2.1 腐蚀的定义

人类自古以来使用过很多金属。起初,人们认识金属腐蚀的现象是从腐蚀产物直观得到的,从棕黄色“铁锈”及“铜绿”分别意识到了铁和铜性质的变化。随着对材料、材料变化与其所处环境间相关性的认识不断增加,人们对腐蚀的理解与定义也逐步深化和完善,由于在不同时期对腐蚀现象理解的深浅程度不同,也从不同角度对腐蚀赋予过不同的定义。1960年艾文思在他的专著The Corrosion and Oxidation of Metals中对腐蚀给出如下定义:金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化学变化。美国人方坦纳(M.G. Fantana)则认为腐蚀可以从以下几个方面定义:一是由于材料与环境及应力作用而引起的材料的破坏和变质;二是除机械破坏以外的对材料的一切破坏;三是冶金的逆过程。

我国国家科学技术委员会于1978年7月成立了“腐蚀科学”学科组,1978年10月在第一次学科组会议上就“腐蚀”的定义和内涵进行了讨论。最初讨论时,认为“腐蚀”一词还是限于金属腐蚀为宜,应定义为:金属和它所处的环境介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏。但随着材料科学与加工技术的发展,非金属已经部分取代了金属的作用,未来非金属在各行各业有进一步扩大使用的趋势,且部分发达国家,如美国,已经将环境作用下非金属的损伤行为纳入防腐蚀工作框架,并建立了较为完整的非金属腐蚀数据。因此,与会专家经深入讨论,最终将非金属纳入腐蚀的定义,将腐蚀由传统的金属腐蚀扩展为材料腐蚀,并定义:腐蚀是材料在环境作用下引起的破坏和变质。从该定义可以看出,腐蚀包括了化学、电化学作用及与物理因素和生物因素的共同作用所发生的破坏和变质。根据此定义,非金属在环境作用下所出现的膨胀、开裂、老化、变质等常见破坏类型当属“腐蚀”范畴。

在著名材料科学家肖纪美先生出版的《材料腐蚀学原理》一书中,采用了环境与系统的作用来定义腐蚀现象,则腐蚀的定义可进一步解释为:物质(或材料)的腐蚀是物质(或材料)受环境介质的化学或电化学作用而被破坏的现象。若这种物质是金属,则这种现象是金属腐蚀;若环境介质是非电解质,如汽油、苯、润滑油等,则可发生化学变化;若环境介质是电解质,如各种水溶液、固体电解质等,则可发生电化学变化。

近年来,有人将上述定义扩大为:材料腐蚀是指材料受环境影响的化学/电化学和物理作用而被破坏的现象。基于电子设备中常用的材料种类及腐蚀现状,本书在编写中采用了此定义。根据此定义,材料腐蚀过程中各要素间的关系如图2-1所示。

图2-1 材料腐蚀过程中各要素间的关系