1.腐蚀的定义
腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。

金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。例如应力腐蚀破裂就是应力和化学物质共同作用的结果。单纯物理作用的破坏，如合金在液态金属中的物理溶解，也属于腐蚀范畴，但这类破坏实例不多。单纯的机械破坏，如金属被切削、研磨，不属于腐蚀范畴非金属的破坏一般是由于化学或物理作用引起，如氧化、溶解、溶胀等。

2.腐蚀的分类
 根据腐蚀的形态，可分为均匀（全面）腐蚀和局部腐蚀两类，局部腐蚀还可分为若干小类。
根据腐蚀的作用原理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。两者的区别是当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，单纯的化学腐蚀则不形成微电池。过去认为，高温气体腐蚀（如高温氧化）属于化学腐蚀，但近代概念指出在高温腐蚀中也存在隔离的阳极和阴极区，也有电子和离子的流动。据此，出现了另一种分类：干腐蚀和湿腐蚀。湿腐蚀是指金属在水溶液中的腐蚀，是典型的电化学腐蚀，干腐蚀则是指在干气体（通常是在高温）或非水溶液中的腐蚀。单纯的物理腐蚀，对于金属很少见，对于非金属，则多半产生单纯的化学或物理腐蚀，有时两种作用同时发生。

        阴极保护
 　　由图2－2可以看出，腐蚀电池中的阴极是接受电子产生还原反应的电极，只有阳极才发生腐蚀。利用这个原理，可以从外部导入阴极电流至需要保护的设备上，使设备全部表面都成为阴极。在图2一3中：原来金属表面状态为腐蚀电位Ecorr：与腐蚀电流Icorr的交点M，如果从外部输入阴极电流IA，IA一部分进入局部阴极，一部分进入局部阳极。电流的分布与阴、阳极的电阻成反比，原来的局部阴极电流与局部阳极电流相Icorr等，但二者方向相反。导入人IA后，在阴极因电流方向相同，IK=Icorr+∫IA（∫为电流分布系数），阳极因电流相反，Ia＝Icorr-(1-∫) IA。所以导IA后，IK逐渐增加，电位逐渐降低，沿着CM线下降；Ia 则逐渐减小，沿着MA线下降，当电位下降到EA即局部阳极的开路电位后，Ia =0，此时腐蚀停止，设备达到完全的保护。

  
       图2一3：阴极保护的效应
 　　EA一阳极开路电位;Ec一阴极开路电位；
　　Ecorr一腐蚀电位（复合电位）； iA一外加电流;icorr一腐蚀电流
 　　从热力学上也可解释，当电位下降到免蚀区（图2一4）时，腐蚀实际停止，不过电位下降到放氢平衡线a以下时，可能产生氢脆。
　　导人外电流有两种方法：一是从外部接上直流电源，体系中连接一块导流电极（石墨、 铂或镀钌、钛、高硅铁、废钢等）作为阳极，另一是连接一块电位较负的金属，例如钢铁设备连接一块锌、镁、或铝合金，由于后者电位比铁低，在电解液内构成的原电池中成为阳极，阳极会逐渐腐蚀，所以也称牺牲阳极，须定时更换。   
 　　阴极保护广泛用于土壤和海水中的金属结构，如管道、电缆、海船、港湾码头设施、钻井平台、水库闸门、油气井、家用水糟等。为了减少电流输入、延长使用寿命一般和涂料联合应用，是一种经济简便、行之有效的防腐蚀方法。

