大工业区４８１０２６８．０２０．７９３．５２ 中等工业区２０１３１８１．３８０．８４１．１４ 小工业区１４９１１０．４２０．１４０．２８ 住宅区３１３———
当大气中含有ＳＯ２时会促进阳极反应过程，使腐蚀速度大大地加快。例如ＳＯ２的浓度大 于０．５％时，随温度升高，会使黑色金属的腐蚀速度提高４～５倍。大气中ＳＯ２虽比氧的含量要
少得多，但ＳＯ２在水中溶解度却要比氧大１３００倍，当大气中含有ＳＯ２浓度为０．１５％时，电解液
中ＳＯ２的浓度已等于大气中氧的浓度了。
如果大气中含有大量氯离子时，腐蚀速度也将要增加，因为氯离子活性强，很易穿过保护 膜，并且氯离子取代金属上吸附的或生成氧化物膜中的氧原子，破坏钝化膜。
此外，如大气中含有氨时，会使铜和铜合金的腐蚀加剧，对镍却不产生影响，但在含有 二氧化硫的大气中。镉和镍金属都极不耐蚀的。不同地带各种金属在大气中的腐蚀速度见表 １－４。
由表中可以看出，金属在工业地带的腐蚀速度远远高于农林地带，原因很简单，由于农林 地带大气中腐蚀性介质和粉尘少的缘故。
５表１－４ 不同地带各种金属在大气中的腐蚀速度（根据１０年数据） （单位：μｍ／ｙ）
金属名称工业地带海洋地带农林地带 铝０．８１３０．７１１０．０２５ 铜１．１９４１．３２１０．５８４ 铅０．４３２０．４０６０．４８３ 锡１．１９４２．３１１０．４５７ 镍３．２５１０．１０２０．１５２
锌（９９．９％）４．９０２１．６０００．８６４ 锌（９９．０％）５．１３１１．７５３１．０６７ 碳钢９．６５２—— 耐蚀性钢１．０１６—— １．３ 不同金属的接触腐蚀
一辆汽车由数千个甚至数万个零件组合而成，零件与零件彼此组合成部件或总成，再由部 件和总成彼此联接构成一台完整的汽车。在零件彼此组合时因为组合不当而造成零件严重腐 蚀或损坏的事例时有发生。为此，必须了解造成腐蚀的原因，从而采取适当的措施加以防止或
减缓这种腐蚀。
每种金属在大气中腐蚀时所显现的活性不一样，为比较不同金属的活性可以参考标准电 极电位见表１－５。
表１－５ 常用金属的标准电极电位 序 号电 极 反 应Ｅ°／Ｖ １Ｋ＋＋ｅ＝Ｋ－２．９２４
２Ｂａ２＋＋２ｅ＝Ｂａ－２．９０ ３Ｃａ２＋＋２ｅ＝Ｃａ－２．８７ ４Ｎａ＋＋ｅ＝Ｎａ－２．７１４ ５Ｍｇ２＋＋２ｅ＝Ｍｇ－２．３４
６Ａｌ３＋＋３ｅ＝Ａｌ－１．６７ ７Ｍｎ２＋＋２ｅ＝Ｍｎ－１．０５ ８Ｚｎ２＋＋２ｅ＝Ｚｎ－０．７６２ ９Ｃｒ３＋＋３ｅ＝Ｃｒ－０．７１ １０Ｆｅ２＋＋２ｅ＝Ｆｅ－０．４４１ １１Ｃｄ２＋＋２ｅ＝Ｃｄ－０．４０２ １２Ｃｏ２＋＋２ｅ＝Ｃｏ－０．２７７ ６续表
序 号电 极 反 应Ｅ°／Ｖ
１３Ｎｉ２＋＋２ｅ＝Ｎｉ－０．２５０ １４Ｍｏ３＋＋３ｅ＝Ｍｏ－０．２０ １５Ｓｎ２＋＋２ｅ＝Ｓｎ－０．１４０ １６Ｐｂ２＋＋２ｅ＝Ｐｂ－０．１２６ １７２Ｈ＋＋２ｅ＝Ｈ２０．００００ １８Ｃｕ２＋＋２ｅ＝Ｃｕ０．３４５ １９Ａｇ＋＋ｅ＝Ａｇ０．７９９１ ２０Ｐｔ２＋＋２ｅ＝Ｐｔ１．２０ ２１Ａｕ３＋＋３ｅ＝Ａｕ１．５０
从标准电极电位数值可以初步判断，电极电位值越负的金属就越活泼，电极电位越正的也 就越不活泼。当一种活泼金属和一种不活泼的金属相接触时，在有电解液存在的情况下，常会
发生强烈的腐蚀，其强烈程度远远超过只有一种金属存在时通常遇到的情况。两种金属接触 发生腐蚀时，常是活泼金属腐蚀加速，而不活泼金属的腐蚀减少，表１－６给出铁和另一种金属
