《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第二篇 包装技术与工艺

第六章　防锈包装技术

第三节　金属腐蚀的影响因素

金属制品腐蚀的影响因素有：大气湿度、温度、氧气以及大气中的污染物；金属本身的材料性质、金属的表面状态等对其腐蚀也有影响。

一、环境因素对金属腐蚀的影响

（一）湿度对金属腐蚀的影响

影响金属腐蚀的湿度，实际上是相对湿度。因为空气相对湿度大小关系着金属上是否形成水膜和形成的水膜厚度。

洁净空气中，当相对湿度达到100％时，在金属表面上会凝结水分子，成为水滴和水膜。然而由于金属表面对水的吸附、金属表面不平整等等，在相对湿度还相当低时，金属表面就已吸附了一定的水形成水膜。但是太薄的水膜还不是足以使金属表面的电化学腐蚀顺利进行。因为这种情况下，还难以形成有效的离子传递。当空气中相对湿度达到一定高度，使金属表面上能形成一定厚度的水膜时，电化学腐蚀速度会突然上升，此时的相对湿度对某种金属而言，为其临界相对湿度。钢的临界相对湿度为70％。

水膜厚度与金属腐蚀速度的关系如图2－6－1所示。金属在表面上水膜极薄、相当于区域1时，腐蚀速度很小。到水膜厚度为100时，腐蚀速度突然上升，至水膜厚度为约1μm时，金属腐蚀速度最大（相当于图2－6－1中区域I）。此后水膜再继续增厚，超过1μm以后，腐蚀速度略有下降（相当于图中区域Ⅲ），当水膜厚度超过1μm时，已相当于金属全浸在水中，空气中氧溶入水膜，扩散到达金属表面的速度已经较慢，使电化学腐蚀所需氧的供给变得较难，腐蚀速度不再随水膜厚度而变化（相当于图中区域Ⅳ），腐蚀速度因而减慢。

图2－6－1　水膜厚度与金属腐蚀速度关系图

（二）氧气对金属腐蚀的影响

中性介质中金属腐蚀主要为氧去极化过程。反应式O2（阴极区）?O2＋2H2O＋4e4OH－中氧是阴极中主要电子接受体，所以说没有氧存在，金属的腐蚀也就不会发生。有资料表明，在脱氧的海水中，铁钉浸泡数十年后仍不失其光泽。大气中存在着大量的氧气，且在金属表面上吸附的水膜又相当薄，从而使氧溶解、扩散到金属表面的阴极区相当容易。帮氧在金属腐蚀过程中常起着主要作用。

但在特殊情况下，因氧气到达金属表面的各处有难有易，就会形成浓差电池。例如在金属重叠面上，即金属表面与另一金属表面紧密接触时，在接触面的边缘虽不锈蚀，但离开边缘处会有云彩状的暗影或锈蚀，这种锈蚀产物常呈现灰色或黑色。这是因为在边缘上氧的供给容易而形成阴极，深入处氧供给较难，故成为阳极而发生腐蚀。刚铁制品在此情况下的腐蚀产物为黑色的氧化铁。此种腐蚀称为重叠腐蚀（图2－6－2），是由于氧的浓差而引起的。

在纯铁片的水滴下也可见到因氧浓差而引起的腐蚀，如图2－6－3所示。由于液滴边缘与中心氧充气不均匀，液滴中心氧不易到达，成阳极而腐蚀。边缘上成为阴极，只在开始时有少许腐蚀，然后停止。在边缘和中心之间可见到一圈疏松的铁锈沉淀物。这是由氧的浓差造成的，所以叫做氧浓差腐蚀或差异充气腐蚀。

图2－6－2　金属重叠腐蚀示意图

图2－6－3　金属氧浓差腐蚀示意图

　　（三）温度对金属腐蚀的影响

一般化学反应在温度提高时速度增加。金属在大气腐蚀中，当相对湿度处于临界状态以上时，反应速度才随温度的提高而增加。和一般化学反应相似，每当温度升高10℃腐蚀速度增加一倍。

虽然温度升高时，水液中氧气的溶解度降低，从而会降低金属腐蚀的速度，但在大气温度范围内，氧溶解度的影响还不是很大的。

温度急剧降低时，相对湿度大大增加，甚至产生凝露，从而促进腐蚀。例如在昼夜温差大的地区或季节，环境温度大幅度下降，金属表面很容易凝结水膜而锈蚀。

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