 
图2－4 电位-pH图(Fe—H2O,25℃)
　　合金化
　　在基体金属中加入能促进钝化的合金成分，当加入量达到一定比例后，便得到耐蚀性优良的材料。如铁中加入铬，当铬量达12％以上时，就成为不锈钢，在氧化环境中由于表面生成钝化膜，有很高的耐蚀性。
　　铬钢中加入镍，可扩大钝化范围，还可提高机械性能。含铬18％、镍9％的铬镍不锈钢是工业和民用中最广用的耐蚀合金。又如铁中加入硅量达14％时，就得到耐酸性优良的高硅铁，它的表面主成氧化硅保护膜，对热硫酸、硝酸、混酸等都有优良的抵抗力。镍铜合金中的镍大于30～40％时，可得到含镍10～30％的铜镍合金（Cupron一ickel）和镍70铜30(Monel）合金，它们比纯铜和纯镍的耐蚀性在一些环境中都更优越些。一系列镍合金是有名的耐蚀材料，如镍铸铁有优良的耐碱性。镍钼铬合金是少数能耐高温非氧化性酸（如盐酸）的合金。镍铝铬铁合金能耐高温氧化性酸、次氯酸盐、海水等，比一般不锈钢更好。
　　在某些活性金属中加入微量超电压低的阴极贵金属，可以促进钝化，如不锈钢和钛在某些浓度和温度的硫酸中是活性的，如在基体金属中加入0．1～0．15％的钯或铂，将在合金表面分布成为众多的微阴极，促进局部腐蚀电池的运转，阳极电流很快增大，迅即达到钝化区，使合金耐蚀性增强。
　　表面处理
 　　金属在接触使用环境之前先用钝化剂或成膜剂（铬酸盐、磷酸盐、碱、硝酸盐和亚硝酸盐混合液等）处理，表面生成稳定密实的钝化膜，抗蚀性大大增加。它与缓蚀剂防护法的不同之处，在于它在以后的使用环境中（如大气、水）不需要再加入缓蚀剂，铝经过阳极处理，表面可以生成比在大气中生成的更为密实的膜。这类膜在温和的腐蚀环境（ 大气和水）中有优良的抗蚀能力。钢铁部件表面发蓝也是一个广为应用的例子。
　　 整体合金化造价比较昂贵，可采用表面合金化的方法，将易钝化的合金成分如铬、钼、硅渗人钢铁表面，一般将钢部件放在充满粉末铬、铝、硅中，或在金属蒸气中，进行加热渗镀。表面渗镀层在氧化性环境内产生钝化膜，它的抗高温氧化力和某些耐蚀性优于底层钢。由于保护层薄，不耐磨损，寿命比整体的合金短，不适于长期接触强腐蚀介质。
　　较新的一种表面技术是离子注入法，一般用硼、碳、磷、硅、氮、钼、钯、铂等元素或贵金属用离子注入机使其电离、加速，使高能离子与基体金属相撞击，进入表面，形成一定深度和浓度的非晶态合金层。具有比基体金属高得多的耐蚀性，现已应用于小部件。
　　金属镀层和包覆层
 　　在钢铁底层上可用一薄层更耐腐蚀的金属（如铬、镍、铅等）保护。常用的方法是电镀，一般镀2～3层，只有几十微米厚，因而不可避免地存在微孔，溶液可渗人微孔，将构成镀层～底层腐蚀电池。镀层如为贵金属（金、银等）或易钝化金属（铬、钛）以及镍、铅等时，由于电位比铁高，将成为阴极，会加速底层铁腐蚀。因此这类镀层不适于强腐蚀环境（如酸），但可用于大气、水等环境，缓慢产生的腐蚀产物可将微孔堵塞，电阻增大，有一定的寿命。如果用贱金属锌、镉等作镀层，构成腐蚀电池的极性则与上述相反，孔内裸露的钢为阴极，锌或镉镀层为阳极。锌、镉作为牺牲阳极，使钢得到阴极保护，在缓和的腐蚀环境中，锌的腐蚀慢，可以保持较长寿命。镀锡的铁（马口铁）广泛用于食品罐头，锡的标准电位高于铁，但在食品有机酸中，它却低于铁也起了牺牲阳极的作用。除了电镀外还常用热浸镀（熔融浸镀）、火焰喷镀、蒸气镀和整体金属薄板包镀。后者因无微孔，耐蚀性强，寿命也更长，但价格高些。
　　涂层
 　　用有机涂料保护大气中的金属结构，是最广用的防腐手段。市售各类油漆、清漆、假漆等都属这一类，主要是由合成树脂、植物油、橡胶浆液、溶剂、助干剂、颜料、填料等配制而成。品种极多，过去以植物油为主的油漆现在多为合成树脂漆所替代。涂料覆盖在金属面上，干后形成多孔薄膜，虽然不能使金属与介质完全隔绝，但增大介质通过微孔的扩散阻力和溶液电阻，使腐蚀电流下降。在缓和的环境如大气、海水等中，微孔底金属腐蚀缓慢，腐蚀产物可堵塞微孔，有很长的使用寿命，但不适于强腐蚀溶液如酸中，因为金属腐蚀迅速，并产生氢气，会使漆膜破裂。
　　涂料的施工程序如下：首先是表面处理，这是最重要的一环，表面锈垢、油污等要用喷砂、喷丸和火焰清除等方法彻底除净，否贝会影响涂层与金属的粘结力，寿命大大缩短；其次是选用底漆，一般加人红丹，铅酸钙，铬酸锌和锌粉等缓蚀剂，当微孔中渗人介质后可起缓蚀作用。最后是面漆，除了耐蚀外，美观也是重要的目的。一般要涂几层面漆，使微孔尽量减少。常用的合成树脂优良品种有：环氧、过氯乙烯、聚氨酯、氯磺化聚乙烯、氯化聚醚、酚醛、呋喃（糠醇）等。沥青是廉价但性能优良的涂料，也常和环氧树脂等混合应用于地下管道。天然树脂生漆是我国特产，具有优良耐酸性和耐候性，是一种高级涂料。
　　无机涂层中广泛应用的是以锌粉为主的富锌漆，以合成树脂为粘结剂，干后表面锌膜是导电的，作用和阴极保护相同，在大气中可使用很久，也可使用于较高温。