所组成的各偶对的腐蚀，这是ＯＢａｕｅｒ和ＯＶｏｇｅｌ在很早以前测量所得的（ＭｉｔｔＭａｔ，ＰｒｔＡｍｔＢｅｒｌ １９１８．３６．１１４）数据。
表１－６ 铁和另一种金属所组成偶对的腐蚀 （在１０ｇ／Ｌ氯化钠溶液中） 铁的腐蚀量／ｍｇ第二种金属第二种金属的腐蚀量／ｍｇ １８３．１铜 ０．０ １８１．１镍０．２ １７１．１锡２．５ １８３．２铅３．６ １７６．０钨５．２ １５３．１锑１３．８ ９．８铝１０５．９ ０．４镉３０７．９ ０．４锌６８８．０ ０．０镁３１０４．３
从这些数字不难看到，铁与活泼金属接触时，铁得到了保护，而与不活泼的金属接触时（如 ７铜、镍、锡、铅、钨）铁的腐蚀相当严重，但铁的腐蚀量几乎都很接近。假如铝表面没有保护性很
好的致密的氧化膜，它的腐蚀随着标准电极电位向负的方向移动时而增加。
当汽车部件或零件彼此联接或组合时，钢铁件与不活泼的金属接触时，要考虑上述情况，
或者把零件材料都改成相同的金属，或者将它们都镀上锌，这样锌与锌彼此接触发生腐蚀时， 其腐蚀程度大大减缓。
有时用金属标准电极电位来判别不同的金属接触时腐蚀的倾向或腐蚀速度大小是不完全 正确的。例如铜与铝接触腐蚀和铂与铝接触腐蚀相比较，若按标准电极电位来判别铂与铝间 标准电极电位差值是２．８７Ｖ铜与铝间的差值是２．０１５Ｖ。铂与铝接触腐蚀要大于铜与铝的接
触腐蚀，但Ｋａｅｓｃｈｅ实验结果表明，在氯化物溶液里，铜与铝接触对铝腐蚀的促进作用大于铂
对铝腐蚀的促进作用，这是因为标准电极电位是无膜金属在它的标准温度和标准浓度（严格说
是标准活度）阳离子溶液中的电位，而在实际条件下，金属并不是处于无膜状态，溶液中的阳离
子浓度也不处于标准条件下，在上述情况，铜对氧的吸附大于铂对氧的吸附，所以铜对铝腐蚀
的促进作用大于铂对铝的作用，而与标准电极电位没有直接关系。
如果铁与一种阴极金属，如铜联在一起，铁的腐蚀通常是加速的，特别是第二种金属
（铜）的面积比铁的面积大的时候，这种腐蚀会更严重。因为大阴极吸附氧量要超过小阴极 吸附氧的量，进而阳极电流密度大大增加。但是，小阳极和大阴极的组合对腐蚀的加剧作用 仅出现在“阴极”控制条件下，（即电化学反应速度取决于氧到达阴极表面的速度）电流主 要由阴极金属条件决定的。如果电流受到阳极金属上连续绝缘膜的抑制，（例如阳极金属是 不锈钢时，反应速度受阳极控制）就会发生这种情况，则阴极和阳极面积比对腐蚀速度不起 多大作用了。
在纯阴极条件控制下会得到有趣的结果。Ｗｈｉｔｍａｎ和Ｒｕｓｓｅｌｌ把一块钢板的３／４表面镀上
铜，另一块同样的钢板不镀，然后比较它们的腐蚀行为，结果发现这两块钢板的腐蚀总量是 一样的，但镀铜板的腐蚀是集中在未镀的１／４表面积上，因此，这里的腐蚀速度是另一种情
况的４倍。原因很清楚，镀铜的表面得到氧并作为阴极本身不受腐蚀，而阳极腐蚀速度加 快，换句话说，铜作为氧的捕获面积。但是，这种捕获面积原理不能外推太远，假如铁的 ９９．９％的表面都镀上铜，只露出微小的铁表面，在腐蚀过程中露出微小的表面作为阳极而被
腐蚀，腐蚀速度加快，但它的腐蚀速度远不是未镀钢板９９９倍，因为在这种极端的情况下阳
极电流密度过大，阳极表面发生极化，阻碍腐蚀过程的进行，此时出现瓶颈阻力，它会限制 阳极电流的增加。
还有一种对腐蚀有间接的促进作用。铜管或铜接头与水槽或贮水器联接一起使用，有时 也碰到严重的腐蚀。一个时期来人们把这种现象归结为铁与铜，或铁上镀锌与铜构成了电池， 其中铜为阴极，锌或铁为阳极。ＫｅｎｗｏｒＴｈｙ的实验结果表明，产生这种麻烦并不是由于这种宏
