合金(jin),從外表(biao)看,是一(yi)座五顏六色(se)的(de)(de)金(jin)屬“大(da)(da)廈(sha)”,因為砌(qi)成“大(da)(da)廈(sha)”的(de)(de)“磚(zhuan)”是各色(se)各樣的(de)(de)。更重要的(de)(de)是,各色(se)各樣的(de)(de)“磚(zhuan)”,砌(qi)到“大(da)(da)廈(sha)”上(shang)以(yi)后,把它們(men)的(de)(de)特性(xing)也帶(dai)進“大(da)(da)廈(sha)”里,能夠顯(xian)著(zhu)地改變金(jin)屬“大(da)(da)廈(sha)”的(de)(de)結構和性(xing)能:砌(qi)上(shang)“耐(nai)火磚(zhuan)”-鎢,金(jin)屬的(de)(de)“大(da)(da)廈(sha)”就不怕烈火燒;砌(qi)上(shang)“耐(nai)酸磚(zhuan)”-鉻,“金(jin)屬大(da)(da)廈(sha)”就不怕酸腐蝕。
把金(jin)(jin)屬(shu)制成(cheng)合(he)金(jin)(jin),有時簡(jian)直會變個樣(yang)兒(er),就像因缺乏(fa)某種維生素(su)而弱(ruo)不經風的(de)人(ren),只要體(ti)內補充了(le)(le)這種維生素(su),很快就會身強(qiang)體(ti)壯起來。為了(le)(le)防(fang)止(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)腐蝕(shi)衰亡,我們也可(ke)根據需要“對(dui)癥(zheng)下藥(yao)”,給(gei)金(jin)(jin)屬(shu)“注射”上某些合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su),以增強(qiang)抵抗腐蝕(shi)的(de)能力,這就是(shi)合(he)金(jin)(jin)法。
前面介紹的(de)各種(zhong)防腐(fu)方法(fa)(fa),都是著眼(yan)于改變金(jin)(jin)屬(shu)所處(chu)的(de)環境,使(shi)金(jin)(jin)屬(shu)不(bu)具備(bei)生銹的(de)條件(jian),即從外(wai)因(yin)上(shang)避免或(huo)減緩了(le)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)。而合(he)金(jin)(jin)法(fa)(fa)是從內(nei)因(yin)上(shang)考慮,改變金(jin)(jin)屬(shu)制品本身的(de)組成和結構,提高金(jin)(jin)屬(shu)的(de)素質,使(shi)它能“拒腐(fu)蝕(shi)、永不(bu)變”。
要使合金(jin)(jin)(jin)的抗腐蝕(shi)性能(neng)增強,通常是向(xiang)合金(jin)(jin)(jin)中加入(ru)比(bi)較(jiao)穩定(ding)的金(jin)(jin)(jin)屬(例如向(xiang)銅中加入(ru)金(jin)(jin)(jin)),或加入(ru)較(jiao)易鈍(dun)化的金(jin)(jin)(jin)屬(例如向(xiang)鋼鐵中加入(ru)鉻),以及加入(ru)能(neng)改變金(jin)(jin)(jin)屬的結構和性能(neng)的其他金(jin)(jin)(jin)屬或非金(jin)(jin)(jin)屬等。
合(he)(he)(he)金(jin)中加(jia)入穩定金(jin)屬能耐(nai)腐蝕(shi),是因為穩定金(jin)屬均勻分布在合(he)(he)(he)金(jin)中,當合(he)(he)(he)金(jin)表(biao)面不穩定金(jin)屬被腐蝕(shi)破壞后,剩下的(de)(de)穩定金(jin)屬暴露出來(lai),在合(he)(he)(he)金(jin)表(biao)面形成了一種穩定金(jin)屬層,保護了內部金(jin)屬不被腐蝕(shi)。所以穩定金(jin)屬的(de)(de)含量越高,合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能就越好。在氯堿(jian)(jian)廠里,常用鑄鐵(tie)鍋(guo)熬(ao)制燒堿(jian)(jian),熱的(de)(de)燒堿(jian)(jian)對(dui)鑄鐵(tie)的(de)(de)腐蝕(shi)很厲(li)害,如(ru)果使用含有(you)少量鎳的(de)(de)鑄鐵(tie)鍋(guo),熬(ao)堿(jian)(jian)鍋(guo)的(de)(de)使用壽命就可大(da)大(da)延(yan)長(chang),因為鎳是耐(nai)燒堿(jian)(jian)腐蝕(shi)的(de)(de)穩定金(jin)屬。
合(he)金(jin)中加入(ru)易(yi)鈍化(hua)(hua)金(jin)屬(shu)(shu)能耐腐蝕,是因為加入(ru)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)可(ke)使合(he)金(jin)表(biao)面形成(cheng)一層牢固(gu)而致密的(de)保護(hu)膜,這種保護(hu)膜可(ke)以是易(yi)鈍化(hua)(hua)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物,也可(ke)能是合(he)金(jin)中幾(ji)種金(jin)屬(shu)(shu)的(de)混和氧(yang)化(hua)(hua)物。例如,一些耐酸(suan)器皿常用硅鐵(含硅14%~17%)制造。
硅(gui)(gui)鐵受到某些酸的(de)(de)(de)作用(yong),表(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)形(xing)成一層堅固的(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)硅(gui)(gui)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo),如(ru)果受到機械作用(yong)如(ru)碰撞、摩擦,保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)被破壞,在(zai)酸的(de)(de)(de)作用(yong)下又會(hui)很快再(zai)(zai)長出來,所以硅(gui)(gui)鐵器(qi)皿能(neng)耐(nai)酸腐(fu)蝕(shi)(shi)。黃(huang)銅(tong)(tong)(tong)是(shi)銅(tong)(tong)(tong)和(he)鋅(xin)的(de)(de)(de)合(he)金,鋅(xin)的(de)(de)(de)加入使銅(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)增加。