1. 非金属腐蚀与金属腐蚀的区别
①. 绝大多数非金属材料是非电导体,就是少数导电的非金属(如碳、石墨)在溶液中也不会离子化,所以非金属的腐蚀一般不是电化学腐蚀,而是纯粹的化学或物理作用,这是和金属腐蚀的主要区别。
②. 金属的物理腐蚀(如物质转移)只在极少数环境中发生,而非金属的腐蚀许多是由物理作用引起的。金属腐蚀主要是表面现象,内部腐蚀较少见,而非金属内部腐蚀则是常见的现象。
2. 非金属表面和介质接触后,溶液(或气体)会逐渐扩散到材料内部。表面和内部都可能产生一系列变化。如聚合物分子起了变化,可引起物理机械性能的变化,强度降低、软化或硬化等。橡胶和塑料受溶剂作用可能全部或部分溶解或溶胀。液体浸入内部后,可引起溶胀或增重。表面可能起泡、变粗糙、变色或失去透明。内部也可能变色,这在金属中是少见的。
3. 如图4.3.1所示,当聚合物和溶剂接触后形成复杂多层结构。在凝胶层和固体溶胀层中通常含有多量溶剂,更有少量溶剂渗入聚合物内,形成浸润层,聚合物的物理性能改变。有时固体溶胀层由于内应力的作用,可产生破裂。高分子有机物受化学介质作用可能分解,受热作用也可能产生热分解。在日光照射(紫外线)和辐射作用下逐渐变质、老化。一般有机树脂料不耐高温和强氧化性物质,热变形温度超过150℃的不多。
4. 非金属材料通常由几种物质组成,例如塑料中除合成树脂成分外,还有填料(如玻璃纤维、石英粉、石墨粉)、增塑剂等。这些物质的耐蚀性并不完全相同。在腐蚀环境中有时一种或几种成分有选择性地溶出或变质破坏,整个材料也就被破坏了。如层压塑料(玻璃纤维增强塑料)的胶料树脂被破坏后,就产生了脱层现象。在氢氟酸中,玻璃纤维或其他硅质填料被腐蚀,材料也就解体。这是非金属的选择性腐蚀。在选用非金属材料时,应注意每一种组分的耐蚀性。
5. 非金属因为没有电化学溶解作用,所以,对离子的抗力强,能耐非氧化性稀酸、碱溶液等,金属则会不同程度地受到酸(H+)、碱(OH)、盐(CI等)的侵蚀。金属一般不受有机溶剂的作用,而有机材料则容易受溶剂溶解。也有极少数的非金属材料由于电化学作用而破坏的例子。如电解食盐水过程中在阳极上所产生的氧与碳或石墨阳极反应生成二氧化碳气体,使电极破坏。又如塑料部件和金属的阴极部分接触,当阳极的OH浓度增大时,就会使不耐碱的塑料遭到破坏。这类“电化学”腐蚀显然与金属的电化学腐蚀不同。石墨或碳与金属接触或以杂质存在于金属中时,会形成电池,它的电位较高,通常作为阳极,本身不会腐蚀,却往往加速金属的腐蚀。
6. 非金属也会产生应力腐蚀破裂,例如聚乙烯、有机玻璃、不透性石墨在化学介质和应力的同时作用下会破裂。有机玻璃在丙酮中的破裂,有人认为是由于介质进入内部,使吸附面的界面能显著下降,当存在与吸附线方向垂直的拉应力时,材料就沿着这条吸附线破裂。有人认为塑料、木材、混凝土等产生的裂缝,就可能是这种“应力吸附破裂”。当然,还有一种“腐蚀胀裂”或“化学胀裂”的作用,如钢筋混凝土内钢筋生锈,也能使混凝土胀裂。
7. 非金属腐蚀破坏的主要特征是物理、力学性能的变化或外形的破坏,不一定是失重,往往还会增重。对金属而言,因腐蚀且金属逐渐溶解(或成膜)的过程,失重是主要的。对非金属,一般不测失重(腐蚀率),而以一定时间内的失强变化或变形程度来衡量破坏程度。