《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第二篇 包裝技術與工藝

第六章　防銹包裝技術

第三節　金屬腐蝕的影響因素

金屬制品腐蝕的影響因素有：大氣濕度、溫度、氧氣以及大氣中的污染物；金屬本身的材料性質、金屬的表面狀態等對其腐蝕也有影響。

一、環境因素對金屬腐蝕的影響

（一）濕度對金屬腐蝕的影響

影響金屬腐蝕的濕度，實際上是相對濕度。因為空氣相對濕度大小關系著金屬上是否形成水膜和形成的水膜厚度。

潔凈空氣中，當相對濕度達到100％時，在金屬表面上會凝結水分子，成為水滴和水膜。然而由于金屬表面對水的吸附、金屬表面不平整等等，在相對濕度還相當低時，金屬表面就已吸附了一定的水形成水膜。但是太薄的水膜還不是足以使金屬表面的電化學腐蝕順利進行。因為這種情況下，還難以形成有效的離子傳遞。當空氣中相對濕度達到一定高度，使金屬表面上能形成一定厚度的水膜時，電化學腐蝕速度會突然上升，此時的相對濕度對某種金屬而言，為其臨界相對濕度。鋼的臨界相對濕度為70％。

水膜厚度與金屬腐蝕速度的關系如圖2－6－1所示。金屬在表面上水膜極薄、相當于區域1時，腐蝕速度很小。到水膜厚度為100時，腐蝕速度突然上升，至水膜厚度為約1μm時，金屬腐蝕速度最大（相當于圖2－6－1中區域I）。此后水膜再繼續增厚，超過1μm以后，腐蝕速度略有下降（相當于圖中區域Ⅲ），當水膜厚度超過1μm時，已相當于金屬全浸在水中，空氣中氧溶入水膜，擴散到達金屬表面的速度已經較慢，使電化學腐蝕所需氧的供給變得較難，腐蝕速度不再隨水膜厚度而變化（相當于圖中區域Ⅳ），腐蝕速度因而減慢。

圖2－6－1　水膜厚度與金屬腐蝕速度關系圖

（二）氧氣對金屬腐蝕的影響

中性介質中金屬腐蝕主要為氧去極化過程。反應式O2（陰極區）?O2＋2H2O＋4e4OH－中氧是陰極中主要電子接受體，所以說沒有氧存在，金屬的腐蝕也就不會發生。有資料表明，在脫氧的海水中，鐵釘浸泡數十年后仍不失其光澤。大氣中存在著大量的氧氣，且在金屬表面上吸附的水膜又相當薄，從而使氧溶解、擴散到金屬表面的陰極區相當容易。幫氧在金屬腐蝕過程中常起著主要作用。

但在特殊情況下，因氧氣到達金屬表面的各處有難有易，就會形成濃差電池。例如在金屬重疊面上，即金屬表面與另一金屬表面緊密接觸時，在接觸面的邊緣雖不銹蝕，但離開邊緣處會有云彩狀的暗影或銹蝕，這種銹蝕產物常呈現灰色或黑色。這是因為在邊緣上氧的供給容易而形成陰極，深入處氧供給較難，故成為陽極而發生腐蝕。剛鐵制品在此情況下的腐蝕產物為黑色的氧化鐵。此種腐蝕稱為重疊腐蝕（圖2－6－2），是由于氧的濃差而引起的。

在純鐵片的水滴下也可見到因氧濃差而引起的腐蝕，如圖2－6－3所示。由于液滴邊緣與中心氧充氣不均勻，液滴中心氧不易到達，成陽極而腐蝕。邊緣上成為陰極，只在開始時有少許腐蝕，然后停止。在邊緣和中心之間可見到一圈疏松的鐵銹沉淀物。這是由氧的濃差造成的，所以叫做氧濃差腐蝕或差異充氣腐蝕。

圖2－6－2　金屬重疊腐蝕示意圖

圖2－6－3　金屬氧濃差腐蝕示意圖

　　（三）溫度對金屬腐蝕的影響

一般化學反應在溫度提高時速度增加。金屬在大氣腐蝕中，當相對濕度處于臨界狀態以上時，反應速度才隨溫度的提高而增加。和一般化學反應相似，每當溫度升高10℃腐蝕速度增加一倍。

雖然溫度升高時，水液中氧氣的溶解度降低，從而會降低金屬腐蝕的速度，但在大氣溫度范圍內，氧溶解度的影響還不是很大的。

溫度急劇降低時，相對濕度大大增加，甚至產生凝露，從而促進腐蝕。例如在晝夜溫差大的地區或季節，環境溫度大幅度下降，金屬表面很容易凝結水膜而銹蝕。

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