Page 30 - 国外钢铁技术信息内参（2024年12月）

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金属是支撑现代社会的重要材料，但容易被水腐蚀是它们的一大缺点。ᇏݓࣁඋ࿐߶

（三）对实际应用型金属材料中局部腐蚀现象的理

解以及向高耐腐蚀性方向的发展（上）

武藤 泉
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东北大学研究生院工学专业

1. 前言 —腐蚀反应与钝化基础—

H2O 和 Fe 的电位-pH 图（平衡图）如图 1 所示。H2O 和 Fe 没有重叠区域。许多 ᇏݓࣁඋ࿐߶

其他金属也是如此，金属与水不存在重叠区域。根据平衡理论，这意味着二者
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不能共存。换句话说，金属在水溶液中的自然浸泡状态往往是热力学上的非平
衡状态，而正是由于非平衡状态向平衡状态发生转变，才会发生化学反应。这

就是金属腐蚀。
基于图 1，对腐蚀反应的内容展开探讨。例如，将 Fe 浸泡到 pH 值为 4 的

弱酸中时，各电位会变为介于 H2O 和 Fe 区域中间的值，如 A 点。A 点位于

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Fe 和 H2区域内。从而发生 Fe→Fe +2e 和 2H +2e →H2两种变化。在水中常常
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会达到 H2O⇄ H +OH 解离平衡状态。因此，H2O 区域也是 H 和 OH 区域。此外，
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在 pH 值为 4 的弱酸条件下，H2O、H 和 OH 中最易于发生反应的 H 是造成腐
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蚀的原因。Fe→Fe +2e 属于氧化反应，称为阳极反应，而 2H +2e →H2 属于还
原反应，称为阴极反应。由阴极反应生成氢气的腐蚀称为析氢腐蚀。该腐蚀主
要发生在酸性区域。同样，在 O2 和 Fe 之间也没有重叠区域。因此，水中存在
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溶解氧的情况下，会发生阴极反应 O2+H2O+4e →4OH 并腐蚀金属。此为吸氧腐
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蚀，主要发生在中性及碱性环境中。
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金属（M）可能会发生阳极反应 M+H2O→MO+2H +2e 并生成氧化物。当
这种氧化物在金属表面成膜时，腐蚀就会停止。因为从图 1 中可以看出，如果
对电位和 pH 值进行限制，氧化物和水能够共存。此时，如果氧化反应缓慢，
且膜薄到肉眼无法分辨，则看起来就像是水和金属实现共存。对于以往会发生
腐 蚀 的 组 合 ， 此 时 也 相 当 于 未 发 生 腐 蚀 。 这 种 状 态 被 称 为 “ 钝 化

（Passivity）”。发挥这种作用的膜被称为“钝化膜”。
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CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院
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