观电池，而是由于无数微观电池的作用的结果。含有游离酸的水作用于金属铜，虽然不足以损
坏铜管，但足以形成微量碱式碳酸铜，这碱式碳酸铜又溶于微酸性水溶液中，因此，在锌或铁的
表面上置换沉积出金属铜。锌—铜型或铁—铜型微电池就形成了，因而导致灾难性的结果。
ＫｅｎｗｏｒＴｈｙ比较两个供应同种水的住宅区，其中一个使用铜管道和镀锌贮水器，另一个的管道
和贮水器都用镀锌钢材，他指出，前者在４年后损坏５０％，而后者并未损坏。他又指出，两个
邻近的住宅区都装上铜制管道和镀锌贮水器，其中一个区供应含４．１×１０－４％游离碳酸的水
（它能溶解０．３２×１０－４％的铜），整个装置在４年后都损坏了。而在另一个区里，供应溶解铜能
８力少的水（１．１×１０－４％的游离碳酸，仅溶有０．０８６×１０－４％的铜），该装置没有损坏。从这个例 子我们清楚看出，造成腐蚀不仅仅与金属结构有直接的关系，也与使用的周围环境密不可分 的。
１．４ 缝隙腐蚀
汽车绝大部分的零部件都是采用焊接、铆接或螺栓联接，这样部件在联接的过程中自然产 生缝隙，如果结构设计不合理，或联接材料选择不适当时由于腐蚀造成断裂或破坏，其后果不
堪设想，有必要避免这种腐蚀造成的破坏，这就要了解什么是缝隙腐蚀。
不同的金属接触发生腐蚀人们并不感到奇怪，而使人感到神秘的是非金属物质压在金属 物质上有时却发生强烈的腐蚀。事实上，“外来物”不管是塑料、玻璃或木头等放在金属上，都
会存在一条不可消除细小的缝隙，这条缝隙在一定条件下就会发生腐蚀。
ＵＲＥｖａｎｓ曾做一个这样的实验，把一块圆凸玻璃放在平滑的铅板上，并全部浸入氯
化钾的溶液中，如图１－７，经过一段时间后，以 圆凸玻璃压在铅板部位为中心，在其外围形 成一个环状的腐蚀区，腐蚀区外由氢氧化铅 沉淀物组成一个环，环的外面铅板虽然不如 当初那样已变暗或失去光泽，但没有出现腐 蚀。这是由于靠近圆凸玻璃处的环状缝隙的 氧不易得到补充，因此这里产生阳极腐蚀，得 到氯化铅，氯化铅再与充气良好的阴极区产 图１－７ 把一个凸玻璃放在铅上，
再把该装置放入
生的ＯＨ－反应，就得到环状的氢氧化铅。 其氯化物溶液里产生的腐蚀 他金属也能产生类似的现象。
如果溶液里加入的缓蚀剂正好处在钝化与腐蚀的边缘，这时铁最容易发生缝隙腐蚀，例 如，当溶液中的碳酸钠溶液很稀时，铁很容易发生腐蚀，而碳酸钠溶液浓度较高时，铁就会钝
化。Ｍｅａｒｓ在实验室里用某些钢做实验，其表明碳酸钠的边界浓度为０．０２５ｍｏｌ／Ｌ。如果碳酸钠
的浓度是０．０２５ｍｏｌ，在该溶液里把一组水平玻璃棒垂直地放在一组水平的钢棒上，可以发现，
在钢和玻璃棒之间的缝隙处一般都产生腐蚀，而其它地方并不腐蚀。其原因是在缓蚀的过程 中，该处的缓蚀剂消耗掉了，由钝化状态转为活化状态而被腐蚀。在缝隙处，缓蚀剂不如其
他
地方补充得那样快，因此，缝隙区腐蚀的可能性就比缝外任何区域腐蚀的可能性更大。但是， 也不是一成不变地腐蚀总是出现在缝隙处。如果缝隙区对腐蚀不敏感，则不出现缝隙腐蚀；有
时在缝隙外存在一个对腐蚀特别敏感的点，则这一点会发生阳极腐蚀（有时尽管在该处缓蚀剂
供应很充足），这时缝隙处不发生腐蚀，变成阴极而被保护起来。
在大气里，钢板之间的缝隙腐蚀速度特别快，其原因是钢板受潮湿后，虽然外表面已经干 燥了，但水膜仍然长期留存在缝隙处，腐蚀在继续进行。腐蚀的产物残存在缝隙处，此时钢铁
