簡單介紹八種腐蝕

材料經常由於強度無法承受負荷所產生的破壞、磨耗、腐蝕、輻射損傷等其它因素造成其使用性降低或是無法使用，此影響尤其以腐蝕(corrosion)為最。

生銹(rusting)就是一個大家熟知的腐蝕或氧化反應，其專指鐵或鐵合金的腐蝕現象。其他的材料當然也會腐蝕或氧化，但不稱為生銹。

腐蝕的過程可以是一種化學反應(chemical Reaction)，但更多時候則是一種電化學反應(electrochemical Reaction)。所謂電化學反應，簡單的說是金屬間形成陽極和陰極的電池效應。電化學腐蝕與電鍍的原理相似，都是由於材料本身足以產生電化學反應所導致，期間的差異，只在於結果的不同。腐蝕是金屬的剝離，電鍍則是金屬的覆層。在日常生活中，有許多足以產生電化學反應的環境，例如：不同金屬本來就具有不同的電位，如果環境中存在某些溶液，可能就會提供構成迴路(circuit)的條件，而發生電化學腐蝕。此外例如：高溫(本實驗所要探討的)、酸鹼等環境因素，也會加速電化學反應的進行，因而增加腐蝕(或氧化)破壞的程度。事實上，除了金屬材料會受到腐蝕的影響之外，其他材料(如高分子、陶瓷材料)也會發生腐蝕現象。自然界中絕大多數的物質，都有變成氧化物或是形成穩定化合物的傾向，除了金、鉑等貴金屬外，自然界中甚少有單純金屬存在。因此當我們由礦石或是氧化物中提煉完成所需的工程材料，例如：鐵、銅、鋁時，它們就開始有了回歸穩定的趨勢，在環境許可下，它們會再度變為金屬化合物，這種現象可說是發生腐蝕的基本原因。這些環境的因素，例如：水份、高溫，或是酸、鹼等化學物質的誘導等，都可能引起金屬的腐蝕。分析材料發生腐蝕的基本原因，主要可以區分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類。化學腐蝕(chemical corrosion)又稱為直接溶解(dissolution)，電化學腐蝕通常是指兩種異質金屬或金屬中足以構成電位差的兩極，在一種電解質(electropte)相連的環境中，形成陽極金屬持續失去金屬離子而被腐蝕的現象。鋼鐵材料的腐蝕現象，主要也由於化學及電化學因素所引起。腐蝕型態區分為八大類：均勻腐蝕、伽凡尼腐蝕、間隙腐蝕、孔穴腐蝕、晶界腐蝕、選擇性、沖磨腐蝕、應力腐蝕。

以下分別簡單介紹八種腐蝕：

1、均勻腐蝕（uniform corrosion）：這是最單純的一種腐蝕，金屬表面出現一層均勻的腐蝕產物，一般鋼鐵在大氣中的生鏽均屬均勻腐蝕。

2、伽凡尼腐蝕（galvanic corrosion）：或稱為異種金屬腐蝕，兩種不同金屬偶和接觸時，化學性質活潑的金屬會加速腐蝕，惰性比較大的金屬則減慢腐蝕。譬如銅管和鋼管相接，必然引起鋼管的加速腐蝕。

3、間隙腐蝕（crevice corrosion）：金屬的縫隙處因滯流不通，缺少氧氣，形成氧濃差電池，特別容易腐蝕，如鋼管凸緣和墊圈接觸的地方。

4、孔穴腐蝕（pitting corrosion）：簡稱孔蝕，它發生在鈍化金屬如不銹鋼等，在氯離子溶液中會發生極度集中的腐蝕，在表面形成四處散佈的孔穴，剛開始發生時不易察覺，等事態嚴重時很難加以補救。

5、晶界腐蝕（intergranular corrosion）：金屬晶界附近的化學活性比較強，因此容易發生腐蝕。不銹剛焊道兩旁的腐蝕尤其明顯，它是由於焊道附近的晶界處，因為加熱反應而失去不銹剛特性的結果。

6、選擇性（selective leaching）：合金中的某一元素被選擇性的侵蝕，通常是化學性活潑的成分被淬取出來，譬如黃銅為鋅和銅的合金，在一般的水溶液環境中，其中的鋅因腐蝕而單獨析出，使黃銅失去強度。

7、沖磨腐蝕（erosion corrosion）：金屬在流動的腐蝕環境中，因為沖擊而產生加速腐蝕的結果，譬如泵浦的葉片和管線的轉彎處均是最容易發生沖蝕的實例。

8、應力腐蝕（stress corrosion）：當應力與腐蝕環境同時存在時，金屬將會逐漸在達到斷裂點之前提早破裂，造成很嚴重的安全問題。振動的振福是一種應力的存在，它也會加速腐蝕的進行。氫原子的存在，則會造成對金屬的另一種破壞。這些對金屬的破壞均是外在環境引起的，其結果是產生金屬的破碎，故又通稱為環境誘導破裂。（environmentally induced cracking）

影響氧化速率的因素主要是：溫度、O2之分壓、環境之大氣壓力及其他的因素存在等等。



三種金屬氧化速率(動力學)求法：

1、最簡單的線性定律：ω= kL t。

2、若離子擴散是金屬氧化的控制步驟：ω2= kP t+ C。

3、例如Cu、Al等金屬在較高溫時進行氧化：ω= kw log(Ct+A)。