸中的腐蚀性，镍在硷性溶液中也有类似的效果。

1-3-6 热处理效应

材料经过热处理之后，容易产生局部的电池效应，有些地方形成阳极而有些地方形成阴极，这样形成的伽凡尼电池也会影响腐蚀速率。例如：碳钢在高温时急冷会形成麻田散铁，如果再经回火形成第二相组织e碳化铁，两相之间就会形成伽凡尼电池而加速腐蚀反应。

但在实际上相对于其他因素，热处理对腐蚀的影响并非很大，只要注意加热或冷却的程序，或添加适当的抑制剂都能将腐蚀速率减低至最轻程度。

1-3-7加工效应

材料在经过敲击或冷作之后都会产生残留应力，这样的结果实际上是产生了晶格缺陷或是碳化物、氮化物等的偏析现象，因而形成局部电池效应，应力腐蚀就是这一类腐蚀的代表。

如果使应力作用加上特定的环境，应力腐蚀的速率就会十分显着，加工所产生的应力腐蚀破坏有时也沿晶粒间隙进行，因而产生多种因素混和的腐蚀现象。应力腐蚀可以用后加工(例如：珠击法)、材料改良(添加合金元素)或阴极保护法来抑制。