金属的腐蚀和保护？
金属具有导电性、导热性、强度、韧性、可塑性、耐磨性、铸造性等优良性能。金属材料仍然是最重要的结构材料，广泛应用于生产、生活和技术工作的各个方面。金属制品在生产和使用过程中受到机械磨损、生物损坏、腐蚀等各种损坏。
金属腐蚀是金属在环境作用下造成的损坏或变质。金属腐蚀还有其他表述。环境是指与金属接触的物质。例如，大气、海水、淡水、土壤等的自然存在，以及生产和生活的原材料和产品。由于这些物质和金属的化学或电化学作用导致金属腐蚀，在许多功能条件下也具有机械力、射线、电流、生物等作用。金属腐蚀部分由单质变为化合物，导致锈蚀、开裂、穿孔、脆性等。因此，在绝大多数情况下，金属腐蚀的过程是冶金的逆过程。
金属腐蚀的分类
金属腐蚀有两种分类方法：
1.根据腐蚀过程，主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属和环境介质直接化学作用造成的损伤，在腐蚀过程中无电流。例如，金属在高温空气或氯气中的腐蚀，非电解质对金属的腐蚀等。导致金属化学腐蚀的介质不能导电。电化学腐蚀是金属在电解质溶液中的电化学作用造成的损伤，在腐蚀过程中产生电流。所有引起电化学腐蚀的介质都能导电。例如，酸、碱、盐、土壤、海水等介质中金属的腐蚀。电化学腐蚀与化学腐蚀的主要区别在于，它可以分解为两个相互独立、同时进行的阴极过程和阳极过程，而化学腐蚀没有这种特性。电化学腐蚀比化学腐蚀更常见、更常见。
2.根据金属腐蚀破坏的形式和腐蚀区域的分布，分为全面腐蚀和局部腐蚀。全腐蚀是指在整个金属表面分布的腐蚀。全面腐蚀具有相同腐蚀程度的均匀腐蚀；不同腐蚀区域也有不同腐蚀程度的不均匀腐蚀。用酸洗液清洗钢铁和铝设备时的腐蚀一般为均匀腐蚀。在某些地区，腐蚀主要集中在金属表面，称为局部腐蚀。虽然这种腐蚀的腐蚀量不大，但由于其局部腐蚀速度大，会对设备造成严重损坏甚至爆炸，因此危害更大。金属在不同的环境条件下会产生不同的局部腐蚀，如孔蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀、磨损腐蚀等。腐蚀分为高温腐蚀和室温腐蚀；干腐蚀和湿腐蚀。
保护金属腐蚀
当金属与周围介质接触时，化学和电化学作用造成的损伤称为金属腐蚀。从热力学的角度来看，除了少数贵金属（如金、铂）外，各种金属都有转化为离子的趋势，即金属腐蚀是一种常见的自发现象。金属腐蚀后，外观、颜色、机械性能发生变化，造成设备损坏、管道泄漏、产品污染、燃烧或爆炸等恶性事故，资源和能源严重浪费，给国民经济造成巨大损失。据估计，世界各发达国家每年金属腐蚀造成的经济损失约占其国民生产总值的3.5％~4.2％，超过每年重灾(火灾、风灾、地震等)损失的总和。).有些人甚至估计，世界上每年大约有1亿吨金属被腐蚀、报废和损失！因此，研究腐蚀机制，采取防护措施，对经济建设具有重要意义。
防腐金属的方法有很多，主要包括改善金属的本质，将受保护金属与腐蚀介质分离，或对金属进行表面处理，改善腐蚀环境和电化学保护。
一是提高金属的本质。
根据不同的用途选择不同的材料组成耐腐蚀合金或在金属中添加合金元素，以提高其耐腐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以提高耐腐蚀性。
二、形成保护层。
覆盖金属表面的各种保护层，将受保护金属与腐蚀性介质分离，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上常用的保护层有两类:非金属保护层和金属保护层。它们是通过化学、物理和电化学来实现的。
1.金属磷化处理。钢制品去油除锈后，浸泡在特定成分的磷酸盐溶液中，在金属表面形成不溶于水的磷酸盐膜，称为磷化处理。
磷化膜为深灰色至黑灰色，厚度一般为5~20微米，在大气中具有良好的耐腐蚀性。膜是一种微孔结构，具有较强的油漆吸附能力，如作为油漆底部，可进一步提高耐腐蚀性。
2.氧化金属。将钢制品加入混合溶液中加热，在其表面形成一层厚度约为0.5~1.5微米的蓝色氧化膜(主要成分为Fe3o4)，以达到防腐钢的目的。这个过程叫做蓝色处理，简称蓝色。在不影响零件精度的情况下，该氧化膜具有较大的弹性和润滑性。因此，弹簧钢、薄钢板、细钢丝等常用的发蓝处理是精密仪器和光学仪器的组件。
3.非金属涂层。在金属表面涂上油漆、塑料、搪瓷、矿物油等非金属材料，形成保护层，称为非金属涂层，也能达到防腐的目的。例如，船体、车厢、水桶等经常涂漆，汽车外壳经常涂漆，枪炮、机器经常涂矿物油等。用塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等)喷涂金属表面，比喷漆效果更好。塑料这种覆盖层致密光滑，色泽艳丽，兼具防腐和装饰的双重功能。
搪瓷是一种硅含量高的玻璃瓷釉，具有优异的耐腐蚀性。因此，作为一种耐腐蚀的非金属涂层，广泛应用于石化、医药、仪器等工业部门和日用品。
4.金属保护层。它是由一种金属镀在另一种受保护的金属制品表面形成的保护涂层。前一种金属通常被称为涂层金属。除电镀、化学镀外，还有热浸镀、热喷镀、渗镀、真空镀等方法。
热浸镀是将金属零件浸入熔融金属中获得金属涂层的一种方法。镀锌、锡、铅、铝等低熔点金属。热镀锌主要用于钢管、钢板、钢带和钢丝，应用最广泛；薄钢板和食品加工的储存容器采用热镀锡；热镀铅主要用于化学防腐和涂层电缆；热镀铝主要用于钢件的耐高温氧化。
三、改善腐蚀环境。
改善环境对减少和防止腐蚀具有重要意义。例如，减少腐蚀介质的浓度，去除介质中的氧气，控制环境温度和湿度，可以减少和防止金属腐蚀。也可以在腐蚀介质中添加可以降低腐蚀率的物质（称为缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。
四、电化学保护法。
电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使其成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减少金属腐蚀的方法。
1.牺牲阳极保护法。牺牲阳极保护法是用电极电势低于受保护金属的金属或合金作为阳极，固定在受保护金属上，形成腐蚀性电池，受保护金属作为阴极受保护。
铝、锌及其合金是牺牲阳极常用的材料。该方法常用于保护海轮外壳、海水中的各种金属设备、部件，防止巨型设备（如储罐）和油管的腐蚀。
2.外部电流法。将受保护的金属和另一个附加电极作为电解池的两个极，以受保护的金属作为阴极，并在外部直流电的作用下保护阴极。该方法主要用于防止土壤、海水和河流中金属设备的腐蚀。
虽然金属腐蚀对生产危害很大，但也可以利用腐蚀原理为生产服务，开发腐蚀加工技术。例如，印刷电路广泛应用于电子工业。制作方法和原理是用照相复印的方法将线印在铜箔上，然后用三氯化铁溶液腐蚀图形外不受光胶保护的铜，得到线条清晰的印刷电路板。此外，还有新的电化学刻蚀和等离子体刻蚀技术，比三氯化铁腐蚀铜的湿化学刻蚀方法更好，分辨率更高。