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(dǎo)體，就是少數(shù)導(dǎo)電的非金屬（如碳、石墨）在溶液中也不會(huì)離子化，所以非金屬的腐蝕一般不是電化學(xué)腐蝕，而是純粹的化學(xué)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(zhì)轉(zhuǎn)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(nèi)部腐蝕較少見，而非金屬內(nèi)部腐蝕則是常見的現(xiàn)象。

  當(dāng)非金屬表面和介質(zhì)接觸后，溶液（或氣體）會(huì)逐漸擴(kuò)散到材料內(nèi)部。表面和內(nèi)部都可能產(chǎn)生一系列變化。如聚合物分子起了變化，可引起物理機(jī)械性能的變化：強(qiáng)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(nèi)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(nèi)部也可能變色，這在金屬中是少見的。圖1-4-1示出了當(dāng)聚合物和溶劑接觸后形成的復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)。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(nèi)，形成浸潤層，使聚合物的物理性能改變。有時(shí)固體溶脹層由于內(nèi)應(yīng)力的作用，可產(chǎn)生破裂。高分子有機(jī)物受化學(xué)介質(zhì)作用可能分解，受熱作用也可能產(chǎn)生熱分解。在日光照射（紫外線）和輻射作用下逐漸變質(zhì)、老化。一般有機(jī)材料不耐高溫和強(qiáng)氧化性物質(zhì)，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(zhì)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(zhì)的耐蝕性并不完全相同。在腐蝕環(huán)境中有時(shí)一種或幾種成分有選擇性地溶出或變質(zhì)破壞，整個(gè)材料也就被破壞了。如層壓塑料（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）的膠料樹脂被破壞后，就產(chǎn)生了脫層現(xiàn)象。在氫氟酸中，玻璃纖維或其它硅質(zhì)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(shí)，應(yīng)注意每一種組分的耐蝕性。

  非金屬因?yàn)闆]有電化學(xué)溶解作用，所以，對(duì)離子的抗力強(qiáng)，能耐非氧化性稀酸、堿、鹽溶液等，金屬則會(huì)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(jī)溶劑的作用，而有機(jī)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(xué)作用而破壞的例子。如電解食鹽水過程中在陽極上所產(chǎn)生的氧與碳或石墨陽板反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，使電極破壞。又如塑料部件和金屬的陰極部分接觸，當(dāng)陰極的OH-濃度增大時(shí)，就會(huì)使不耐堿的塑料遭到破壞。這類“電化學(xué)”腐蝕顯然與金屬的電化學(xué)腐蝕不同。石墨或碳與金屬接觸或以雜質(zhì)存在于金屬中時(shí)，會(huì)形成電池，它的電位較高，通常作為陰極，本身不會(huì)腐蝕，卻往往加速金屬的腐蝕。

 非金屬也會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂，例如聚乙烯、有機(jī)玻璃、不透性石墨在化學(xué)介質(zhì)和應(yīng)力的同時(shí)作用下會(huì)破裂。有機(jī)玻璃在丙酮中的破裂，有人認(rèn)為是由于介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部，使吸附面的界面能顯著下降，當(dāng)存在與吸附線方向垂直的拉應(yīng)力時(shí)，材料就沿著這條吸附線破裂。有人認(rèn)為塑料、木材、混凝土等產(chǎn)生的裂縫，就可能是這種“應(yīng)力吸附破裂”。當(dāng)然，還有一種“腐蝕脹裂”或“化學(xué)脹裂”的作用，如混凝土貯槽由于鹽水滲入微孔，鹽在孔內(nèi)結(jié)晶，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力、使其破裂。鋼筋混凝土內(nèi)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(xué)性能的變化或外形的破壞，不一定是失重，往往還會(huì)增重。對(duì)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(duì)非金屬，一不測(cè)失重（腐蝕率），而以一定時(shí)間內(nèi)的失強(qiáng)變化或變形程度來街量宿壞程度。

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