從礦(kuang)石(shi)或化合物中提煉金屬，是還原過程；而腐蝕則(ze)是將(jiang)金屬氧化為(wei)礦(kuang)石(shi)或化合物，是冶煉的逆過程，即氧化過程。這兩個過程的原理是可以相互借用的。幹腐蝕為(wei)高(gao)溫氧化，濕(shi)腐蝕是電解(jie)液腐蝕。在液態或固(gu)態電解(jie)質中的金屬腐蝕過程是電化學(xue)過程，是一種涉(she)及(ji)電子(zi)轉移的化學(xue)過程。因此，腐蝕能(nen)否進行，取決於金屬能(nen)否離子(zi)化；而金屬離子(zi)化的趨(qu)勢，可以用金屬的標準(zhun)電極電位(wei)（ε)來表示。定性地講，金屬的標準(zhun)電位(wei)越負，則(ze)越易(yi)離子(zi)化。

  如，鋼表麵生鏽是電化學(xue)腐蝕的結果。鋼暴露(lu)在大氣中，表麵吸附了(liao)一層(ceng)很薄的水膜，鋼表麵不同的電極電位(wei)和水膜構成了(liao)微(wei)電池，就會(hui)引起電化學(xue)腐蝕。

 鋼本身(shen)由於包含(han)有碳化物、夾渣物等，各部分(fen)的組織和成分(fen)是不均勻(yun)的，此外內部應力也不均勻(yun)，這些都促(chun)使各部分(fen)在電解(jie)質溶(rong)液中，產生相互間的電極電位(wei)差。這種電極電位(wei)差愈大，微(wei)陽極和微(wei)陰極間的電流強度愈大，鋼的腐蝕速度也愈大，結果是微(wei)陽極部分(fen)發生嚴重的腐蝕。

 這種腐蝕微(wei)電池所引起電化學(xue)腐蝕，在開始階段和腐蝕過程中，就會(hui)產生陽極極化作用和陰極極化作用。

一、極化作用

 在電化學(xue)腐蝕中，能(nen)夠(gou)控(kong)製腐蝕反應速度的現象稱(chen)為(wei)極化，極化可使陽極與(yu)陰極參(can)與(yu)反應的速度得到(dao)減弱和減緩(huan)。

 極化作用的原理 當電流通過原來電池開始流動(dong)的瞬間，在電極上產生化學(xue)變化，這些變化試圖建立一個新的與(yu)原來電池電壓(ya)方向相反的伏(fu)打(da)電池。這種新的反電壓(ya)稱(chen)為(wei)極化，其方向與(yu)原來電池的電壓(ya)方向相反，從而使原來的電池電壓(ya)得到(dao)了(liao)削(xiao)弱。也就是說，由於極化使得腐蝕電池中金屬的各電位(wei)彼(bi)此相互接近(jin) 陽極電位(wei)的下降

 稱(chen)為(wei)陽極極化，陰極電位(wei)的下降稱(chen)為(wei)陰極極化。電池電壓(ya)的下降、減小使得流過電池的電流也減小。陽極、陰極的極化並不總是同時以同種程度發生，有些情況下，陽極發生較大的極化，而有些情況下則(ze)是陰極發生較大的極化。在前一種情況下，反應由陽極控(kong)製；後一種情況下，反應由陰極來控(kong)製（圖1-1a和圖1-1c)。為(wei)了(liao)提高(gao)金屬材料的耐腐蝕性，可以通過提高(gao)其極化性能(nen)來實現；作為(wei)能(nen)源的電池，則(ze)是通過降低其極化性能(nen)來實現的。

  1.  鐵 - 水體係的極化 

   在鐵－水體係中，反應是受(shou)陰極控(kong)製的，因為(wei)氫(qing)離子(zi)數量少(shao)，也就是說，陰極極化限製著反應速度；而氧氣是一種去(qu)極化劑，因為(wei)它(ta)增加了(liao)這個反應中的腐蝕電流及(ji)一定的腐蝕量。有一點應該考慮到(dao)，這就是：極化可限製腐蝕速度，使之不能(nen)達到(dao)最大值(zhi)，如果不存(cun)在極化，腐蝕速度將(jiang)可能(nen)達到(dao)最大值(zhi)。電解(jie)液中離子(zi)的緩(huan)慢移動(dong)、原子(zi)緩(huan)慢地結合成氣體分(fen)子(zi)或電解(jie)液中離子(zi)的緩(huan)慢溶(rong)解(jie)，都可能(nen)是極化的表現形式(shi)。

