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生活中的各種腐蝕 日期:2019.03.05

腐蝕,看到這兩個字你會想到什麽,或許有人認為腐蝕離我們很遠,或許有人認為腐蝕無關緊要,但事實是腐蝕離我們很近,它悄悄地在破壞,並且造成的危害很大,下麵我們慢慢來揭開腐蝕的神秘麵紗。

 

    首先我們來解釋一下什麽叫腐蝕,它是指材料與周圍環境發生化學反應、電化學反應,或物理溶解而產生的破壞,這是一種悄悄進行的破壞,其造成的後果十分嚴重。

 

    金屬的腐蝕在多數情況下是屬於電化學腐蝕,這種腐蝕發生時,環境介質中一定存在著一種或幾種可以將金屬氧化的物質,最常見的這種氧化性物質是氫離子(H+,酸性介質中大量存在)和氧氣分子(O2,空氣中和與空氣接觸的水中普遍存在)。電化學腐蝕發生時,在金屬表麵會形成一個腐蝕原電池。如碳鋼在酸性介質中,鐵表麵由於同時有鐵和碳,鐵電位低於碳電位,成為腐蝕原電池的陽極,而碳電位較高成為陰極(圖1)。在陽極區和陰極區,分別發生以下反應:

 

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    從而使陽極區域的鐵受到溶解破壞。

 

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圖1 碳鋼在酸性介質中形成的腐蝕原電池

 

    國際公認,因腐蝕造成的經濟損失約占世界各國國民生產總值的3~5%。據不完全統計,我國每年由於腐蝕造成的損失高達1.5~2萬億之巨,約占國民生產總值的6%。因腐蝕導致的間接損失,即腐蝕的次生災害造成的損失更為嚴重。在日常生活中,腐蝕問題時有發生,不僅影響物品的美觀使用,同時也會對人體的健康和出行安全等造成嚴重威脅。材料的腐蝕無處不在,防腐蝕工作任重道遠。

 

    下麵我們簡單介紹一下生活中的腐蝕。

 

    1.牙齒與腐蝕

 

    牙齒是我們身體的重要組成部分,牙齒的損壞可嚴重影響我們的生活質量。牙齒看似很堅固,其實很脆弱。科學家研究發現,軟飲料對牙齒具有腐蝕性,其中部分碳酸類飲料的腐蝕性甚至比蓄電池使用的酸液更強。喝了檸檬水不刷牙漱口,也會使牙齒慢慢腐蝕。許多其他食物和飲品與軟飲料一樣對牙齒具有腐蝕性,這些食物具有一個共同的特性:酸性。

 

    圖2是一個5歲寶寶的牙齒[1],已經成了“可樂牙”。該寶寶從3歲開始喝可樂,而且自從喝上可樂後,再也不肯喝水,他每天要喝3瓶可樂,二年後牙齒成了圖2的模樣。碳酸飲料中含有大量的酸性物質,對牙齒表麵的琺琅質具有溶解作用,另外飲料中還含有大量的糖分,造成口腔中細菌的繁殖和發酵,進一步產生對牙齒有害的酸性物質。

 

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圖2 被腐蝕的牙齒

 

    要防止或減緩牙齒的腐蝕,通常可以采用兩種方法,一是選用合適的牙膏,在牙齒表麵形成保護層,如含氟牙膏可以增強牙齒的抗酸性,抑製細菌發酵產生酸性物質;二是盡可能地縮短牙齒與酸性物質接觸的時間,這就要養成勤漱口、勤刷牙的好習慣。

 

    2.餐具與腐蝕

 

    每個家庭都要使用餐具,鐵鍋,鍋鏟,菜刀等。時間久了就會出現生鏽的跡象,尤其是菜刀上會出現黃色的鏽跡(圖3),那是因為菜刀切菜時不可避免會沾水,而蔬菜中含有氯化鈉等電解質,切菜時在刀麵上會形成一層電解質液膜,切完菜後菜刀暴露在空氣中,氧氣分子進入刀麵的電解質液膜,構成了一個腐蝕原電池的體係,其中鐵作為陽極被慢慢氧化為鐵離子,而液膜中的氧氣分子得到電子生成氫氧根離子,亞鐵離子和氫氧根離子反應生成氫氧化亞鐵,在氧的作用下進一步氧化成氫氧化鐵,這就是鐵的生鏽腐蝕過程,見圖4的示意圖。想要預防這種腐蝕,一種簡單易行的方法是每次在菜刀使用完時將其表麵用幹燥的抹布擦拭幹淨,另外也可以從改變菜刀的抗腐蝕性能上來預防,如采用更耐腐蝕的合金鋼作為刀具的材料。

 

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圖3 被腐蝕的菜刀

 

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圖4 菜刀腐蝕示意圖

 

    3.煙囪與腐蝕

 

    冬天時,北方地區許多農村家庭家裏會有暖氣或是爐子,為了防止煤氣中毒,需要將煙氣排出室外,這就需要使用煙囪,據了解腐蝕煙囪的主要物質是二氧化硫,二氧化硫遇水會變為亞硫酸,亞硫酸在空氣中氧化生成硫酸,雖然隻是少量,但是整個冬天下來,煙囪已經被腐蝕得千瘡百孔(圖5)。預防這種腐蝕,可以從煙囪材料的選材和表麵處理等方麵來解決。

 

    工業和生活中大量使用煤炭作為燃料時,燃燒排出的煙氣中因含有二氧化硫而使大氣受到汙染,遇雨水則形成酸雨,酸雨對室外大氣中放置的金屬設施,尤其是鋼鐵類的設施會造成較大的腐蝕,如空調室外機的腐蝕在很多建築外牆都可以看到,這些室外機雖然表麵采用了有機塗層保護,但經過多年的日曬雨淋,一旦表麵塗層出現破損,塗層下麵的鋼板會很快生鏽(圖6)。這是因為破損處裸露的鋼板與受塗層保護的表麵區域在潮濕的大氣環境中可以形成腐蝕原電池體係,發生同上述菜刀表麵相似的腐蝕過程。

 

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圖5 被腐蝕的煙囪

 

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圖6 被腐蝕的空調外機

 

    4.電器與腐蝕

 

    家用電器在使用過程中也存在腐蝕現象,比如各種電器的遙控器,電動剃須刀,手電筒等需要用到電池,幹電池使用不當、或長時間使用或放置會發生漏液現象,電池中漏出的電解液具有強腐蝕性,會腐蝕電池片、彈簧、接線、電路板、電子元器件等金屬部件,從而影響電器的正常使用(圖,7、圖8)。比如酸性幹電池發生漏液時,電解液與漏液部位的金屬接觸,構成一個腐蝕原電池,發生析氫腐蝕,金屬失去電子被腐蝕,而氫離子得到電子產生氫氣,使得家用電器的相關部件受到損壞。

 

    為了預防這種腐蝕隻需在電器不用時將電池及時取出,或進行定期檢查。如果已經出現了漏液可以用紙巾擦拭吸幹,再反複用濕水的紗布擦拭幹淨,晾幹或吹幹。線路板和元件表麵最好刷一次清漆。

 

    生活中的材料腐蝕現象還有很多,通過合理的防護可以大幅度降低腐蝕速率,希望全社會都來重視材料的腐蝕問題,降低資源、能源的消耗,使我們的生活更美好。

 

 

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