化學腐蝕是金屬發生腐蝕的主要原因之一,談金屬腐蝕(2)

(文章取材自網路,作者佚失,但內容經過工作熊整理潤飾)

探討金屬材料會發生腐蝕的基本原因,主要可以區分為「化學腐蝕」與「電化學腐蝕」兩大類,有人則將腐蝕區分為「全面腐蝕」與「局部腐蝕」。本系列文章將以「化學腐蝕」與「電化學腐蝕」來做區分,文將先針對「化學腐蝕」做說明,後續的篇幅會再說明「電化學腐蝕」。

「化學腐蝕」基本上是材料與外部的介質直接起到化學作用,進而引起表面破壞的一種腐蝕,而其與「電化學腐蝕」之間最大的差異是有無【電流】的產生,「化學腐蝕」不會產生電流,而「電化學腐蝕」則是透過電流所產生腐蝕,這兩種腐蝕也可能共存,一旦共存就會讓分析腐蝕原因時更顯複雜。







(對於大陸那些盜文網站,複製貼上本站文章後,居然還改成自己公司的名字,感到無恥!文章內容部份防止複製編排可能造成您閱讀的不便,請見諒!)

化學腐蝕

【化學腐蝕(chemical corrosion)】又稱「直接溶解(dissolution)」,通常是指將材料置於一種可以溶解材料的溶液環境中,直到材料全部耗盡(腐蝕完畢)或是溶液達到飽和濃度為止。其他諸如環境的高溫、高濕等情況也會助長材料的氧化作用進而腐蝕的也屬之。

在自然界中,物質會溶解於特定的溶液中是種已知的現象,比如說糖跟鹽會溶解於水中,許多的金屬或非金屬會溶解於鹽酸中。有時候我們也會將這種溶解腐蝕的特性利用於製造方法上,譬如,利用氯化鐵蝕刻液來腐蝕銅製的藝術品或電路板的線路。但在工程材料的使用上,絕大多數的考慮仍是在防治腐蝕方面。

在一般金屬中,溶液最容易侵蝕的位置是晶粒與晶粒的接合處,也就是晶界,然後持續成長,化學腐蝕有時也會隨著環境或是化合物的形成而改變,也可能伴隨著電化學腐蝕而來,當然如果是這樣的情形,整個腐蝕現象將會變得更為複雜。

金屬的氧化其實也是化學腐蝕的一種

就如同前面的篇幅說過的(傳送門),除了惰性金屬(如金、鉑、銀、汞等貴金屬)外,其餘的大部分金屬一旦被冶煉成為元素後就開始有透過氧化回歸自然的趨勢,有些氧化反應後會生成氣體直接揮發掉、液體滴落、固體掉落,只有少數的金屬於特定的條件下可以在其金屬表面形成氧化保護膜起到減緩氧化的作用,如鐵、鎳、鉻、鈦,這個在後續的「金屬鈍化」章節會再詳細討論,只是一旦這層氧化膜無法完全包覆金屬以隔離外部的介質(比如氧氣與水分),或是根本就無法生成保護膜,金屬就會持續地吸附外部介質並從金屬中分解出來生成氧化物。

選擇性濾除的化學腐蝕

有些金屬合金材料在某些特殊環境下,其中的一種或多種元素會容易被選擇性的濾除(leach)或稱腐蝕,變成多孔性的殘留物,因此降低材料的機械特性,這種現象被稱之為「濾除」。這樣的現象與金屬的本質有關,如黃銅中所含的「鋅」在高溫下會被鹽類的水溶液所溶解而產生「脫鋅(dezincification)」的局部腐蝕現象,而缺少了「鋅」元素的位置,將使得黃銅變成多孔海綿狀結構而降低機械強度變得脆弱。

石墨腐蝕(graphitic corrosion)

石墨腐蝕是另一種類似選擇性腐蝕的例子,但是石墨腐蝕應該歸類為電化學腐蝕的一種。灰鑄鐵是片狀的石墨交錯於鐵基地的晶格組織中,如果將之置於水中或是土壤裡,鐵將呈現出陽性極,而石墨則會呈現出陰性極,因此鐵會被逐漸地腐蝕,最終形成多孔性的外觀,因此灰鑄鐵製成的管線,必須有積極的防腐蝕措施,如果埋設不當,就容易發生洩漏甚至爆炸的事件。

化學腐蝕的防治方法

化學腐蝕的防治極為困難,將材料覆層(coating)是一種不錯的解決方法,可以避免材料與溶液(尤其是易起作用的酸鹼溶液)接觸。如果一定要在溶液的環境中使用,必須考慮選擇能抵抗化學腐蝕的材料,例如為了抑制黃銅脫鋅現象,我們可以在含鋅量15%以上的黃銅中添加1%左右的錫(Sn),以抵抗這種腐蝕並增加其強度。這類含錫的黃銅包含海軍黃銅(naval brass)、海將黃銅(admiralty metal)等都屬之。

註1: 海軍黃銅(Naval brass): Cu(59)Zn(40)Sn(1)

註2: 海將黃銅(Admiralty brass): Cu(69)Zn(30)Sn(1)


延伸閱讀:
何謂「銅」基地與「鎳」基地電路板(PCB)?
FPC為何該使用壓碾銅(RA)而非電解銅(ED)?
電子工業中零件或電路板鍍鎳(Ni)的目的何在?
什麼是紅銅、純銅、青銅、黃銅、白銅、生銅、熟銅?

金屬腐蝕相關文章:
原來腐蝕的原因只是人家元素想要有一個穩定的未來,談金屬腐蝕(1)
電化學腐蝕其實比化學腐蝕影響還嚴重,談金屬腐蝕(3)
用賈凡尼次序(Galvanic Series)來決定金屬的陰極與陽極,談金屬腐蝕(4)
七種會影響金屬腐蝕的因素,談金屬腐蝕(5)
七個造成鋼鐵腐蝕的現象與原因,談金屬腐蝕(6)
介紹4種可以用來防止金屬腐蝕的方法,談金屬腐蝕(7)

 
 
訪客留言內容(Comments)

No comments yet.


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)