鋼材被腐蝕出來的金屬為什麼

1. 鋼鐵為什麼被腐蝕

方程式：

形成原電池，發生吸氧腐蝕：

負極(Fe)：2Fe - 4e⁻ = 2Fe²⁺

正極(C)：O₂ + 4e⁻ + 4H₂O = 4OH⁻

這是電化學腐蝕當中一個比較典型的例子。鋼鐵在潮濕的空氣中表面會形成一薄層水膜，水膜又溶解有來自大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、等氣體，使水膜中含有一定量的氫離子，結果在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液的薄膜，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好構成了原電池。

由於在腐蝕過程中不斷有氫氣放出，所以叫做析氫腐蝕，這是在酸性環境中引起的腐蝕。如果鋼鐵表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧氣，此時就會發生兆派稿吸氧腐蝕。

電化學腐蝕就是金屬和電解質組成兩個電極，組成腐蝕原電池。例如鐵和氧氣，因為鐵的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是負極，遭到腐蝕。特徵是在發生氧腐蝕的表面會形成許多直徑不等的小鼓包，次層是黑色粉末狀潰瘍腐蝕坑陷。

(1)鋼材被腐蝕出來的金屬為什麼擴展閱讀：

電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數微小的原電池。在這些原電池裡，鐵是負極，碳是正極。鐵失去電子而被氧化.電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。

金屬材料與電解族孝質溶液接觸 ， 通過電極反應產生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，其反應過程稱為負極反應過程，反應產物是進入介質中的金屬離子或覆蓋在金屬表面上的金屬氧化物（或金屬難溶鹽）。

介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，其反應過程稱為正極反應過程。在正極反應過程中，獲得電子而被還原的物質。

無論採用金屬覆蓋層還是非金屬覆蓋層，都要與基體金屬要有良好的結合力，在施工前都要先對設備進行表面清理，然後再進行覆蓋層的施工。表面清理的主要方面就是除油、除銹。除油的方法有化學除油和電化學除油。化學除油主要是用有機溶劑、鹼液清洗。

現在又出現了一些新型的合成洗滌劑。少量的合成洗滌劑加入高溫、高壓的水流中，清洗金屬表面的油污，具有速度快、清洗干凈等優點，但需要專用清洗設備。

金屬表面除銹的方法有機械除銹法、酸洗除銹法。隨著科技的進步，現在出羨蔽現了一種新型的除銹方法，即用酸洗的酸加上緩蝕劑和填充劑製成酸洗膏，塗抹在金屬表面，待除銹後再用水沖洗干凈，再塗鈍化膏，使金屬鈍化，不再生銹。

2. 鋼材的腐蝕主要是化學腐蝕

鋼材的腐培悉蝕主要是化學腐蝕的原因活潑的金屬失去電子而被氧化。
1、反應過程稱為陽極反應過程，反應產物是進入介質的金屬離子或覆蓋金屬表面的金屬氧化物，鋼材的腐蝕機理常溫卜中彎下鋼鐵的腐蝕主要是電化學腐蝕，不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發生原電池反應，比較活潑的金屬失去型悶電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。

3. 鋼鐵為何會腐蝕

腐蝕是金屬表面部分或者全部剝離、溶解或軟化的化學反應。「生銹」經常被誤用或者誤解，它僅僅指鐵和鋼。「腐蝕」不僅包含黑色金屬，而且包含有色金屬。以下內容主要討論腐蝕的成因和糾正措施。

移除熱量是金屬加工液最重要的功能之一。有效移除熱量，就能保證刀具的良好使用壽命，以及工件的幾何精度。和油相比，水在移除熱量方面性能更卓越；但純水和新加工的金屬接觸後會導致腐蝕。因此，腐蝕是每位用戶，也是水基金屬加工液製造商必須面對的問題。干切削過程也會面對腐蝕問題，並不僅僅由水基金屬加工液引起。引起金屬表面腐蝕有許多種原因，下面做具體介紹。

