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      螺旋鋼管金屬的電池效應腐蝕講解

      編輯:山東明潤鋼管制造有限公司   時間:2014/04/12   字號:
      摘要:螺旋鋼管金屬的電池效應腐蝕講解
      電化學腐蝕反應,其實與電鍍(electroplating)的作用原理相似,也就是陽極失去金屬(可以視為如腐蝕的現象)而陰極則覆層金屬(可以視為如電鍍的現象),只是腐蝕現象發生時,陰極反應通常不會發生電鍍效應,其還原反應多生成氣體、液體或固體。
            電化學反應的觀點,可以說是腐蝕現象里最重要的部分,而且大部分的腐蝕現象都可以發現這樣的反應;在電化學反應里,它將失去電子的一方稱為陽極(anode),而獲得電子的一方稱為陰極(cathode),當兩極之間具有一低電阻的導電通路時,陽極金屬就會發生腐蝕。
            兩種不同金屬就容易發生這種現象,這其中一種金屬會較容易失去電子(陽極),而另一種金屬則較容易獲得電子(陰極),透過適當的通路,其結果是使得陽極金屬陸續解離形成金屬離子。這些金屬離子,若不是被周圍的電解質吸收,就是與非金屬離子結合而形成一層表面的沈積層,因此陽極金屬逐漸失去(被腐蝕),反之,陰極金屬則因此受到保護。
        由此可知,電池效應發生的情況必須是,材料發生氧化電位(或還原電位)不同的兩極,并且有適當介質的條件下,由於環境產生了足以形成電解池的條件下才足以發生。例如 : 兩種不相似金屬搭接在一起或金屬兩表面間有潮濕空氣等。
        電化學腐蝕發生的原因,既然是因為電位的不同而且可以產生電池效應所致,當然相同的金屬也可能會發生電池效應,例如:同一金屬構件表面有局部變異而形成兩極,或是搭接物體的夾縫內藏有鹽類或塵垢等。此外,溫濕環境可以增加電解液的活動程度增大腐蝕 ; 而當金屬表面生成海棉狀的化合物,就足以容納更多水份繼續其電池作用,并且向內腐蝕金屬。
        至於何種金屬較易形成陽極,而何種金屬較易形成陰極?其實如同前面有關化學腐蝕敘述:物質或金屬在溶液中,多有化為離子而被溶解的的傾向。同樣的,大多數金屬如果置於溶液中,其內部都具有化學電壓將其離子送入溶液中的趨勢,只是大小的程度不同而已。
        這種金屬受環境溶液誘惑的趨勢稱為"電溶壓" ( Electrolytic  Solutiona1tension )。電溶壓大的金屬,因為容易化為金屬離子,所以比較易受腐蝕,反之電溶壓小的金屬,比較到腐蝕。
        電溶壓用在電化學上又稱為"伽凡尼電位"(Galvanic  Potential)或是"電解電位", 簡稱電位。不同的金屬具有不同的電位,所以當兩種不同金屬搭接在一起時,由於兩者的電位差,就會產生電流,其原理正如同水往低處流的情況一樣。這種電池效應的結果,因電流的通過(從陽極流向陰極),使較高電位金屬發生陽極消溶腐蝕。當電位差愈大,產生的電流愈強,腐蝕損耗率就愈大。
        在電化學序位中,伽凡尼電位序 (GalVanic Potential Series )可以說明在不同環境下,各種金屬陽極性或陰極性的趨勢。在海水、淡水溶液或其他工業氣氛中,伽凡尼電位序也可能會有差異,以海水中的伽凡尼電位序而言,依金屬電位由大到小將金屬順序排列,依序為:鉀(K)、鈉( Na)、鎂(Mg)、鋁(A1)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、錫(Sn)、鋁(Pb)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉑(Pt )、金(Au)。
        上述電位序中,電位序在前面的金屬對於電位序在其後的金屬將形成陽極; 相反的,電位序在後的金屬對於電位序在前的金屬成為陰極。這些金屬例如:金、鉑、銀等稱為貴金屬(noble)或具化學惰性(chemically inert)。而從另一方面來看,由於電位序在前面的金屬相對於電位序在其後的金屬將形成陽極,由於腐蝕發生於陽極,因此就可以保護其後位金屬避免腐蝕,這種犧牲陽極的方法就是腐蝕防治的一種重要方式。這部分的敘述會在稍後討論鋼鐵腐蝕時再說明。
        綜合以上所述可以知道,電化學腐蝕主要由於材料本身產生了電池效應,電池效應是基於電池中有兩種不同電極懸掛在一電解質內,陽極部份發生氧化作用而蝕去,陰極則大多產生氫離子的還原作用,而放出氫氣,結果使材料形成腐蝕的現象。
        由於金屬腐蝕的過程,事實上就是一種化學或電化學反應,因此我們可以說,金屬在某種環境下,藉著化學或是電化學反應所造成材料破壞性的傷害就稱為腐蝕,而腐蝕的防治,最基本的原理就是抑制或是避免這些反應的發生。

       

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