腐蚀的危害性及使用防腐蚀涂层的必要性

在自然界，几乎所有发现的金属元素都处于他们的热力学稳定状态，并且主要以氧化物、硫化物和卤化物组成的矿石形态出现。由于

金属单质具有恢复到其热力学稳定化合物的倾向，因此从矿石中提取金属必须消耗大量能量。在大多数情况下，暴露在潮湿空气中的金属

容易被氧化，形成氧化物。如果这些氧化物是多孔状的或者是基本结合力不强，那么金属基本容易被腐蚀。如果形成的氧化物是一层致密

防水层，那么金属发生钝化，并且有优异的耐腐蚀性。然而，在含有侵蚀性离子的环境中，钝化膜很容易破裂，进而形成具备腐蚀并且腐

蚀速率加快。因此，对于那些不具有钝化性的金属或在容易使钝化膜破坏的侵蚀性环境中使用的钝化金属来说，都需要使用涂层防止其发

生腐蚀。

由于腐蚀能造成大灾难、产生巨大经济损失，因此对世界上大多数工业来说，解决腐蚀问题都是一个艰巨的任务。 腐蚀问题不分国界，

各国都存在，而且不分条件，如在室温和高温下都会发生腐蚀，根据腐蚀的表现形式，目前将材料的腐蚀形式主要分为一下几类: 均匀腐

蚀;缝隙腐蚀;点腐蚀;电化学腐蚀;晶间腐蚀;优先溶解腐蚀;磨损腐蚀;应力腐蚀开裂(SCC) ;腐蚀疲劳;微生物腐蚀(MIC) 。

其中任何一种腐蚀形式导致的失效敏感性取决于所用材料的本质、使役状况和周围环境。新的调查显示，全球范围内直接有腐蚀造

成的年损失(主要包括修理、维护和更换的材料、设备和服务)约为4万亿美元，约占美国国内生产总值(GDP) 的4%  。这个数

字还不包括环境破坏、资源浪费、生产损失或者由于腐蚀造成的人身伤害的部分。据腐蚀介绍，采用现有的腐蚀控制技术，每年可以

净节省25%的成本。而且通过使用创新性智能涂层，能够节约高达35%及以上的成本。因此，对于材料或者构件来说，需要开发一种有效

的、环境友好的和经济上可行的技术，用于生产和应用智能涂层以尽可能减少其腐蚀的发生。

智能涂层也称为智能/自修复涂层，具有多功能性，同时含有对服役环境产生缓释作用的优化元素或组分。应用智能/自修复涂层是改

善腐蚀并提供防护，从而提高金属结构耐久性的一种经济有效方法。从汽车到飞机、从化工到家用设备，各种工程结构都可以使用这些涂

层体系而获得有效保护。智能涂层是以环氧树脂为基料，通过添加高分子和纳米粒子，在室温下对构件起到防腐蚀作用。然而，像航空和

工业应用的燃气涡轮发动机等用于高温环境的一些设备 ，需要采用金属和陶瓷智能涂层来提高其使用寿命。此外，涂层还应该是采取不同

的表面工程技术制备的不同组分的多层体系。智能涂层必须适应周围的环境和问题，通过形成适当的耐腐蚀膜(如氧化铬、氧化铝)显著

提高构件的使用寿命。因此，对于科学家和工程师而言，根据使用条件选择不同的材料和智能涂层是一项具有挑战性的任务。

补充知识:金属在有水存在的环境中发生溶液腐蚀。然而，溶液腐蚀并不需要金属完全浸没在水中就能发生。由于温度波动或盐类气

溶胶吸湿性杂质，即使相对温度低于100% (例如，在温暖潮湿的天气，水在低温材料表面的冷凝)的情况下，水也会在其表面凝结，从而

发生溶液腐蚀。