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螺旋钢管金属的电池效应腐蚀讲解

编辑:山东明润钢管制造有限公司   时间:2014/04/12   字号:
摘要:螺旋钢管金属的电池效应腐蚀讲解
电化学腐蚀反应,其实与电镀(electroplating)的作用原理相似,也就是阳极失去金属(可以视为如腐蚀的现象)而阴极则覆层金属(可以视为如电镀的现象),只是腐蚀现象发生时,阴极反应通常不会发生电镀效应,其还原反应多生成气体、液体或固体。
      电化学反应的观点,可以说是腐蚀现象里最重要的部分,而且大部分的腐蚀现象都可以发现这样的反应;在电化学反应里,它将失去电子的一方称为阳极(anode),而获得电子的一方称为阴极(cathode),当两极之间具有一低电阻的导电通路时,阳极金属就会发生腐蚀。
      两种不同金属就容易发生这种现象,这其中一种金属会较容易失去电子(阳极),而另一种金属则较容易获得电子(阴极),透过适当的通路,其结果是使得阳极金属陆续解离形成金属离子。这些金属离子,若不是被周围的电解质吸收,就是与非金属离子结合而形成一层表面的沈积层,因此阳极金属逐渐失去(被腐蚀),反之,阴极金属则因此受到保护。
  由此可知,电池效应发生的情况必须是,材料发生氧化电位(或还原电位)不同的两极,并且有适当介质的条件下,由於环境产生了足以形成电解池的条件下才足以发生。例如 : 两种不相似金属搭接在一起或金属两表面间有潮湿空气等。
  电化学腐蚀发生的原因,既然是因为电位的不同而且可以产生电池效应所致,当然相同的金属也可能会发生电池效应,例如:同一金属构件表面有局部变异而形成两极,或是搭接物体的夹缝内藏有盐类或尘垢等。此外,温湿环境可以增加电解液的活动程度增大腐蚀 ; 而当金属表面生成海棉状的化合物,就足以容纳更多水份继续其电池作用,并且向内腐蚀金属。
  至於何种金属较易形成阳极,而何种金属较易形成阴极?其实如同前面有关化学腐蚀叙述:物质或金属在溶液中,多有化为离子而被溶解的的倾向。同样的,大多数金属如果置於溶液中,其内部都具有化学电压将其离子送入溶液中的趋势,只是大小的程度不同而已。
  这种金属受环境溶液诱惑的趋势称为"电溶压" ( Electrolytic  Solutiona1tension )。电溶压大的金属,因为容易化为金属离子,所以比较易受腐蚀,反之电溶压小的金属,比较到腐蚀。
  电溶压用在电化学上又称为"伽凡尼电位"(Galvanic  Potential)或是"电解电位", 简称电位。不同的金属具有不同的电位,所以当两种不同金属搭接在一起时,由於两者的电位差,就会产生电流,其原理正如同水往低处流的情况一样。这种电池效应的结果,因电流的通过(从阳极流向阴极),使较高电位金属发生阳极消溶腐蚀。当电位差愈大,产生的电流愈强,腐蚀损耗率就愈大。
  在电化学序位中,伽凡尼电位序 (GalVanic Potential Series )可以说明在不同环境下,各种金属阳极性或阴极性的趋势。在海水、淡水溶液或其他工业气氛中,伽凡尼电位序也可能会有差异,以海水中的伽凡尼电位序而言,依金属电位由大到小将金属顺序排列,依序为:钾(K)、钠( Na)、镁(Mg)、铝(A1)、锌(Zn)、镉(Cd)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)、铝(Pb)、铜(Cu)、银(Ag)、铂(Pt )、金(Au)。
  上述电位序中,电位序在前面的金属对於电位序在其後的金属将形成阳极; 相反的,电位序在後的金属对於电位序在前的金属成为阴极。这些金属例如:金、铂、银等称为贵金属(noble)或具化学惰性(chemically inert)。而从另一方面来看,由於电位序在前面的金属相对於电位序在其後的金属将形成阳极,由於腐蚀发生於阳极,因此就可以保护其後位金属避免腐蚀,这种牺牲阳极的方法就是腐蚀防治的一种重要方式。这部分的叙述会在稍後讨论钢铁腐蚀时再说明。
  综合以上所述可以知道,电化学腐蚀主要由於材料本身产生了电池效应,电池效应是基於电池中有两种不同电极悬挂在一电解质内,阳极部份发生氧化作用而蚀去,阴极则大多产生氢离子的还原作用,而放出氢气,结果使材料形成腐蚀的现象。
  由於金属腐蚀的过程,事实上就是一种化学或电化学反应,因此我们可以说,金属在某种环境下,藉著化学或是电化学反应所造成材料破坏性的伤害就称为腐蚀,而腐蚀的防治,最基本的原理就是抑制或是避免这些反应的发生。

 

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