非金屬材料腐蝕行為分析

  絕大多數(shù)非金屬材料是非電導體，就是少數(shù)導電的非金屬（如碳、石墨）在溶液中也不會離子化，所以非金屬的腐蝕一般不是電化學腐蝕，而是純粹的化學或物理作用，這是和金屬腐蝕的主要區(qū)別。金屬的物理腐蝕（如物質轉移）只在極少數(shù)環(huán)境中發(fā)生，而非金屬的腐蝕許多是由物理作用引起的。金屬腐蝕主要是表面現(xiàn)象，內部腐蝕較少見，而非金屬內部腐蝕則是常見的現(xiàn)象。

  當非金屬表面和介質接觸后，溶液（或氣體）會逐漸擴散到材料內部。表面和內部都可能產生一系列變化。如聚合物分子起了變化，可引起物理機械性能的變化：強度降低、軟化或硬化等。橡膠和塑料受溶劑作用可能全部或部分溶解或溶脹。液體侵入內部后，可引起溶脹或增重。表面可能起泡、變粗糙、變色或失去透明。內部也可能變色，這在金屬中是少見的。圖1-4-1示出了當聚合物和溶劑接觸后形成的復雜多層結構。在凝膠層和固體溶脹層中通常含有多溶劑，更有少量溶劑滲入聚合物內，形成浸潤層，使聚合物的物理性能改變。有時固體溶脹層由于內應力的作用，可產生破裂。高分子有機物受化學介質作用可能分解，受熱作用也可能產生熱分解。在日光照射（紫外線）和輻射作用下逐漸變質、老化。一般有機材料不耐高溫和強氧化性物質，熱變形溫度超過150℃以上的不多。

  非金屬材料通常由幾種物質組成，例如塑料中除合成樹脂主成分外，還有填料（如玻璃纖維、石英粉、石墨粉）、增塑劑、硬化劑等。這些物質的耐蝕性并不完全相同。在腐蝕環(huán)境中有時一種或幾種成分有選擇性地溶出或變質破壞，整個材料也就被破壞了。如層壓塑料（玻璃纖維增強塑料）的膠料樹脂被破壞后，就產生了脫層現(xiàn)象。在氫氟酸中，玻璃纖維或其它硅質填料被腐蝕，材料也就解體。這是非金屬的選擇性腐蝕。在選用非金屬材料時，應注意每一種組分的耐蝕性。

  非金屬因為沒有電化學溶解作用，所以，對離子的抗力強，能耐非氧化性稀酸、堿、鹽溶液等，金屬則會不同程度地受到酸（H+)、堿（OH-)、鹽（氯離子等）的侵蝕。金屬一般不受有機溶劑的作用，而有機材料則容易受溶劑溶解。

 也有極少數(shù)的非金屬材料由于電化學作用而破壞的例子。如電解食鹽水過程中在陽極上所產生的氧與碳或石墨陽板反應生成二氧化碳氣體，使電極破壞。又如塑料部件和金屬的陰極部分接觸，當陰極的OH-濃度增大時，就會使不耐堿的塑料遭到破壞。這類“電化學”腐蝕顯然與金屬的電化學腐蝕不同。石墨或碳與金屬接觸或以雜質存在于金屬中時，會形成電池，它的電位較高，通常作為陰極，本身不會腐蝕，卻往往加速金屬的腐蝕。

 非金屬也會產生應力腐蝕破裂，例如聚乙烯、有機玻璃、不透性石墨在化學介質和應力的同時作用下會破裂。有機玻璃在丙酮中的破裂，有人認為是由于介質進入內部，使吸附面的界面能顯著下降，當存在與吸附線方向垂直的拉應力時，材料就沿著這條吸附線破裂。有人認為塑料、木材、混凝土等產生的裂縫，就可能是這種“應力吸附破裂”。當然，還有一種“腐蝕脹裂”或“化學脹裂”的作用，如混凝土貯槽由于鹽水滲入微孔，鹽在孔內結晶，產生膨脹應力、使其破裂。鋼筋混凝土內鋼筋生銹，也能使混凝土脹裂。

 總之，非金屬腐蝕破壞的主要特征是物理、力學性能的變化或外形的破壞，不一定是失重，往往還會增重。對金屬而言，因腐蝕是金同逐新溶解（或成膜）的過程，所以失重是主要的。對非金屬，一不測失重（腐蝕率），而以一定時間內的失強變化或變形程度來街量宿壞程度。

 非金屬材料在工、農業(yè)和國防上的大量應用，歷史還不太長，所以，對非金屬腐蝕的原因和機理的研究遠不及對金屬腐蝕的研究詳盡。如果對非金屬腐蝕機理能深入了解的話，就一定能使它在腐蝕領域中獲得更廣泛的應用，也就有可能合成和生產出耐腐蝕性更優(yōu)良的材料。