耐候鋼在大氣中表現出優秀的耐蝕性,是因為通過腐蝕其表面生成的銹層具有保護性,暴曬時間達到一定程度后,銹層穩定,從而使腐蝕減弱。在碳素鋼上,由于銹層也具有一定程度的保護性,如圖2-1所示腐蝕速度隨時間下降,不久便穩定到某一穩定速度,然而耐候鋼腐蝕速度降低的傾向大,穩定的腐蝕速度也小,并且耐候鋼在臨海地區或工業地區腐蝕速度比較大,在田園地區小,這是因為銹層的保護性不同。


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 大氣中,鋼銹層由于成分(化學成分、結晶成分)、電化學反應性以及織構(致密度、基體黏附性、銹層的物理結構)的不同而具有不同的特性。在銹層形成過程中,這些特性的相互關聯、因果關系是復雜的。一種特性可能會帶來其他特性的結果,兩種以上的特性也可能會相互補充。耐候鋼的銹層比碳素鋼的銹層具有保護作用的根源在于,耐候鋼中含有Cu、Cr等有效成分,然而關于保護性好的銹層具有何種形態,具有什么樣的功能,那樣的銹層是如何形成的,在其過程中有效合金成分是怎樣參與的,針對這些問題,人們曾經進行過種種研究。正如下一節以后所敘述的那樣,到目前為止雖然已經掌握了相當的知識,可是距根據基本過程組合起來綜合地說明它的全貌還有很大差距。


  在論述耐候鋼的銹層以前,即使對大氣中碳素鋼銹層特征的描述或者生成過程的解釋也十分復雜,以前曾經成為令人感興趣的研究對象。腐蝕生成的Fe2+離子。是銹的起始物質這一點雖然沒有錯誤,可是生成的水合鐵離子受到由水引起的水解作用或水分供給條件下的干燥周期的限制,同時受到環境中的氧引起的氧化作用以及由于條件不同所產生的還原作用成為各種各樣的銹。


 關于與基體鋼分開條件下的銹層變化過程和生成物的種類,在1960年以前已基本完成了生成過程圖,并進一步進行了充實和補充。可是1970年,Evans提出了在黏附銹的鋼的腐蝕進行過程中,銹層還原形成的陰極反應,有助于基體腐蝕(陽極反應)的進行,被還原的鐵銹在大氣中加入再被氧化、再被腐蝕的電化學模型,它擴大了大氣中鋼腐蝕的新視野,同時使生成物的種類或生成過程圖更加復雜。


 在含有這種銹的氧化還原反應的大氣腐蝕的電化學模型上,根據化學反應性的觀點,耐候鋼的銹層所持有的特性和對耐蝕性的貢獻是搞清楚耐候鋼耐蝕機理的一個切入點。在以上所述銹的種類、生成過程、電化學反應中,SOx、CI-等環境物質的存在也會參與作用。


 關于耐候鋼銹層的保護特性的另一個切人點,就是對“致密且黏附性良好”的對環境有良好屏障作用的銹織構的重視。從外觀上也能看出,耐候鋼的銹比碳素鋼的銹具有良好的黏附性,而且繼續進行腐蝕銹層的不完全部分(活性點)的數在耐候鋼上少,即連續性好,這一點只要看一下降雨后銹層表面顯現出來的紅褐色新的銹點數就可以知道,如果再采用各種更科學方法,可以進一步搞清楚它的分布狀況。


 已經知道,這樣的銹點與被稱為巢(nest)且聚集了SO2-4等基體表面的凹坑位置相對應。如后所述,解釋銹層具有好的連續保護性能的最有力的學說是黏附在基體上的銹內層有一種非晶物質。這樣耐候鋼銹層的織構特征,如果就保護性銹層完成后的狀況來說,不言而喻是結論,并且是重要的知識,然而有關它的生成過程、進而對有效合金元素作用的直接解釋是更重要的。


 關于耐候鋼銹層對良好耐候性所具有的重要作用,早在1921年Richardson 就做了如下的闡述:“The “rust effect'is of fargreater importance than the composition of the metal in determiningthe life of a sheet undergoing atmospheric corrosino,although insome unknown way composition in part determins the course of the rust effect'.”70年后的今天,關于他說的“in some unknown way‘’雖然人們已掌握了很多知識,但是重要的是還沒有達到known的程度。


 耐候鋼中含有的有效合金元素,關系到在電化學模型上保護性良好銹層織構的形成,可是,提高耐蝕性被這兩個切人點哪一方絕對支配,或者是雙方相互補充的結果,尚沒有提出有關見解。而且每個切入點都沒有說清楚有效合金元素起作用的理由。到目前為止,通過很多人的努力,人們已經獲得了關于耐候鋼銹層的重要知識。下一節展望它的發展歷史。