缝隙腐蚀会发生于钢铁和其他各种金属,也会发生在不锈钢、铝合金、钛等形成钝化膜的金属上。
在采用了金属材料的构筑物上有许多缝隙,包括同种金属部件的重叠部分、不同金属的重叠部分、金属与非金属的重叠部分等接头部分,以及氧化皮膜、腐蚀生成物、异物等附着物下方与基材之间的缝隙部分,涂层薄膜以及剥落部位下方的缝隙等。
这里所说的缝隙并非日常谈话中所说的缝隙,而是仅有1/100左右的极小缝隙。水等液体可以进入这些缝隙。液体一旦进入,就很难再与外界进行交换,因此氧浓度变得比其他部分更低,并且由于氧的浓度差而形成氧浓度电池(氧浓差电池),氧浓度较低的缝隙被腐蚀。【图1】中是金属板上的附着物形成缝隙的示例。
在缝隙中进行阳极反应,在外表面进行阴极反应,阳极反应生成的金属离子成为腐蚀产物。据说,当不锈钢设备上发生缝隙腐蚀时,主体电势与缝隙部分之间的电势差可以达到0.2V(200mv)以上。
作为参考,【表1】中给出了海水中的金属与合金的腐蚀电位。在该表中,排序越靠前的材料越容易生锈,越靠下的材料越不容易生锈。这个顺序称为腐蚀电位序列。
这是以SCE对比电极为基准时的电位。不锈钢(钝化)是表面形成一层钝化膜的状态,不锈钢(活化态)则是没有钝化膜的状态。
【表1】海水中的金属的腐蚀电位(V)
金属 | 电位(SCE) |
镁 | -1.50 |
锌 | -1.03 |
铝 | -0.76 |
碳素钢 | -0.61 |
410不锈钢(活化态) | -0.52 |
304不锈钢(活化态) | -0.48 |
316不锈钢(活化态) | -0.38 |
海军黄铜 | -0.38 |
铜 | -0.38 |
70Cu-30Ni | -0.25 |
镍 | -0.20 |
410不锈钢(钝化) | -0.15 |
钛 | -0.10 |
蒙乃尔合金 | -0.08 |
304不锈钢(钝化) | -0.08 |
316不锈钢(钝化) | -0.05 |
铂 | +0.15 |