由大气环境中氧气、水蒸气、二氧化碳与其他大气污染物所引起的材料化学或电化学腐蚀被称为大气腐蚀。通常来讲,大气中的水蒸气会在金属表面凝结生成一层极薄的难以用肉眼观测到的湿气膜。当这层湿气膜厚度超过一定范围时,它就可以充当电化学腐蚀中的腐蚀介质。一般情况下,一定厚度水膜的产生,要么是因为雨雪的直接沉降,要么是因为环境温度及湿度的改变以及其他因素所引起大气中水蒸气的凝聚而形成。金属表面上凝结的纯净水膜一般不会造成剧烈的电化学腐蚀。但大气环境中含有腐蚀性气体及水溶性的盐类会融入这层水膜中,使金属遭受剧烈的电化学腐蚀。据调查显示,金属因大气腐蚀所造成的损失与事故远超过其他任何一种腐蚀形式所造成的。因此,深入探讨金属材料在大气环境中的腐蚀与防护具有十分重要的意义。

      根据金属材料表面液膜厚度(σ)的变化,大气腐蚀可以分为[1-3]:干大气腐蚀、湿大气腐蚀以及在两者之间的潮大气腐蚀。

      干大气腐蚀:σ <10nm。

      潮大气腐蚀:σ在10nm~1μm之间。

      湿大气腐蚀:σ在1μm~1mm之间。

      金属的大气腐蚀速率与其表面的薄层液膜厚度有一定的关系,两者间的联系如图1.1所示。区域Ⅰ表示干大气腐蚀,湿气膜基本不能在金属表面形成,此时腐蚀速率极小,仅发生化学腐蚀;区域Ⅱ对应潮大气腐蚀,金属表面能形成连续的水膜,继而发生电化学腐蚀,金属腐蚀速率大幅增加;区域Ⅲ代表湿大气腐蚀,随着金属表面湿气膜厚度的增加,O2从空气扩散到金属表面越加困难,导致氧的去极化反应速度降低,腐蚀速率降低。当液膜继续增加时,参照区域Ⅳ,此时与金属在溶液中的腐蚀情况相似。

 

图 金属表面薄液膜厚度的变化与金属大气腐蚀速率间的关系


油田抽油杆的疲劳腐蚀
导电高分子的腐蚀

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大气腐蚀的研究背景与分类

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