腐蝕與劣化
電偶序(galvanic series)
想像把各種金屬排成一場搶奪自身電子的拔河:一端是像金、鉑這樣的「貴金屬」,緊抓住自己的電子、幾乎不腐蝕;另一端是像鎂、鋅這樣的「活性金屬」,很樂意放出電子、容易腐蝕。電偶序正是這樣一份實用排名——把金屬和合金依照在真實環境(幾乎都是海水)中從最貴(最受保護)排到最活性(最容易被腐蝕)。
使用方法很簡單:當兩種不同金屬在同一溶液中以電連接時,較活性者(在腐蝕排名中較上方)成為陽極、腐蝕得更快,而較貴者成為陰極、受到保護。兩金屬在序列中相隔越遠,驅動電壓越強,這種電偶侵蝕就越猛烈。在海水中,從貴到活的典型順序大致是:鉑、金、石墨、鈦、鈍態不鏽鋼、鎳、銅、錫、鉛、活化態不鏽鋼、鑄鐵、低碳鋼、鋁合金、鋅,最活性端則是鎂。
電偶序看似很像教科書上的標準電極電位表,但其實是一個不同、也更誠實的工具。標準電位是在乾淨的 1 莫耳自身離子溶液中對純元素量測;電偶序則是在真實海水中對實際工程合金量測,因此能捕捉純元素表遺漏的東西——最重要的是,像不鏽鋼或鈦這類金屬會同時出現在兩個位置:鈍化膜完好時很貴,膜被破壞時就活性得多。要判斷哪些金屬可以安全地鎖在一起,工程師真正拿來用的正是電偶序。
船上用鋼螺栓固定一大片銅板時,鋼螺栓腐蝕得很快;但反過來用銅螺栓固定一大片鋼板卻沒事:兩種情況中鋼都是陽極,但一個被迫供給大陰極的小陽極會以驚人的速率溶解,所以電偶序必須和面積比一起看。
電偶序告訴你哪個金屬會腐蝕;小陽極/大陰極法則則告訴你速度有多快。
電偶序不是固定的數值——它取決於溶液;在淡水中安全的一對金屬,在溫暖、富含氯離子的海水中可能嚴重不匹配,而不鏽鋼的鈍化膜一旦失效,就會從貴金屬端翻轉到活性端。
又称
另见