3.2　大气腐蚀

金属材料暴露在空气中，由于空气中的水和氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀称为大气腐蚀。大气腐蚀是最常见的腐蚀现象。我们环顾一下四周就很容易发现钢铁构件生锈的事例。占世界钢产量60%以上的钢材是在大气环境中使用的，因大气腐蚀损失的金属约占总腐蚀损失量的50%以上。对于某些功能材料（如微电子线路）、装饰材料及文物，即使是轻微的大气腐蚀有时也是不允许的。现实情况是，随着矿物能源的过度使用和大气污染的加重，材料的大气腐蚀日趋严重。

大气腐蚀不是一种腐蚀形态，而是一类腐蚀的总称。一般情况下，大气腐蚀以均匀腐蚀为主，还可以发生点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等。

在大气中，金属材料的腐蚀速度、腐蚀特征和控制因素随大气条件而变化。引起大气腐蚀的主要成分是水和氧，特别是能使金属表面湿润的水，是决定大气腐蚀速度和腐蚀历程的主要因素。大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系如图3-1所示。

图3-1　大气腐蚀速度与金属表面水膜厚度的关系

一般按照金属表面潮湿度——电解液膜层的存在状态，把大气腐蚀分为以下三类。

（1）干大气腐蚀。在空气非常干燥的条件下，金属表面不存在液膜层的腐蚀称为干大气腐蚀。干大气腐蚀的特点是金属表面的吸附水膜厚度不超过10nm，没有形成连续的电解液膜（I区）；腐蚀速度很慢，化学氧化的作用较大。金属Cu、Ag等在含有硫化物污染的空气中失泽（形成一层可见薄膜）即属于干大气腐蚀。

（2）潮大气腐蚀。当大气中的相对湿度足够高，在金属表面存在肉眼看不见的薄液膜时所发生的腐蚀称为潮大气腐蚀。此时，水膜厚度可达几十到几百个水分子层厚，为10nm～1μm，形成连续的电解液薄膜（Ⅱ区），并开始电化学腐蚀，腐蚀速度急剧增快。铁在没有被雨雪淋到时的生锈即属于潮大气腐蚀。

（3）湿大气腐蚀。当空气湿度接近于100%，以及当水以雨、雪、水珠等形式直接落在金属表面上时，金属表面便存在肉眼可见的凝结水膜，此时发生的腐蚀称为湿大气腐蚀。湿大气腐蚀的特点是水膜较厚，为1μm～1mm，随着水膜加厚，氧扩散困难，腐蚀速度下降（Ⅲ区）。当水膜厚度大于1mm时，相当于金属全浸在电解质溶液中的腐蚀，腐蚀速度基本不变（Ⅳ区）。

应当指出，在实际的大气腐蚀过程中，由于环境的变化，即随着雨、雪、白天、夜晚等的出现，上述三种腐蚀情况是交替发生的。

如上所述，大气腐蚀是金属处于表面薄层电解液膜下的腐蚀过程，因此大气腐蚀主要是电化学腐蚀，遵从电化学腐蚀的一般规律，同时，由于电解液膜比较薄，而且常常干湿交替，所以大气腐蚀的电极过程又有其自身的特点。