腐蚀产物的体积是增大的，金属氧化物Ｆｅ２Ｏ３体积与原来金属Ｆｅ体积之比： Ｍ·ｄ／Ｘ·Ａ·Ｄ＝２．１４ 式中 Ｍ———金属氧化物分子量； ９ Ｄ———金属氧化物的比重； Ａ———金属的原子量； ｄ———金属的比重；
Ｘ———在一个分子氧化物中所含的金属原子的数目。
Ｆｅ２Ｏ３的体积大大超过Ｆｅ的体积，这种效应相当于在两块板之间加一个楔所起的作用，它
会使两板分离。在桥梁上，联接两块钢板的铆钉出现过腐蚀破裂的事例。由于铁锈的杠杆作 用，铆钉一个接一个地突然断裂。汽车结构上也存在大量钢板缝隙，例如汽车底盘的纵梁与横
梁的联接，汽车车厢和车门的边框缝隙都是明显例子。如何消除上述腐蚀，最重要的是填实所
有这类缝隙，消除缝隙，可以避免上述事故的发生。 １．５ 汽车零部件电镀特点
汽车为了要达到装饰、美化目的，防止零件锈蚀和赋予零件某些特殊的功能，经常要借助 电镀这门技术来得以实现。除了油漆之外，电镀可以说是汽车最重要的表面处理技术。汽车 上的电镀可大致分为三类：防护装饰性镀层，防护性镀层，功能性镀层。
第一类为防护装饰性镀层，其镀层有银白色、仿金、亚光或全黑色等，如汽车标志、水箱面 罩、保险杠、门手柄、窗框、车轮毂或烟灰盒等等，数量虽然不多，但是作为汽车的标志和装饰，
要求电镀后外观亮泽，色调均匀协调，加工精美，而且还要求耐蚀性好，对于轿车的防护装饰性
镀层要在５～１０年内不变色和不锈蚀。这比其他行业诸如电子、机械、五金、轻工等的电镀要
求都要高。
第二类为防护性镀层，又称耐蚀性电镀，它对外观要求不像防护装饰性镀层那样十分苛 刻，但要求零件本身具有良好的耐蚀性。它包括有镀锌、镀镉、镀铅，还有锌合金和铅合金等。
防护性镀锌层占汽车电镀总面积的７０％～８０％，汽车上的中小冲压件，甚至还有个别大的冲
压件，标准件几乎都是镀锌，它是汽车电镀行业中一个重要的镀种。镉镀层的特点是氢脆性 小，耐盐雾能力尤其是耐海洋气候的腐蚀远远优于镀锌层，但耐工业大气的腐蚀，镉镀层不
如
锌镀层。自五六十年代在日本发现骨疼病之后，究其原因，主要是镉离子把水污染，人们饮食
含有镉离子的水或动植物后，镉进入人体取代骨骼中的钙而引起的。至此以后，环境保护部门
对镉的污染极其重视，因为镉污染给环境带来严重的恶果，所以在国内镉镀层绝大部分被锌镀
层所取代或者采用其他的表面处理方法替换。此外，与蓄电池接触的零件需耐硫酸的腐蚀，零
件表面必须镀铅或铅合金镀层。由于对汽车防护性镀层的耐蚀性要求逐年提高，锌镀层已满 足不了目前汽车发展的需要，而陆续开发出锌－镍、锌－铁、锌－钴等锌合金镀层，锌合金的耐蚀性
大大超过单一的锌镀层，至使锌合金镀层在８０年代中期，在国外发展很迅速，而采用锌合金镀
层的绝大部分是汽车行业，它促使电镀行业向新的方向发展。
第三类是功能性镀层，第二次世界大战时德国首先提这种分类，这类镀层很广泛，汽车上 所应用的功能镀层只是其中的一小部分，譬如：改善零件表面焊接性有锡镀层、铜镀层、铅－锡
镀层；提高金属表面硬度和耐磨性有硬铬层、松孔铬层铝硬质氧化、厚镍镀层、镍磷合金 层；修复零件尺寸有铁镀层、铬镀层；提高金属导电性有银镀层；提高轴瓦走合和自润滑性 有铅－锡镀层、铅－锡－铜镀层；防止渗碳的有铜镀层，除上所述外，还有钢铁氧化，铝及铝合金氧化，模具电镀，塑料电镀，金属表面着色，烫印真空溅射等等表面处理技术在汽车上都 １０