1季節性腐蝕

腐蝕可以發生在一年內的任何時候。一般來說，7～9月的溫度和相對濕度較高，在美國東部和中西部更容易發生腐蝕。乾旱地區，如克羅拉多州、新墨西哥州、亞利桑那州、猶他州及加州，這些地方的相對濕度較低，腐蝕情況就很少發生。

2手印腐蝕

當工件接觸人手後，就容易發生腐蝕。搬運過程中新機床和金屬工件表面留下的手印，會導致腐蝕。這種情況普遍存在於皮膚呈酸性的人群，以及表面光潔度高的工件。使用手印中和劑能防止類似的手印腐蝕。

隨著溫度上升，包括腐蝕在內的化學反應速度就會更快。夏季高溫和空氣中的水分和氧氣也是加速腐蝕的原因。

當水分凝結在工件表面，就會形成電池的電解液。秋冬季節能提供防銹保護的加工液濃度，當濕度持續上升時，就不再提供有效的防銹保護。因此，適當的濃度調整非常必要。秋冬季節，濃度1:30(3.3%)已經足夠；但濕熱季節，濃度可能需要提高到1:25(4%)，或者不再看到工件表面生銹為止。需要注意的是，提高中央槽系統的濃度，會導致泡沫和皮炎問題。金屬加工液用戶也可能需要增加防銹添加劑，這取決於金屬加工液的種類、用戶對化學品的限制、添加劑的有效性以及所使用的加工液。
3pH

pH值是金屬加工液控制腐蝕的一個重要參數。超過9的高pH值，可以保護黑色金屬，但對有色金屬腐蝕防護不利，如：鋁、黃銅和青銅。

水硬度會影響加工液的平衡，不同地理區域的水硬度是不同的，調節水硬度會優化加工液的表現性能。

單機條件下如果pH值較低，最簡單的解決方法是傾倒和清洗，然後按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。如果是加工黑色金屬的中央槽系統，可以用適當添加劑，將pH值調整到8.8~9.2。如果pH值特別高，往往是金屬加工液已經受到污染，需要傾倒和換新液。

4污垢再循環

金屬加工液的金屬微粒，往往被認為是「污垢」或「碎屑」。如果沒有及時清理，碎屑會在工件表面堆積而形成電池，碎屑下面的金屬往往會生銹。單機條件下，應及時排空—清洗—用清水沖洗，按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。

5水

通常水中的化學物質是積累的，會提高加工液的腐蝕程度。所有水包含離子，部分離子富有侵蝕性，會導致大部分金屬腐蝕。水含有超過100×106的氯化物、超過100×106的硫化物，或50×106硝酸鹽，這些離子被認為富有侵蝕性。氯化物、硫化物和硝酸鹽破壞金屬表面的防護層，導致腐蝕。持續加水會提高中央槽系統的氯化物、硫化物和硝酸鹽含量。金屬加工液使用時間越長，離子的侵蝕性更高。

每種金屬加工液的配方，都需要維持濃度來發揮「最佳點」。定期檢測金屬加工液濃度，可以避免加工性能和環境問題。

如果用戶懷疑水有侵蝕性時，可取樣並通過全分析來確定。當中央槽系統的金屬加工液被懷疑導致腐蝕，請取樣並檢測離子含量。當氯化物、硫化物和硝酸鹽濃度超過可接受范圍，可使用去離子水或者蒸餾水作為工藝用水，也可選擇防腐蝕性能高的金屬加工液。

溶解在水中的固體，可以破壞金屬加工液很多的渴望性能。最熟悉的例子就是「水硬度」，是由於鈣和鎂離子溶解在水中引起。

二價離子和皂類、潤濕劑和乳化劑反應所形成化合物，溶解度會降低。這種不溶解的成分，耗竭機床和工件防銹劑。硬水指的是含量超過250×106碳酸鈣或者15「德國克」(德國硬度標准)。硬度越高，越容易產生腐蝕。