當(dang)黃(huang)銅(tong)(tong)(tong)中(zhong)鋅(xin)含(han)(han)量(liang)在(zai)15%以下時(shi),表(biao)面(mian)(mian)(mian)形(xing)成的(de)(de)(de)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)中(zhong)銅(tong)(tong)(tong)和(he)鋅(xin)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)都有(you)。當(dang)鋅(xin)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)在(zai)20%以上時(shi),表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)幾(ji)乎全是(shi)氧(yang)化(hua)(hua)鋅(xin),因(yin)(yin)為鋅(xin)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)較高,即使能(neng)生成氧(yang)化(hua)(hua)銅(tong)(tong)(tong),其中(zhong)的(de)(de)(de)銅(tong)(tong)(tong)也會(hui)被鋅(xin)還原(yuan)出來,而(er)再(zai)(zai)變成氧(yang)化(hua)(hua)鋅(xin)。如(ru)果黃(huang)銅(tong)(tong)(tong)中(zhong)再(zai)(zai)加入少量(liang)鋁,在(zai)高溫(wen)下的(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)就更好(hao)。高鉻(ge)(ge)(ge)鑄(zhu)鐵(含(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)25%~36%)在(zai)與(yu)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質接(jie)觸時(shi),具有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)穩(wen)定性(xing),因(yin)(yin)為在(zai)合(he)金表(biao)面(mian)(mian)(mian)上,形(xing)成了穩(wen)定的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)。當(dang)合(he)金中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)一定時(shi),它(ta)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)隨合(he)金中(zhong)含(han)(han)碳(tan)(tan)量(liang)的(de)(de)(de)增加而(er)降低(di),因(yin)(yin)為碳(tan)(tan)能(neng)與(yu)鉻(ge)(ge)(ge)生成鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu),消耗了一些鉻(ge)(ge)(ge),使合(he)金表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)形(xing)成的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)大為減少。所以,一般含(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)鑄(zhu)鐵(鑄(zhu)鐵中(zhong)含(han)(han)碳(tan)(tan)多)比含(han)(han)鉻(ge)(ge)(ge)量(liang)相同的(de)(de)(de)鋼(gang)(鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)碳(tan)(tan)少)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)穩(wen)定性(xing)差。常見的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),光亮美觀不(bu)易生銹(xiu),主要就是(shi)由于鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)有(you)12%以上的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge),表(biao)面(mian)(mian)(mian)形(xing)成鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)保(bao)護(hu)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)緣故。
但是,不銹鋼不生銹也是有條件的,只是在硝酸、氧化劑溶液和其他含氧的中性溶液中,不銹鋼才穩定,因為在這種環境中,有利于鉻的氧化物的生成。如果讓不銹鋼長期接觸非氧化性酸,保護膜就會遭到破壞,不銹鋼就要生銹了。
鈍(dun)(dun)性(xing)的爭(zheng)論(lun)(lun):不銹鋼(gang)的良好耐腐蝕(shi)性(xing)是基于其可鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)性(xing)。金屬(shu)由于鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)所導(dao)致的狀態(tai),稱為(wei)鈍(dun)(dun)態(tai)或鈍(dun)(dun)性(xing)。關于鈍(dun)(dun)性(xing)曾提出多種不同假說,主要(yao)有(you)氧(yang)化(hua)(hua)物膜(mo)理論(lun)(lun)、吸(xi)附理論(lun)(lun)、化(hua)(hua)合價理論(lun)(lun)和(he)反應速度(du)理論(lun)(lun)。1913年(nian)以(yi)來已(yi)召開了多次(ci)國際鈍(dun)(dun)性(xing)會議,但關于鈍(dun)(dun)性(xing)的本質至(zhi)今仍未最終闡(chan)明,甚至(zhi)就其確切的定義亦未取得一致意見。目前(qian)多數(shu)學者支持氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)理論(lun)(lun)。