探讨金属材料交流腐蚀的机理及影响因素

徐庆达（河北省沧州市沧县第八建筑工程有限公司，河北 沧州 061723）

探讨金属材料交流腐蚀的机理及影响因素

徐庆达（河北省沧州市沧县第八建筑工程有限公司，河北 沧州 061723）

交流电的产生，能够有效诱导金属材料产生相应的化学反应，促使金属发生腐蚀。因此，为了能够对交流腐蚀作用起到真正有效的控制和利用的效果，就应当对金属交流腐蚀的问题进行深入分析和研究。文章对已存在的交流腐蚀行为进行分析和总结，由此对其中存在的规律进行探索，并对交流腐蚀的机理和影响因素进行总结，期望能够为相关研究提供相应参考。

金属材料；交流腐蚀机理；影响因素

交流电可促使金属材料产生腐蚀现象，目前我国对于金属交流腐蚀所进行的研究起步相对较晚，最早在上世界80年代才开始着手研究。比如学者尹可华首创“电场腐蚀论”，内容直接提出电化学理论和电场理论相结合的方式对交流腐蚀进行深入研究。在之后的多年间，国内开始针对交流腐蚀的检测、防护及腐蚀工艺进行了深入研究，并取得了良好的效果。不过所进行研究的基础环节依然较为薄弱，尤其是对金属材料交流腐蚀机理，所作出的解释仍然未达成共识，以下对此进行讨论。

1 金属交流腐蚀的机理

针对金属交流腐蚀机理的研究一直属于电蚀领域当中的主要技术难题，一直以来受到广泛的关注。但是由于对金属交流腐蚀的机理研究不成熟，导致该项研究一直停滞不前。有学者认为，交流腐蚀产生的主要原因是由于其腐蚀活动的不可逆性，正半周期所产生的金属离子没有在之后的负半周期实现重新沉淀［1］。还有提出“整流说”的学者Haring直接在此背景下，推出“成膜说”，该理论认为金属在产生交流电解时，将由此形成一层明显的氧化膜，而这层氧化膜则主要源于富余金属离子而存在。

当其电极呈现阳极表现时，氧化膜将有效组织电流的持续流通。而当电极呈现阴极时，则氧化膜上将有明显的电流通过，并且紧随着交流电压的施加，其整流电流也将直接由电解质逐渐的向着金属电极方向流动发展。还有学者Kulman认为，整流属于交流电诱导腐蚀形成的主要因素，并且还从中发现电解液本身的化学成分对于整流膜的形成起到了极其重要的影响，而是否能够形成氧化膜，则主要依赖于其中的化学成分及土壤电解质当中的氧含量。学者Jones认为，交流电可有效的致使阳极反应的去极化表现，提出这种可能主要是因为交流电本身的负半周内，由于表面膜减少或者阴离子脱附而造成的。

2 金属材料交流腐蚀的影响因素分析

2.1 交流电频率因素

通常交流电的频率对于金属的表面蚀坑形态及密度，还有金属腐蚀溶解情况等，存在着巨大的影响。学者Dyer研究发现交流腐蚀铝箔的蚀孔边长L和频繁f存在一定的联系。这一研究结果直接表面频率越高，则所造成的蚀孔越小，其初始蚀孔也将由此变得更为的细密。但是一旦其频率直接高达某项临界值时，金属表面的蚀孔腐蚀将明显加剧，由此一些小蚀孔将逐渐合并成为大蚀孔，最终导致腐蚀层脱落，致使金属厚度变薄。因此其存在一个频率的临界值，一旦该临界值偏低时，则必然将随着频率的不断增加，促使腐蚀速率不断地减小。当其高于临界值时，腐蚀速率反而会由此增大。

2.2 交流电波形因素

交流电波形也对金属腐蚀速率造成了一定的影响。学者Chin就曾将60Hz的波形分别划分成为正弦波、方波以及三角波等交流电来针对金属铁的交流腐蚀实验及图像进行深入分析，由此总结出交流电波形对金属腐蚀行为所造成的影响。研究结果充分表明：三角波对金属的钝性破坏最为明显，且腐蚀的速率也是最高。其次是正弦波造成的腐蚀速率，最后是方波所造成的腐蚀速率［2］。通过这个实验，能够有效的证实交流电波同样也能够适用于不锈钢、铝等多种金属材料的交流腐蚀情况当中。学者Chin直接将此规律解释为多种不同波形的交流电，主要由于其峰值电压的不同，导致对金属腐蚀所造成的影响也存在极大的差异性。

2.3 防腐层因素

以往早期所采用的金属管道主要是由裸露出的铸铁管及钢管组合而成，本身具备良好的接地特性。但是交流电对裸露的管线，所造成的影响效果并不明显。随着如今电力工业的迅速发展及高电阻率绝缘防腐层的有效应用，相应的埋地管线中交流腐蚀的问题才开始渐渐的增多。并且一些涂有高电阻涂料的埋地管道对于交流输电线的感应电压也表现的非常敏感，主要是由于涂层为杂散电流提供了传输通道所致。学者胡春伟研究，在同等的实验条件当中，多种不同暴露面积的试片所造成的腐蚀速率也极不相同。但是在同等交流的电压之下，其试片的暴露面积增加将导致腐蚀速率减小。

2.4 温度因素

通过调查研究表明。交流电流密度越高，则测试金属本身的温度将随之上升。学者Bruckner通过测试发现，当交流电流的密度控制在0-775Am-2的变化范围时，金属温度升高的幅度将大于15摄氏度。而学者Devay的测试结果表明。交流电流密度从0升高到839Am-2变化值时，其温度将升高至55摄氏度。并且通过室内试验发现，交流电流密度越大，则试片的温度将随之升高。

3 结语

综上所述，对于交流腐蚀的研究已经历经漫长的时间周期，发展至今依然存在非常大的争议性。最主要的问题是对其促使机理的模糊性，所以必须将对交流腐蚀的问题研究重点放在基础研究之上，由此的深入探讨交流电致使金属腐蚀的深度秘密。

［1］李自力，杨燕.金属管道交流腐蚀研究新进展［J］.石油学报，2012，01：164-171.

［2］康甜甜，刘波，王树立，刘朝阳，姜英豪，周昊，杨燕.埋地管道交流腐蚀与阴极保护研究进展［J］.常州大学学报（自然科学版），2016，01：67-72.