腐蝕與劣化

電偶腐蝕(galvanic corrosion)

把兩種不同金屬鎖在一起、弄濕,其中一個就會開始犧牲自己來拯救另一個——這就是電偶腐蝕。它是雙金屬電池的日常版:由於兩種金屬位於電偶序的不同位置,把它們以電連接並放進同一片水中,就會讓一個成為陽極(腐蝕得比單獨時更快),另一個成為陰極(腐蝕變慢,或完全不腐蝕)。一個金屬受到的保護,實際上是由另一個加速的毀壞來支付的。

永遠需要三個要素,去掉任何一個就能阻止它:兩種在電偶序中相隔夠遠的金屬、兩者之間的電連接,以及橋接它們的共用電解液(含溶解鹽分的水)。接著由面積比決定它有多凶。整個陰極的電流被匯集灌入陽極;若陽極小、陰極大,陽極那一小塊表面承受巨大的電流密度,會被驚人地快速吃掉。這就是為什麼大片銅板或石墨板上的一顆小鋼扣件是場災難,而大片鋼板上的一顆小銅扣件卻幾乎無害。

解方直接源自這三個要素:選在序列中相近的金屬;用絕緣墊圈、套管與襯墊切斷電路;讓接頭保持乾燥,或用油漆、密封劑把電解液擋在外面;而若非塗漆不可,要塗陰極(貴金屬),絕不要只塗陽極——陽極上油漆的一道刮痕會把全部侵蝕集中到一個針孔裡。這同一個效應刻意反過來用,就成了防護:犧牲鋅陽極就是故意瞄準一塊便宜金屬塊的電偶腐蝕,好讓船的鋼船殼倖存。

修復過的自由女神像是個經典警示:銅製外皮以鉚釘固定在鐵製支撐骨架上,兩者之間只有一層薄薄的蟲膠隔開。數十年間含鹽的海風浸潤接頭,鐵成為陽極、對抗巨大的貴金屬銅陰極,骨架不斷腐蝕膨脹,直到把外皮撐裂——一個巨型電偶對。

大面積的貴陰極加上小面積的活性陽極是最糟的組合;要嘛把兩金屬絕緣隔開,要嘛選用相近的金屬。

常見誤解是:只要兩種金屬接觸就必然完蛋——但在乾燥空氣中、或沒有連續電解液時,就沒有電池、也沒有電偶腐蝕;真正把不匹配變成快速失效的,是水加上大陰極對小陽極的面積比。

又称
dissimilar-metal corrosionbimetallic corrosion異金屬腐蝕雙金屬腐蝕