耐蝕合金是高性能金屬材料的重要組成部分。
耐蝕合金在腐蝕性介質(zhì)中具有的抵抗介質(zhì)侵蝕的能力,所以耐蝕性高的金屬材料通常要具備下述三個(gè)條件之一。
(1)熱力學(xué)穩(wěn)定性高的金屬。通??捎闷錁?biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)來(lái)判斷,其數(shù)值較正者穩(wěn)定性較高;較負(fù)者則穩(wěn)定性較低。耐蝕性好的貴金屬,如Pt、Au、Ag、Cu等就屬于這一類。
(2)易于鈍化的金屬。不少金屬可在氧化性介質(zhì)中形成具有保護(hù)作用的致密氧化膜,這種現(xiàn)象稱為鈍化。金屬中*容易鈍化的是Ti、Zr、Ta、Nb、Cr、Al等。
(3)表面能生成難溶的和保護(hù)性良好的腐蝕產(chǎn)物膜的金屬。這種情況只有在金屬處于特定的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn),例如,H2SO4溶液中的Pb和Al,H3PO4中的Fe,鹽酸溶液中的Mo以及大氣中的Zn等。
實(shí)現(xiàn)耐蝕的主要手段為:
(1)提高金屬或合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性,即向原不耐蝕的金屬或合金中加入熱力學(xué)穩(wěn)定性高的合金元素,使形成固溶體以及提高合金的電極電勢(shì),增強(qiáng)耐蝕性。如Cu中加Au,Ni中加入Cu、Cr等,即屬此類。不過(guò)這種大量加入貴金屬的辦法,在工業(yè)結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用是有限的。
(2)加入易鈍化合金元素,如Cr、Ni、Mo等,可提高基體金屬的耐蝕性。鋼中加入適量的Cr,即可制得鉻系不銹鋼。實(shí)驗(yàn)證明,在不銹鋼中,含Cr量一般應(yīng)大于13%時(shí)才能起抗蝕作用,Cr含量越高,其耐蝕性越好。這類不銹鋼在氧化介質(zhì)中有很好的抗蝕性,但在非氧化性介質(zhì)如衡硫酸和鹽酸中,耐蝕性較差。這是因?yàn)榉茄趸运岵灰资购辖鹕裳趸?,同時(shí)對(duì)氧化膜還有溶解作用。
(3)加入能促使合金表面生成致密的腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜的合金元素,是制取耐蝕合金的又一途徑。例如,鋼能耐大氣腐蝕是由于其表面形成結(jié)構(gòu)致密的化合物羥基氧化鐵(FeOx·(OH)3-2x)的保護(hù)作用。鋼中加入Cu與P或P與Cr均可促進(jìn)這種保護(hù)膜的生成,由此可用Cu、P或P、Cr制成耐大氣腐蝕的低合金鋼。