  2. 影(ying)響極化的因素 

  同其他的所有性能(nen)一樣(yang)，極化性能(nen)不僅(jin)因電極材料而異(yi)，而且與(yu)電解(jie)質有密(mi)切關係，因此，極化的程度是不同的。一些腐蝕反應由於高(gao)自(zi)發性與(yu)低極化性，使得腐蝕反應進行得很快；而另一些腐蝕反應，盡管它(ta)們有著明顯的腐蝕趨(qu)勢，但由於高(gao)極化性則(ze)使得腐蝕反應進行得非常(chang)慢。這就是研究、利(li)用極化的目的所在。影(ying)響極化的因素包括：

  a. 增加反應麵積，使腐蝕更容(rong)易(yi)發生，由此而降低了(liao)極化率。

  b. 攪拌或電解(jie)液流動(dong)帶走(zou)了(liao)表麵的腐蝕產物，從而提供(gong)了(liao)大量與(yu)電極接觸(chu)的離子(zi)，增加了(liao)腐蝕速度而降低了(liao)極化；另一方麵，如果陰極反應起控(kong)製作用，則(ze)攪拌對腐蝕速度沒有影(ying)響。

  c. 氧氣可有效(xiao)地使電極去(qu)極化或通過帶走(zou)反應產物原子(zi)態的氫(qing)使反應更快地進行。

  d. 溫度增加，可使大多(duo)數反應速度增加，因此降低了(liao)極化率。

 3. 極化圖 

   極化現象通常(chang)用極化曲線圖本示 ,見圖1-1。極化圖就是陽極電位(wei)和陰極電位(wei)與(yu)其電流的關係圖。這些曲線也稱(chen)為(wei)Evans曲線，這是以腐蝕科學(xue)的創始人之一 Ulick Evans命名的。圖1-1a表示由陰極控(kong)製腐蝕電池的極化圖。圖1-1b為(wei)鈍化狀態由金屬陽極控(kong)製腐蝕電池的極化曲線圖，從圖1-1b可以看出，極化曲線並不是想(xiang)象的那樣(yang)是沿直線極化的，而是沿著“S”形曲線極化的。活化狀態－鈍化狀態轉變的電化學(xue)行為(wei)，可由這些曲線加以說明。圖1-1c是由陽極控(kong)製腐蝕電池的極化圖，此圖可以說明氫(qing)氣對陰極極化的作用及(ji)聚集(ji)的金屬離子(zi)和腐蝕產物對陽極極化的作用。實際上，極化曲線並不是直線，極化曲線的形狀取決於極化的具體過程。

 4. 極化測定 

  耦合件極化的測定可以提供(gong)關於極化行為(wei)的精確(que)信息，特別(bie)是對局部腐蝕的預測。用極化技(ji)術與(yu)臨界電位(wei)可以衡(heng)量金屬與(yu)合金在氯(lv)化物溶(rong)液中，點腐蝕與(yu)縫隙腐蝕的敏感性。

  5. 鈍化 

  有時材料發生腐蝕時，會(hui)產生有黏(nian)附性的腐蝕產物，這種黏(nian)附性的腐蝕產物能(nen)夠(gou)起到(dao)保護材料免(mian)受(shou)進一步腐蝕作用，這也就是鈍化作用。這些被(bei)鈍化的材料在特定的環(huan)境中腐蝕非常(chang)小，而在其他環(huan)境中卻有可能(nen)產生相當嚴重的腐蝕。例如，從電動(dong)序來看，鋁的腐蝕速度應該是較高(gao)的，然而實際上，鋁在除鹵(lu)化物外的多(duo)數介質裏具有較強的耐腐蝕能(nen)力。這種現象稱(chen)為(wei)鈍化。鎳、鈦、鋯、鉻和不鏽鋼等材料都是因為(wei)可自(zi)鈍化而具備了(liao)耐腐蝕的能(nen)力。

  通過研究極化曲線，也就是Evans曲線，可以幫助更好地理解(jie)合金的鈍化。圖1-1b中顯示的鈍化合金的陽極極化曲線明顯不同於沒有鈍化的合金，圖1-1d是鈍化與(yu)沒有鈍化材料的極化曲線比較圖。鈍化明顯的是陽極極化的結果。在金屬與(yu)環(huan)境之間，由金屬氧化物或化學(xue)反應吸收的氧氣形成一層(ceng)牢(lao)固(gu)的保護薄膜，可以防止(zhi)金屬與(yu)電解(jie)液進一步接觸(chu)電解(jie)。在金屬為(wei)鐵的情況下，當有更多(duo)的氧可以到(dao)達陰極的金屬表麵進行反應時，就可以形成一層(ceng)保護性的鈍化膜，金屬表麵因此達到(dao)鈍化狀態，對避(bi)免(mian)加速腐蝕起到(dao)了(liao)非常(chang)重要的作用。在特定的情況下，特定的合金能(nen)否鈍化取決於陽極和陰極極化效(xiao)果。

