鋁的腐蝕形式和腐蝕原理

任何金屬都會發生腐蝕，腐蝕種類很多，今天咱們講一講鋁的腐蝕形式和腐蝕原理。

鋁是一種活潑金屬，極容易和空氣中的氧氣起化應生成氧化鋁，氧化鋁在鋁制器皿表面結一層灰色致密的極薄的（約十萬分之一厘米厚）薄膜，這層薄膜十分堅固，它能使里力的金屬和外界完全隔開。從而保護內部的鋁不再受空氣中氧氣的侵蝕。

鋁和氧化鋁薄膜都能和許多酸性或堿性物質起化學反應，一旦氧化鋁薄膜被堿性溶液或酸性溶液溶解掉，則內部鋁就要和堿性或酸性溶液起反應而漸漸被侵蝕掉。所以鋁制器皿不能用堿性溶液或酸性溶液洗刷，也不能用鋁制器皿盛放純堿、洗衣粉或食醋等物質。

鋁的腐蝕形式：

（1）點腐蝕：點腐蝕又稱為孔腐蝕，是在金屬上產生針尖狀、點狀、孔狀的一種為局部的腐蝕形態。點腐蝕是陽極反應的一種獨特形式，是一種自催化過程，即點腐蝕孔內的腐蝕過程造成的條件，如有腐蝕介質（CL-、F-等）、促進反應的物質（CU2+、ZN2+等），既促進又足以維持腐蝕的繼續進行。
（2）均勻腐蝕：鋁在磷酸與氫氧化鈉等溶液中，其上的氧化膜溶解，發生均勻腐蝕，溶解速度也是均勻的。溶液溫度升高，溶液濃度增大，促進鋁的腐蝕。
（3）縫隙腐蝕：縫隙腐蝕是一種局部腐蝕。金屬部件在電解溶液中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成縫隙，其寬度足以使介質浸入而又使介質處于一種停滯狀態，使得縫隙內部腐蝕加劇的現象稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕特別容易發生在機械組件接合的地方，例如金屬墊圈或是鉚接處和鋁門窗與灰漿填隙處。它是屬于一種電池效應，但是縫隙一般需在特定程度大小的范圍內才會發生，例如：有足夠的寬度可使溶液進入，足夠窄得使溶液可以停滯等，所以在應用或工程上必須要小心，避免發生足以產生縫隙腐蝕的環境。縫隙腐蝕的機構很類似穿孔腐蝕的情況，首先是均勻腐蝕，然后因氧濃淡電池會引起陽極反應（缺氧區）和陰極反應（富氧區），由于間隙內氧無法補充，因此陽極反應會繼續在同一個位置進行，因此產生嚴重的腐蝕結果。
（4）晶間腐蝕：是在金屬界處發生局部腐蝕的現象。就電化學的觀點來看，由于材料的晶粒為陰極，而晶界一般為陽極，因此在均勻腐蝕的情況下，晶界處的腐蝕性仍稍大于晶粒處，如果在特殊情況下，材料的晶界抗蝕元素又相對減少，晶間腐蝕的現象就會發生。AL-CU-MG、AL-ZN-MG系鋁合金有晶間腐蝕的傾向。
（5）應力腐蝕開裂（SCC）：鋁合金的SCC是在20世紀30年代初被發現的。金屬在應力（拉應力或內應力）和腐蝕介質的聯合作用下所發生的一種破壞，被稱為SCC。SCC的特征是形成腐蝕一種機械裂縫，既可以沿著晶界發展，也可以穿過晶爛擴展。由于裂縫擴展是在金屬內部，會使金屬結構強度大大下降，嚴重時會發生突然破壞。材料受到局部應力或應力作用不平均時，受到高應力作用的區域會形成陽極，而受較低應力作用的區域則形成陰極，因此作用應力會使得腐蝕作用更為加速稱謂為應呼電池。應力腐蝕發生在冷加工的材料時，高度冷加工的區域更具陽極性，另外在材料存在裂縫的情況下，也會造成應力腐蝕。

鋁腐蝕的原理
所有的材料尤其是金屬，都存在著腐蝕與防護的問題。鋼鐵的腐蝕原理與其它金屬有許多共性，所以在討論金屬腐蝕原理及其防護時，往往以鋼鐵為主要研究對象。根據腐蝕因素、腐蝕環境和腐蝕表面狀態、金屬腐蝕的機理可以分為化學腐蝕，電化學腐蝕和多因素腐蝕。
（1）化學腐蝕：金屬的化學腐蝕是金屬在干燥氣體（如氧、氯、硫化氫等）和非電解質溶液中進行化學反應的結果。化學反應引起引起腐蝕，在腐蝕過程中不產生電流。金屬的化學腐蝕只在特定的情況下發生，不具普遍性。例如：金屬的氧化M-O→MO。
（2）電化學腐蝕：金屬的和介質發生電化學反應而引起的腐蝕，在腐蝕的過程中有陽極和陰極區，電流可以通過金屬在一定的距離中流動，如金屬在各種介質溶液（如海水、酸、堿、鹽溶液、潮濕大氣等）中的腐蝕。在一般情況下電化學腐蝕主要為微電池腐蝕和濃差電池腐蝕。
（3）化學或電化學加機械因素的腐蝕：這是多因素引起的腐蝕。由于各種因素的相互作用，往往產生非常激烈的腐蝕，一般包括應力腐蝕，腐蝕疲勞、空蝕腐蝕等。
    電化學腐蝕是重要的腐蝕因素，因為大多數的金屬腐蝕的起因，都可說是一種電化學反應。這里所說的電化學反應是指在相同或不同金屬物體中，由于各種因素使得某些部位產生了局部的陽極反應，讓金屬失去了一個或多個電子，變成金屬陽離子，亦即發生陽極氧化作用；而在同時，另一地點也會產生陰極反應，獲得多出的電子，使得陰極形成還原作用，而構成一個電池效應的現象。這種電池效應使得陽極金屬造成消溶腐蝕，稱之為電化學腐蝕。
    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形成一層表面的沉積層，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，由于環境產生了足以形成電解池的條件下才足發發生。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。
    不同的金屬具有不同的電極電位（伽凡尼電位），所以當兩種不同金屬搭接在一起時，由于兩者的電位差，就會產生電流，其原理正如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），使較高電位金屬發后陽極消溶腐蝕。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，伽凡尼電位序位（CalVanic PotentialSeries）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（Ma）、鋁（Al）、鋅（Zn）、鎘（Cd）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鍚(Sn)、鋁（Pb）、銅（Gu）、銀（Ag）、鉑（Pt）、金（Au）。上述電位序中，電位序在前面的金屬對電位序在其后的金屬將形成陽極；相反的，電位序在后的金屬對于電位序在前的金屬成為陰極。這些金屬例如：金、鉑、銀等具有化學惰性、而從另一方面來看由于電位序在前面的金屬相對于電位序在其后的金屬將形成陽極，由于腐蝕發生于陽極，因此就可以保護其后位金屬避免腐蝕標準電極電位見表：

綜上所述可以知道，電化學腐蝕主要由于材料本身產生了電池效應，電池效應是基于電池中有兩種不同電極懸掛在一電解質內，陽極部分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。