6.外加电流阴极保护法

        这是电化学保护法的其中一种，又叫做阴极电保护法。
　　把要保护的钢铁设备作为阴极，另外用不溶性电极作为辅助阳极，两者都放在电解质溶液里，接上外加直流电源．通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面产生负电荷（电子）的积累，只要外加足够强的电压，金属腐蚀而产生的原电池电流就不能被输送，因而防止了钢铁的腐蚀． 　 　此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。化工厂中盛装酸性溶液的容器或管道，也常用此法。

外加电流阴极保护系统
　　外加电流阴极保护系统由以下几部分组成：①直流电源，②辅助阳极，③参比电极。此外，为使阳极输出的保护电流更均匀，避免阳极附近结构物产生过保护，有时在阳极周围还须涂刷阳极屏蔽层 　　
直流电源
在外加电流阴极保护系统中，需要有一个稳定的直流电源，以提供保护电流。目前，广泛使用的有整流器和恒电位仪两种。一般，当被保护的结构物所处的工况条件（如浸水面积、水质等）基本不变或变化很小时，可以采用手动控制的整流器；但当结构物所处的工况条件经常变化时，则应采用自动控制的恒电位仪，以使结构物电位总处在最佳保护范围内。
 　　在工程中广泛使用的恒电位仪主要有三类：可控硅恒电位仪、磁饱和恒电位仪和晶体管恒电位仪。可控硅恒电位仪功率较大、体积较小，但过载能力不强。磁饱和恒电位仪紧固耐用，过载能力强，但体积比较大，加工工艺也比较复杂。晶体管恒电位仪输出平稳、无噪声、控制精度较高，但线路较复杂。 　　
辅助阳极
　　辅助阳极的作用是将直流电源输出的直流电流由介质传递到被保护的金属结构上。可作辅助阳极的材料有很多，如废钢铁、石墨、铅银合金、高硅铸铁、镀铂钛、包铂铌以及混合金属氧化物电极等。这些材料各有其特点，适用于不同的场合。
　　参比电极 　　参比电极的作用有两个：一方面用于测量被保护结构物的电位，监测保护效果；另一方面，为自动控制的恒电位仪提供控制信号，以调节输出电流，使结构物总处于良好的保护状态。在工程中，常用的参比电极有铜/饱和硫酸铜、银/卤化银及锌参比电极等，这些参比电极各具特点，适用于不同的场合。