1. 非金屬腐蝕與金屬腐蝕的區(qū)別
①. 絕大多數(shù)非金屬材料是非電導(dǎo)體,就是少數(shù)導(dǎo)電的非金屬(如碳、石墨)在溶液中也不會離子化,所以非金屬的腐蝕一般不是電化學(xué)腐蝕,而是純粹的化學(xué)或物理作用,這是和金屬腐蝕的主要區(qū)別。
②. 金屬的物理腐蝕(如物質(zhì)轉(zhuǎn)移)只在極少數(shù)環(huán)境中發(fā)生,而非金屬的腐蝕許多是由物理作用引起的。金屬腐蝕主要是表面現(xiàn)象,內(nèi)部腐蝕較少見,而非金屬內(nèi)部腐蝕則是常見的現(xiàn)象。
2. 非金屬表面和介質(zhì)接觸后,溶液(或氣體)會逐漸擴散到材料內(nèi)部。表面和內(nèi)部都可能產(chǎn)生一系列變化。如聚合物分子起了變化,可引起物理機械性能的變化,強度降低、軟化或硬化等。橡膠和塑料受溶劑作用可能全部或部分溶解或溶脹。液體浸入內(nèi)部后,可引起溶脹或增重。表面可能起泡、變粗糙、變色或失去透明。內(nèi)部也可能變色,這在金屬中是少見的。
3. 如圖4.3.1所示,當聚合物和溶劑接觸后形成復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)。在凝膠層和固體溶脹層中通常含有多量溶劑,更有少量溶劑滲入聚合物內(nèi),形成浸潤層,聚合物的物理性能改變。有時固體溶脹層由于內(nèi)應(yīng)力的作用,可產(chǎn)生破裂。高分子有機物受化學(xué)介質(zhì)作用可能分解,受熱作用也可能產(chǎn)生熱分解。在日光照射(紫外線)和輻射作用下逐漸變質(zhì)、老化。一般有機樹脂料不耐高溫和強氧化性物質(zhì),熱變形溫度超過150℃的不多。
4. 非金屬材料通常由幾種物質(zhì)組成,例如塑料中除合成樹脂成分外,還有填料(如玻璃纖維、石英粉、石墨粉)、增塑劑等。這些物質(zhì)的耐蝕性并不完全相同。在腐蝕環(huán)境中有時一種或幾種成分有選擇性地溶出或變質(zhì)破壞,整個材料也就被破壞了。如層壓塑料(玻璃纖維增強塑料)的膠料樹脂被破壞后,就產(chǎn)生了脫層現(xiàn)象。在氫氟酸中,玻璃纖維或其他硅質(zhì)填料被腐蝕,材料也就解體。這是非金屬的選擇性腐蝕。在選用非金屬材料時,應(yīng)注意每一種組分的耐蝕性。
5. 非金屬因為沒有電化學(xué)溶解作用,所以,對離子的抗力強,能耐非氧化性稀酸、堿溶液等,金屬則會不同程度地受到酸(H+)、堿(OH)、鹽(CI等)的侵蝕。金屬一般不受有機溶劑的作用,而有機材料則容易受溶劑溶解。也有極少數(shù)的非金屬材料由于電化學(xué)作用而破壞的例子。如電解食鹽水過程中在陽極上所產(chǎn)生的氧與碳或石墨陽極反應(yīng)生成二氧化碳氣體,使電極破壞。又如塑料部件和金屬的陰極部分接觸,當陽極的OH濃度增大時,就會使不耐堿的塑料遭到破壞。這類“電化學(xué)”腐蝕顯然與金屬的電化學(xué)腐蝕不同。石墨或碳與金屬接觸或以雜質(zhì)存在于金屬中時,會形成電池,它的電位較高,通常作為陽極,本身不會腐蝕,卻往往加速金屬的腐蝕。
6. 非金屬也會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂,例如聚乙烯、有機玻璃、不透性石墨在化學(xué)介質(zhì)和應(yīng)力的同時作用下會破裂。有機玻璃在丙酮中的破裂,有人認為是由于介質(zhì)進入內(nèi)部,使吸附面的界面能顯著下降,當存在與吸附線方向垂直的拉應(yīng)力時,材料就沿著這條吸附線破裂。有人認為塑料、木材、混凝土等產(chǎn)生的裂縫,就可能是這種“應(yīng)力吸附破裂”。當然,還有一種“腐蝕脹裂”或“化學(xué)脹裂”的作用,如鋼筋混凝土內(nèi)鋼筋生銹,也能使混凝土脹裂。
7. 非金屬腐蝕破壞的主要特征是物理、力學(xué)性能的變化或外形的破壞,不一定是失重,往往還會增重。對金屬而言,因腐蝕且金屬逐漸溶解(或成膜)的過程,失重是主要的。對非金屬,一般不測失重(腐蝕率),而以一定時間內(nèi)的失強變化或變形程度來衡量破壞程度。