铜暴露于大气中，其表面通常形成绿棕色和蓝绿色的腐蚀薄层，俗称铜绿。铜的大气腐蚀最初是氧化成粉红色，几个星期后铜表面变为暗棕色，并逐步加深变成黑色或接近黑色，最终形成蓝绿色的铜绿层。表14 不同条件下铜表面的水层状态注：RH—相对湿度2.氧化物铜的1价氧化物是暴露于大气中铜表面的最初生成物。图15 铜的氯化物形成过程在含硫化物、氯化物的大气中，在遮蔽条件下铜腐蚀产物的组分形成结果如图16所示。......
2023-06-22
钢材的大气腐蚀问题
【摘要】：通过在实验室建立潮湿和湿热两种大气环境，对纯铁和碳钢在模拟大气环境中初期腐蚀行为进行研究。尽管对碳钢和耐候钢在大气环境中形成的锈层的结构、组成以及生长动力学了解较多，但对初期的腐蚀行为了解得并不多。耐候钢相对于碳钢来说，有较好的耐大气腐蚀的性能，其原因是在表面形成了一层致密的氧化层，阻碍了腐蚀介质的进入。在含SO2的污染大气中，SO2可促进锈层状态的转变。
纯铁和碳钢是所有钢铁材料的基础。对纯铁和碳钢在模拟潮湿和湿热大气环境中初期腐蚀行为与规律的认识，是了解钢铁材料在大气环境中初期腐蚀行为与规律的基础。通过在实验室建立潮湿和湿热两种大气环境，对纯铁和碳钢在模拟大气环境中初期腐蚀行为进行研究。
尽管对碳钢和耐候钢在大气环境中形成的锈层的结构、组成以及生长动力学了解较多，但对初期的腐蚀行为了解得并不多。利用红外光谱仪可研究在模拟海洋环境中钢的初期阶段锈层的生长过程以及生成的腐蚀产物。在高湿度、高Cl-的条件下，γ⁃FeOOH转变为α⁃FeOOH，在低湿度条件下，δ⁃FeOOH部分转变为α⁃FeOOH。在两层锈层中，δ⁃FeOOH和非晶态水合氧化物是最主要的腐蚀产物。
研究表明，铁与铜的初期腐蚀行为有较大的差别：①在铁表面形成的是不均匀的腐蚀产物层，且表面的物理吸附水量比铜大；②在铁表面上最开始形成的腐蚀产物膜比铜表面的腐蚀产物膜更耐蚀；③当铁表面保护性的腐蚀产物膜失去保护作用后，腐蚀就会继续在表面的小区域发生，而铜表面趋向于形成均匀的膜层；④铁在腐蚀过程中的增重比铜低。
耐候钢相对于碳钢来说，有较好的耐大气腐蚀的性能，其原因是在表面形成了一层致密的氧化层，阻碍了腐蚀介质的进入。用扫描电镜、X射线结构分析对普通碳钢与Cu⁃P系耐候钢生成的锈层结构进行了测定、分析和对比，发现耐候钢的锈层分为上下两层：上层为γ⁃FeOOH、α⁃FeOOH；下层为极致密的非晶质尖晶石性氧化铁Fe2O3。下层与钢的基体界面很光滑，Cu、P、Cr等元素均富集在非晶质层内，Cr促进尖晶石化合物的生成，Cu促使尖晶石化合物非晶质化，即阻碍结晶化。在普通碳钢生成的锈层中发现许多处有FeOOH与钢基体直接相连，锈层多孔且有裂纹，普通碳钢表面的锈层种类见表1⁃3。在含SO2的污染大气中，SO2可促进锈层状态的转变。工业大气中潮湿的SO2降低水的pH，使锈层潮湿，溶解最初的腐蚀产物γ⁃FeOOH，并且也促使γ⁃FeOOH向非晶态羟基氧化铁和α⁃FeOOH转变。反应方程式如下：
表1⁃3 普通碳钢表面的锈层种类
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2023-06-23
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