金屬的腐蝕原理
腐蝕是指材料與環(huán)境發(fā)生化學反應或電化學反應所造成的破壞。這種破壞導致材料性能的損失與失效，造成資源浪費乃至引發(fā)設備事故。金屬材料和非金屬材料均可以和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用而腐蝕。
對金屬材料而言，腐蝕是一種自發(fā)的過程。除了少數(shù)貴金屬（金、鉑等）外，各種金屬都有轉變成離子的趨勢。這種向離子化或化合物狀態(tài)變化的過程，伴隨著自由能的降低。
從熱力學來理解，物質(zhì)總是從高能不穩(wěn)定向低能穩(wěn)定轉變，所以，腐蝕雖然破壞了材料的性能，實際上卻使金屬處于更穩(wěn)定的狀態(tài)。
按腐蝕反應機理，腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕。
>>化學腐蝕
金屬與周圍介質(zhì)直接的化學作用，不伴隨電流發(fā)生的腐蝕叫化學腐蝕。
例如，化工廠里的氯氣與鋼鐵表面反應生成氯化鐵：3Cl2 + 2Fe=2FeCl3，這個反應無電流的產(chǎn)生，屬于化學腐蝕。
金屬在干燥的氣體介質(zhì)中和不導電的液體介質(zhì)（如酒精、石油）中發(fā)生的腐蝕，都屬于化學腐蝕。
>>電化學腐蝕
金屬與周圍導電介質(zhì)發(fā)生電化學反應產(chǎn)生的腐蝕叫電化學腐蝕。大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕等都屬于電化學腐蝕。
電化腐蝕過程中有原電池形成并可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕。
原電池形成條件：
①有兩種活性不同的金屬（或非金屬）作電極；
②兩電極同時插入電解質(zhì)溶液中；
③構成閉合回路。
以鋼鐵生銹舉例。鋼鐵暴露在空氣中，表面吸附水汽形成一層薄薄的水膜，O2、CO2及SO2等氣體溶于其中，使之成為電解液。有了這層電解液，鋼鐵表面的鐵和滲碳體由于電勢的高低，形成兩個電極，鐵為陽極（負極），滲碳體為陰極（正極）。條件全部具備，無數(shù)個微小原電池形成。
當鋼鐵表面水溶液為酸性（PH＜5.6），鐵和水發(fā)生析氫反應，最終生成氫氣及Fe2O3；當水溶液為中性或弱酸性（PH≥5.6），鐵和水及氧氣發(fā)生吸氧反應，最終生成Fe2O3。共同的產(chǎn)物是Fe2O3，鐵銹的主要成分。
表 電化學腐蝕化學反應式
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類型
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析氫腐蝕
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吸氧腐蝕
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負極
Fe
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Fe-2e=Fe2+
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2Fe-4e=2Fe2+
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正極
C
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2H2O+2e=H2+2OH-
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O2+2H2O+4e=4OH-
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總
反應
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Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2
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2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
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4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3→Fe2O3·nH2O
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由于O2的氧化能力比較強，故在大氣中金屬的電化學腐蝕一般以吸氧腐蝕為主，甚至在酸性較強的溶液中，金屬發(fā)生析氫腐蝕的同時，也有吸氧腐蝕的產(chǎn)生。
化學腐蝕與電化學腐蝕有時候很難明確地區(qū)分開來。例如鐵在水蒸氣中一般發(fā)生電化學腐蝕，但在高溫時卻轉化為化學腐蝕，而且很難明確區(qū)分其溫度界限。總體而言，金屬的腐蝕主要為電化學腐蝕，而且其腐蝕速度比化學腐蝕快很多。
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