電導率是另一個檢測金屬加工液中溶解離子的方法。高電導率增加了腐蝕、金屬加工液的不穩定、殘留物和其他問題。超過4MilliSiemens/cm被認為高電導率。
3pH

pH值是金屬加工液控制腐蝕的一個重要參數。超過9的高pH值，可以保護黑色金屬，但對有色金屬腐蝕防護不利，如：鋁、黃銅和青銅。

水硬度會影響加工液的平衡，不同地理區域的水硬度是不同的，調節水硬度會優化加工液的表現性能。

單機條件下如果pH值較低，最簡單的解決方法是傾倒和清洗，然後按照推薦濃度加新鮮金屬加工液。如果是加工黑色金屬的中央槽系統，可以用適當添加劑，將pH值調整到8.8~9.2。如果pH值特別高，往往是金屬加工液已經受到污染，需要傾倒和換新液。

4. 鋼鐵生銹的原因

鋼鐵銹蝕是鐵與氧氣、水蒸氣共同反應的結果，鐵的化學性質較為活潑，這回是鐵易銹答蝕的內因，水分是使鐵容易生銹的物質之一。光有水也不會使鐵生銹，只有當空氣中的氧氣溶解在水裡時，氧在有水的環境中與鐵反應。有些不活潑的金屬不易與氧氣等反應，所以抗腐性強。但有些金屬的化學活動性比鐵強，抗腐蝕性卻很強，如鋁、鋅等，這是因為它們與氧氣反應後形成緻密的氧化物薄膜，阻止了鋁、鋅等進一步被氧化。 鐵生銹主要有兩前提個條件：一個是氧氣，另一旦范測既爻煥詫唯超瀝個是水。鐵暴露在空氣中生銹實際上涉及到了原電池反應。鐵與碳形成了原電池（因為鐵不是純的，裡面含有C等其它元素）。 這里的反應方程式是：4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3 + 3H2O 鐵銹主要成分為氧化鐵（Fe2O3），鐵銹疏鬆多孔，不僅不能防止鋼鐵製品與空氣、水接觸，還會把空氣和水分保留在鋼鐵製品的表面，進一步加劇鋼鐵的銹蝕。鐵銹是一種棕紅色的物質，它不像鐵那麼堅硬，很容易脫落，一塊鐵完全生銹後，體積可脹大8倍。如果鐵銹不除去，這海綿狀的鐵銹特別容易吸收水分，鐵也就爛得更快了。所以鋼鐵製品表面的鐵銹應及時除去。

5. 為什麼會發生腐蝕

鋼材腐蝕原理鋼材表面與周圍介質發生作用而引起破壞的現象稱為腐蝕（回也稱銹 蝕）。腐蝕不僅使鋼材答的有效截面面積減小，還會產生局部銹坑，引起應力集中；也會導致 鋼的強度、塑性、韌性等力學性能顯著降低。
   根據鋼材與環境介質的作用原理，腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。  化學腐蝕是指鋼 材與周圍介質（如氧氣、二氧化碳、二氧化硫和水等）直接發生化學作用，生成疏鬆的氧 化物而引起的腐蝕。
  鋼材由不同的晶體組織構成，並含有雜質，由於這些成分的電極電位不 同，當有電解質溶液（如水）存在時，就在鋼材表面形成許多微小的局部原電池，形成電 化學腐蝕。     鋼材在大氣中的腐蝕，實際上是化學腐蝕和電化學腐蝕的共同作用所致，以電化學腐蝕為主。
  鋼材的腐蝕既有內因（材質），也有外因（環境介質的作用），因此要防止或減少鋼材 的腐蝕可以從改變鋼材本身的易腐蝕性、隔離環境中的侵蝕性介質或改變鋼材表面的電化學 過程三方面入手。

