金(jin)(jin)屬在大氣(qi)中會自發進行氧(yang)(yang)化(hua),隨著(zhu)溫(wen)度增高(gao)(gao),大氣(qi)中水分蒸發,濕(shi)腐(fu)蝕變成干腐(fu)蝕,腐(fu)蝕更嚴(yan)重,在工業(ye)中成為重要問題。如(ru)高(gao)(gao)溫(wen)石(shi)油化(hua)工管(guan)道等(deng)都存在高(gao)(gao)溫(wen)氧(yang)(yang)化(hua)問題。在高(gao)(gao)溫(wen)下金(jin)(jin)屬表面產生一層氧(yang)(yang)化(hua)膜。Pilling和Bedworth曾指出(chu),抗氧(yang)(yang)化(hua)性和氧(yang)(yang)化(hua)物與金(jin)(jin)屬的體(ti)(ti)積比(bi)有關(guan)。如(ru)用R表示單位體(ti)(ti)積,則:
當R<1時,氧(yang)化物(wu)不能覆蓋金屬表面,因而沒(mei)有保(bao)護性;當R>1時,氧(yang)化物(wu)中將產生較大的(de)應力,膜易破(po)(po)裂(lie)脫落,保(bao)護性不好(hao)。理想的(de)比值應接近(jin)1。此外,保(bao)護性高的(de)膜還應具有高熔(rong)點,低蒸氣(qi)壓,膨(peng)脹(zhang)系數(shu)與金屬接近(jin),良(liang)好(hao)的(de)抗破(po)(po)裂(lie)高溫塑(su)性,低電導率(lv),對金屬離(li)子(zi)和(he)氧(yang)的(de)擴散系數(shu)低等。
金屬的(de)高(gao)溫氣(qi)(qi)體腐蝕也是(shi)一個電(dian)化學(xue)過程。如圖(tu)8.1.13所示。陽極(ji)反應是(shi)金屬離(li)子化,在(zai)(zai)膜-金屬界面發生(sheng);陰極(ji)反應是(shi)氧(yang)的(de)離(li)子化,在(zai)(zai)膜-氣(qi)(qi)體界面發生(sheng)。電(dian)子和離(li)子(金屬離(li)子和氧(yang)離(li)子)在(zai)(zai)膜中(zhong)兩極(ji)之間流動(dong),它(ta)和水溶液中(zhong)的(de)腐蝕電(dian)池相似。
防止高溫氧(yang)化最有效的方法(fa)是在(zai)基體金(jin)屬中加(jia)入有效的合金(jin)成分,使(shi)膜中生成保護性很(hen)強的二元或三元化合物,使(shi)離(li)子擴散(san)更為困難,氧(yang)化速(su)度(du)因(yin)而下降。