环境因素对腐蚀的影响

一、介质的组成

(1)氧化剂和溶解氧

水溶液中的H+、H2O、溶解O2都是腐蚀过程中常见的阴极反应氧化剂。此外，构成氧化还原体系的阴离子(MnO离子)、阳离子(如Fe2+/Fe3+，Cu+/CU2+)与中性溶解物质(如H2O2)，在某些情况下，也有可能成为腐蚀阴极反应的氧化剂。

氧化剂对腐蚀的影响不仅表现于腐蚀阴极过程，而且也给予阳极过程以影响。氧化剂被还原后的产物往往在金属表面形成膜，可以抑制阳极溶解反应。

(2)溶解盐与阴、阳离子

溶于水中的盐对金属腐蚀过程的影响比较复杂。由于盐类的性质不同，作用机理和结果具有明显的差异。

1、某些盐类水解后，使溶液的pH值发生变化，进而对腐蚀过程产生影响。强酸与弱碱形成的盐，如AICl3、NiSO4、NH4NO3等，溶于水，使溶液呈现酸性，一般将对析氢腐蚀过程起促进作用;

弱酸与强碱形成的盐，如Na3PO4，Na2CO3、Na2Si,3等，溶于水，使溶液呈现碱性，将抑制Fe等金属的腐蚀，其作用类似于相应的酸和碱。

2、某些盐类的阴、阳离子对腐蚀过程有特别作用。某些离子能与金属结合生成可溶性络合物，直接影响金属的阳极溶解反应，例如，离子CI-、NH4与Cu；OH、CN-与Fe都能生成络合物。此时，阳极溶解速率随着该离子浓度的增加而增加。但是，当这些离子浓度非常高时，因有金属络合盐的沉淀生成，阳极溶解反而受到抑制。某些氧化性盐，如NaNO2、CuSO4、FeCl3等，它们的阴离子或阳离子作为阴极去极化剂，直接影响腐蚀的阴极过程。一般来说，开始时，这类盐浓度的增加，会促进腐蚀;但当超过某个临界浓度后，则能使钝化型金属钝化，从而抑制腐蚀。含有卤素的阳离子氧化剂，如FeCl3等，几乎能使大多数金属结构材料的腐蚀速率增加。能够吸附于金属表面的卤素离子，对于Fe在酸性溶液中的活性腐蚀有缓蚀的作用，但是却能破坏Fe的钝态，使之发生局部腐蚀。卤素离子对金属的钝化膜有特别的局部破坏作用。多数钝化型金属由于卤素离子的作用而发生局部腐蚀。

3、有些盐类对腐蚀反应无直接影响，但由于使溶液的电导率以及氧在水溶液中的溶解度发生改变，间接影响腐蚀反应。一般，随着盐浓度的增加，溶液电导率增加，氧的溶解度减小。溶液导电性增加，使腐蚀产物膜的保护性变差，于是使腐蚀速率有所升高。其原因是，由于溶液导电性增加使距离更远的阴、阳极可以交互作用，致使腐蚀产物在远离金属表面处沉积，不能致密地附着在金属表面，因而产物膜变成非保护性。当然，氧的溶解度直接与氧去极化反应的速率相联系，随着氧的溶解度下降，使得吸氧腐蚀的速率有所下降。例如，NaCI浓度对Fe在含氧NaCI溶液中的腐蚀速率的影响规律就是上述两种因素综合影响的结果。随着NaCl浓度的增加，刚开始以溶液电导率因素的影响为主，使总的腐蚀速率随之上升，至3%处达到最大值，然后，氧的溶解度因素的影响突出了，结果腐蚀速率随之下降。

二、介质的PH

1、稳定性高的金属，如Au、Pt等，不受pH值的影响，其腐蚀速率保持恒定。

2、两性金属(Al、Pb、Zn、Cu)在酸性、碱性溶液中均不稳定，pH值小，则形成可溶性的金属离子，如Zn2+、Al3+等;而当pH值大时，生成负离子，如ZnO2、A1O2等。唯独在中性介质溶液中，腐蚀速率最小。

3、Fe、Mg等金属在中性介质中腐蚀速率变化不大。中性介质中，腐蚀过程是氧扩散控制，腐蚀速率恒定;当pH值小(即酸性强)时，形成可溶性的Fe2+和Mg2+，腐蚀加速;当pH值增大(碱性增强)时，Fe表面逐渐形成膜，因而腐蚀速率降低。

4、在酸性介质中，Ni、Cd等金属随着pH值的减小，腐蚀速率增大;当pH值增大碱性增强时，腐蚀速率因成膜而受阻滞。对于W、Mo等金属，则随着pH值减小，其耐蚀性有所改善，主要是由于Mo的氯化物盐钝化的作用。

三、温度

总的来说，温度几乎可以提高所有的化学反应速率，电化学腐蚀速率一般也随着温度的升高而加快。

1、温度升高，电解质溶液电阻降低，导电性加强，因而加速了阴极反应过程。

2、温度升高，对氢去极化腐蚀起加速作用，主要是增加了交换电流密度。

3、在腐蚀速率受水中氧扩散控制的情况下，当水温每上升10°C，钢的腐蚀速率提高约30%。在pH一4~10范围内，温度上升，化学反应速率加快，而同时溶液中溶氧量减少。图2-11是在3%NaCl溶液中温度对Fe腐蚀的影响。随着温度上升，Fe的腐蚀量增加，80°C时腐蚀量最大，在此温度以上，由于溶氧减少，腐蚀速率减小。

4、温度的升高也直接影响阳极行为。如Fe在H2饱和的2mol/L   H2SO4溶液中，随着温度的升高，腐蚀电位正移，致钝电流密度提高，钝化变得难以维持，从而表现出升温后腐蚀加剧的效果。

温度分布的不均匀，常对腐蚀反应有极大的影响。例如，热交换器传热面的局部过热，引起温差腐蚀，通常高温部位成为阳极，腐蚀加速。又如在金属与熔盐相接触的循环系统里，当有温度梯度存在时，由于对应不同的温度，金属电极有不同的电位值。处于高温部位的金属电极电位较负，成为阳极而被加速溶解，熔盐流动至低温部位，金属离子在作为阴极的低温部位的金属表面上析出，如此造成所谓的质量迁移腐蚀。在液态金属中，由于温度不均匀，也发生质量迁移，其原因是由于温度不同而使金属在液态金属中的溶解度发生差异。

四、流速

流速的影响和其他因素相联系，比较复杂。当腐蚀过程处于扩散控制或电阻控制(有腐蚀产物沉淀膜生成的情况)，溶液流速的影响非常重要。

在流速较低时，腐蚀速率随着流速的增加而增大，这是由于到达金属表面上的氧增多，使微阴极的作用增加了;

当流速增加到一定程度，氧到达表面速率可建立起强氧化条件，使钢铁进入钝态，腐蚀速率急剧下降;直到流速增到更高，对金属表面的保护层出现机械性冲刷破坏作用，腐蚀速率重新增加。

五、压力

压力的影响主要与溶液中阴极反应物的溶解量有关，以Fe在水中的腐蚀为例，在封闭的系统中，随着温度的提高，系统内气体压力增大，使氧的溶解度增加，对阴极氧去极化过程有利，故腐蚀加剧。而对于敞开的体系，随着温度提高，溶氧减少，氧去极化阴极过程减弱，腐蚀速率下降。