腐蝕

腐蝕 圖片來自researchmfg

腐蝕（Corrosion）是指因工程材料與其周圍的物質發生化學反應而導致解體的現象。通常這個術語用來表示金屬物質與氧化物如氧氣等物質發生電化學的氧化反應。

例如，使用金屬鐵製成的產品會由於鐵原子在固體溶劑中發生氧化而導致生銹，這就是電化學腐蝕的一個眾所周知的例子。這種反應通常會產生對應金屬的氧化物，也可能產生鹽。換句話說，腐蝕指的是金屬物質因化學反應而導致的損耗。

很多合金結構都僅僅因為暴露在潮濕的空氣中遭到腐蝕，但是，腐蝕過程會受到材料所接觸的物質的強烈影響。腐蝕可能在某個局部集中出現，從而導致材料上出現孔洞甚至裂縫，也有可能在一個較大面積的表面上幾乎平均的分布。由於腐蝕是一種擴散控制的過程，通常只有材料表面產生腐蝕。因此，可以通過一些對暴露的表面進行加工的辦法，如鈍化和鉻酸鹽轉換等處理辦法來增加材料的耐腐蝕性。然而，仍然有一些腐蝕的機制無法觀察到，也難以預料。

腐蝕還可以發生在其他不是金屬的物質上，例如陶瓷和聚合物。

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電化學腐蝕

若使電化學腐蝕發生，必要的前提條件是需要構成電流迴路，以及離子的通道。因此，當兩種不同的金屬連接在一起並浸泡在電解液中的時候，就會發生電化學腐蝕的現象。這種現象被稱作原電池，兩種金屬中較活潑的一個作為陽極，被腐蝕的速度加快，而較不活潑的金屬作為陰極，被腐蝕的速度減緩。兩種金屬可以通過導線連接在一起，也可以直接相互接觸。如果僅僅將這兩種金屬浸泡在電解液中，但是並不將它們連接起來，這兩種金屬的腐蝕速度並不會加快。根據電化學腐蝕的原理，人們設計出了犧牲陽極的保護方法，陽極材料根據電化學活動順序進行選擇。例如，為了保護鋼鐵結構，鋅通常用於作為被犧牲的陽極。這種辦法通常用於保護海上航行的船隻的螺旋槳或甲板。電化學腐蝕的原理在海洋產業中被廣泛使用，同時也被用於其他的水能夠接觸的推進器和金屬結構中。

有許多因素都會影響電化學腐蝕，例如，陽極的相對大小、金屬種類、所處的環境條件（溫度、濕度、鹽度等等）。陽極和陰極的表面積之比直接影響了材料的腐蝕速度。

電化學活動順序

在給定的海洋環境中，亦即溶解有氣體、處於室溫的海水中，根據金屬表面離子結合的強度，一種金屬可能比其相鄰的金屬更活潑或更不活潑。由於兩種金屬之間存在電氣接觸，電子在其中可以移動。越活潑的金屬越傾向於失去電子，而電解液中也將會產生相應的離子流，使得惰性金屬具有從活潑金屬中得到電子的能力。據此可以通過測量產生的電流來建立給定的媒介中金屬的活動順序表，這個表就表示金屬的電化學活動順序，它在預測腐蝕與理解腐蝕中都有重要的作用。

抗腐蝕性

有些物質在本質上就比另一些物質更耐腐蝕，原因主要有兩種。一個原因是物質本身的電化學性質，另一個是反應產物的類型。例如，電化學活動順序表中惰性金屬就比活潑金屬更耐腐蝕。如果需要使用某些更易發生反應的材料，可以在該材料的製造過程與使用過程中採用多種防腐蝕技術以保護它。

化學本性

耐腐蝕材料是指那些在熱動力學理論中不容易發生腐蝕的材料。例如，金和鉑的腐蝕產物很容易再重新分解為純金屬，因此這些物質在地球中的存在形式都是單質金屬的形式，即使放在地質時間尺度中也不容易受到腐蝕。這正是由於這些金屬本質上的惰性。普通金屬只能通過短期的手段來加以保護，而無法讓它們長期不受腐蝕。

某些金屬反應能力較弱，儘管他們在熱動力學理論上會發生腐蝕。這些金屬包括鋅、鎂、鎘等等。當這些金屬持續發生腐蝕的時候，腐蝕的速度通常比較慢。一個極端的例子是石墨，它在被氧化的時候會釋放出大量的能量，但是它的反應能力非常弱，在正常情況下不會發生電化學腐蝕。

鈍化

給定正確的條件，金屬的腐蝕產物會在其表面出現形成一層薄膜，可能會阻止進一步的氧化過程。有時，在金屬正常應用條件下，這層薄膜達到1微米後就不再增長，這種現象被稱為鈍化現象。常見的鐵鏽不可以認為是一種鈍化現象，這是因為鐵鏽的厚度通常都比較厚，而且無法起到保護作用。從某種意義上說，這種效應是材料的屬性，它是一種防腐蝕的間接地屏障。通常情況下，生成薄膜的反應速度非常快，而當達到足夠厚且無法穿透的薄膜時，反應就停止了。在中性pH值的空氣和水中，鋁、不鏽鋼、鈦以及硅都會產生鈍化現象。

對於金屬來說，產生鈍化現象的條件是特定的。pH值的作用可以通過甫爾拜圖表現出來，但是許多其他的因素仍然不可忽視。當材料處於某些特定環境時，周圍環境會抑制鈍化現象的出現，如處於高pH值環境的鋁、處於低pH值環境或含氯離子環境的不鏽鋼，處於高溫環境下的鈦以及處於含氟離子環境的硅。另一方面，某些通常情況下不會產生鈍化效應的材料在一些特定條件下也會產生鈍化效應，例如鹼性環境的混凝土會使其中的鋼筋產生鈍化效應。暴露在液態金屬如汞或熔化的焊接劑中的材料經常會難以形成鈍化層。