6. 造成鋼材表面銹蝕最主要的原因是

鋼材表面接觸水汽與氧氣發生原電池反應，是鋼材表面銹蝕最主要的原因。
鋼材銹蝕與大氣相對濕度、大氣中有害氣體含量，與鋼材表面清潔狀態、鋼材組織不均勻性等因素有關。

7. 簡述鋼材的腐蝕原理及防腐措施

原理：

在環境介質（如空氣、水、酸、鹼等）的化學作用或電化學作用下而發生的逐漸破壞現象，稱為銹蝕。

1.化學腐蝕是指鋼材直接與周圍介質發生化學作用而產生的腐蝕，這種腐蝕多數是氧化作用，使鋼材表面形成疏鬆的氧化物。在常溫下，未進行防腐處理的鋼材表面很容易發生反應，造成腐蝕。在乾燥環境下，銹蝕進展緩慢，但隨著溫度、濕度的增大而加快。

2.電化學腐蝕是由於金屬表面形成了原電池而產生的銹蝕。鋼材本身含有鐵、碳等多成成分，由於這些成分電極電位不同，形成許多微電池。在潮濕的空氣中，鋼材表面吸附一層極薄的水膜，通過水膜和微電池，鐵被氧化成疏鬆易剝落的紅棕色的鐵銹Fe(OH)3。

措施：

1. 熱浸鋅：熱浸鋅是將除銹後的鋼構件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，鋅層厚度對5mm以下薄板不得小於65μm，對厚板不小於86μm.從而起到防腐蝕的目的。

2. 熱噴鋁（鋅）復合塗層：這是一種與熱浸鋅防腐蝕效果相當的長效防腐蝕方法。具體做法是先對鋼構件表面作噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤並打毛。再用乙炔-氧焰將不斷送出的鋁（鋅）絲融化，並用壓縮空氣吹附到鋼構件表面，以形成蜂窩狀的鋁（鋅）噴塗層。

3. 保護法：在鋼結構表面附加較活潑的金屬取代鋼材的腐蝕。常用於水下或地下結構。
   

   
   

8. 鋼材的銹蝕原因

1.相對濕度的影響空氣中相對濕度越高，金屬表面水膜越厚，空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用。相對濕度達到一定數值時，腐蝕速度大幅上升，這個數值稱為臨界相對濕度，鋼的臨界相對濕度約為70%。

2.溫度的影響

環境溫度與相對濕度關聯，乾燥的環境（沙漠）下，氣溫再高金屬也不容易銹蝕。當相對濕度達到臨界值時，溫度的影響明顯加劇，溫度每增加10℃，銹蝕速度提高兩倍。因此，在濕熱帶或雨季，氣溫越高，銹蝕越嚴重。

3.氧氣的影響

可見沒有水和氧氣，金屬就不會生銹，空氣中20%體積是氧氣，它是無孔不入的。

4.大氣其它物質的影響

大氣中含有鹽霧、二氧化硫、硫化氫和灰塵時，會加速腐蝕，因此，不同環境下受腐蝕的大小差別是明顯的，城市高於農村；工業區高於生活區；沿海高於內陸；高粉塵高於低粉塵。

(8)鋼材被腐蝕出來的金屬為什麼擴展閱讀

除銹方法

化學浸泡法除銹是將金屬工件浸泡在相應的除銹溶液中，利用溶液中的酸、鹼等化學物質與工件表面的氧化皮及銹蝕產物等的化學反應，使氧化皮及銹蝕產物等溶解到溶液中，從而起到除銹的目的。

化學浸泡法是小型工件常用的除銹方法，除銹速度快、效果明顯，尤其對於形狀復雜的零件，可以除去一些內孔、內腔等死角處的銹蝕。由於化學浸泡法要將工件浸泡在溶液中，因此對於一些大型結構、設備的除銹，不能夠採用這種方法。

在選用化學浸泡法除銹時，還應該注意根據不同的材料種類，比如鋼鐵、鋁合金、銅合金、鎂合金等不同的材料選擇合適的除銹溶液，甚至同一類的材料，合金元素不同，其除銹溶液的組成也有區別。

9. 鋼過腐蝕後為啥表面會全變黑，請從機理上解釋

鋼是Fe和C的化合物（還有Mn，Ge等金屬微量以改善性能），被腐蝕後，Fe被氧化成Fe3O4，四氧化三鐵，呈紅褐色，四氧化三鐵易吸水，吸水後就變的顏色偏黑。