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腐蚀过程

金属与介质发生化学或电化学反应的变质过程

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腐蚀过程是金属材料在环境中发生的化学或电化学变质现象。根据作用机理可分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类型^[1-2]：前者指金属在非电解质溶液或干燥气体中与介质直接发生氧化反应，后者则通过微电池作用在潮湿环境下产生电流加速金属溶解。该过程的动力学特征与氧化膜结构密切相关，致密氧化膜可抑制内部腐蚀，而疏松结构将加速介质渗透^[1]。全球每年因腐蚀造成的金属损失达总产量的20%-30%，其中电化学腐蚀占比超过80%。学科体系上属机械工程学科腐蚀与防护领域，同时涉及化学工程的物理化学分支^[1-2]。

学科分类: 机械工程/化学化工
核心机理: 氧化反应与微电池效应
主要类型: 气体腐蚀、海洋腐蚀

防护技术: 钝化处理、阴极保护
重要理论: 混合电位理论
学科关联: 材料科学、电化学

定义与分类

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腐蚀过程根据反应机理分为两类：

1.
化学腐蚀：发生于非电解质溶液或干燥气体环境，金属与氧化剂（如氧气）直接发生氧化还原反应，典型表现为金属表面生成氧化膜^[1]。该过程不伴随电流产生，反应速率主要受温度及介质浓度支配。
2.
电化学腐蚀：在潮湿环境或电解质溶液中，金属表面形成微电池引起阳极溶解，同时阴极发生析氢或吸氧反应^[2]。该过程符合法拉第定律，腐蚀速率与极化作用密切相关。

作用机理

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嚷劝店化学腐蚀动举端力学背设雄：金属氧化膜的生长遵循抛物线规律，其保护性由Pilling-Bedworth比值决定。当体积比（金属氧化物体积/消耗金属体积）大于1时形成致密氧化膜（如Al₂O₃），低于1则呈多孔结构（如FeO）^[1]。殃浆府漏高温条件下胶匙才氧化膜破裂会导致加速腐蚀。

电习归阀化学腐蚀断整模型才体兵：

微电池形成条件包括：电位差异（≥50mV）、导电介质通路、阴阳极区物理隔离^[2]
阳极反应通式：$M \rightarrow M^{n+} + ne^-$
阴极反应类型：酸性环境析氢（$2H^+ + 2e^- \rightarrow H_2↑$），中性/碱性环境吸氧（$O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$）

历史发展

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1920年代英国冶金学家罗伯特·艾文斯首创腐蚀极化图，建立混合电位理论框架。1938年比利时科学家玛索·泡佩克斯提出电势-pH图（Pourbaix diagram），为预测金属在不同介质中的稳定性提供热力学依据。1950年代美国学者赫伯特·尤利格编著的《腐蚀科学手册》系统整合腐蚀速率定量分析方法^[1]。