  鈍化狀態合金被(bei)廣泛用做熱交(jiao)換器結構的耐腐蝕材料，鈍化狀態金屬的耐腐蝕性取決於鉻含(han)量、環(huan)境中的氯(lv)化物和氧含(han)量以及(ji)溫度。在特定的條件下達到(dao)鈍化狀態，取決於各種鈍化因素的相對值(zhi)能(nen)否超過其阻(zu)礙鈍化的因素。例如，高(gao)的鉻含(han)量有利(li)於鈍化，低的溫度有利(li)於鈍化，含(han)有去(qu)鈍化離子(zi)的氯(lv)化物阻(zu)礙鈍化，而氧有利(li)於鈍化。

 6. 鈍化狀態合金的行為(wei) 

  盡管鈍化狀態材料在特定的環(huan)境下，鈍化狀態材料腐蝕非常(chang)小，但在其他情況下可能(nen)腐蝕相當嚴重。相反，通常(chang)顯示鈍化狀態的合金在非鈍化狀態下，常(chang)常(chang)是非常(chang)活潑(po)的。某些元素可以擊穿鈍化膜，造成鈍化膜不連續(xu)處(chu)的金屬被(bei)腐蝕。例如，氯(lv)離子(zi)破壞鋁、鐵以及(ji)不鏽鋼的鈍化，造成點腐蝕。因此，使用鈍化狀態金屬的用戶(hu)應特別(bie)注(zhu)意點腐蝕、應力腐蝕開裂、敏化以及(ji)貧氧腐蝕等。

 對於金屬的耐腐蝕性，希望有較高(gao)的極化性能(nen)；對於作為(wei)能(nen)源的電池或金屬的表麵處(chu)理，卻要求有較低的極化性能(nen)。同其他的所有性能(nen)一樣(yang)，極化性能(nen)不僅(jin)因電極材料而異(yi)，也與(yu)電解(jie)質密(mi)切相關。

二、不鏽鋼的極化曲線

  不鏽鋼的極化曲線，見圖1-2。圖1-2描述了(liao)不鏽鋼以及(ji)有活化、鈍化轉變的合金電極動(dong)力學(xue)過程，並按(an)電位(wei)分(fen)為(wei)活化區（A)、鈍化區（P)和過鈍化區（T)。應用陽極極化曲線（εm)及(ji)相關的陰極極化曲線（圖1-2中的①、②、③、④),可以求得腐蝕電位(wei)和腐蝕電流密(mi)度（圖1-2中的陽極化曲線和陰極化曲線的交(jiao)點A、B、C、D、E、F)。

  金屬或合金在不同條件下，其電化學(xue)腐蝕有四種狀態：一是活化狀態，腐蝕電流強度較大，因而腐蝕速度較快；二是相對穩定狀態，即金屬處(chu)於可以鈍化也可以活化狀態；三是鈍化穩定狀態，金屬隻(zhi)處(chu)於鈍化狀態，而且是穩定的，能(nen)夠(gou)自(zi)動(dong)鈍化，隻(zhi)有很小的腐蝕電流，腐蝕速度很小；四是過鈍化狀態，當金屬處(chu)於過鈍化狀態時有較高(gao)的腐蝕電流。

 為(wei)了(liao)提高(gao)不鏽鋼的耐腐蝕性能(nen)，我們希望：

  a. 不鏽鋼易(yi)處(chu)於鈍化態，也就是可以自(zi)動(dong)鈍化；

  b. 不鏽鋼鈍化後腐蝕電流密(mi)度要很低；

  c. 不鏽鋼鈍化狀態的（腐蝕）電位(wei)範圍(wei)要寬。

上述三點分(fen)別(bie)指(zhi)出了(liao)不鏽鋼獲得鈍化的必要條件、鈍化狀態的腐蝕速度和鈍化狀態的相對穩定性。

 不鏽鋼隻(zhi)有處(chu)在鈍化狀態方能(nen)耐腐蝕，這時鈍化狀態腐蝕電流最小，腐蝕速度最慢，其他三種狀態下不鏽鋼都是不耐腐蝕的。由此可見，不鏽鋼的“不鏽”是相對的，隻(zhi)是腐蝕速度比較慢就是了(liao)。