人類大(da)約在使用材料的同時就開(kai)始了對腐蝕和腐蝕控製技術的觀察和研究。人類有效(xiao)地利用金屬的曆史(shi)就是與金屬腐蝕做(zuo)鬥(dou)爭的曆史(shi)。
我們的祖先對腐蝕科學作(zuo)出了卓越(yue)的貢獻。春秋(qiu)戰國(guo)時期的武(wu)器,秦始皇時代的青銅劍(jian)和大(da)量箭(jian)鏃,有的至(zhi)今毫(hao)無鏽蝕。經鑒定,青銅箭(jian)鏃表麵有一(yi)層(ceng)致密的黑色(se)氧化層(ceng)(有的表麵甚至(zhi)含鉻高達(da)2%),這些表麵保護層(ceng)具(ju)有良(liang)好的防(fang)腐作(zuo)用,這是中國(guo)文明史(shi)上的一(yi)個奇(qi)跡。聞名世界的中國(guo)真漆早在3000年前的商朝就已得到(dao)廣泛應用。越(yue)王勾踐的青銅寶(bao)劍(jian)穿越(yue)了2000多年的曆史(shi)長河,但(dan)劍(jian)身絲毫(hao)不見鏽斑。
盡管對腐蝕及(ji)其控製認識(shi)的曆史(shi)悠(you)久(jiu),但(dan)都(du)是屬於經驗(yan)性的。材料的腐蝕科學與防(fang)護技術實際(ji)上是一(yi)個涉(she)及(ji)多門學科的綜合性邊(bian)緣學科,它的理論和實踐與金屬學、冶金學、材料學、化學、電化學、物理學、工程力學、斷裂力學、流體力學、化學工程學、微生物學、表麵科學、表麵工程學、電學等密切相關。因此,作(zuo)為獨(du)立學科的腐蝕與防(fang)護學科是隨著各相關學科的發展(zhan)逐步(bu)完(wan)善的。
腐蝕科學與防(fang)護技術作(zuo)為一(yi)門獨(du)立的學科則(ze)是在 20 世紀 20 ~ 30 年代發展(zhan)起來的。1911年,Eden 等首次觀察到(dao)微動(dong)腐蝕現象。1927年,Tomlinson 通過(guo)研究首次提出了微動(dong)腐蝕的機理模型(xing)。1920~1923年,Tammann、Piilling與 Bedworth 通過(guo)研究金屬 Ag、Fe、Pb、Ni等的氧化規(gui)律,提出了氧化動(dong)力學的拋物線(xian)定律和氧化膜完(wan)整性的判據;Moore 的研究認為黃銅季裂是黃銅在含氨環境中發生晶間型(xing)應力腐蝕。1926年,McAdam 開(kai)始著手研究腐蝕疲勞。1929年,Evans建立了腐蝕金屬極化圖,並(bing)推(tui)動(dong)了腐蝕電化學本(ben)質的定量化研究。1932年,艾文思(U. R. Evans)和霍爾(T. P. Hoar)用實驗(yan)證明了金屬表麵存(cun)在著腐蝕電池,金屬失重與電流量直(zhi)接有關。1933年,Wagner 從理論上推(tui)導出了金屬高溫氧化膜生長的經典拋物線(xian)理論。1938年,瓦格納(C. Wagnar)和屈拉德(W. Traud)對同一(yi)金屬表麵發生一(yi)對以上共軛反應的情況(kuang)提出了混合電位的概念,建立了電化學腐蝕的混合電位理論,奠定了近代腐蝕科學與工程的動(dong)力學基礎。同年,Pourbaix 計算和繪(hui)製了電位-pH 值圖,奠定了近代腐蝕科學的熱力學理論框(kuang)架。1947年,Brenner 和 Riddell 提出了化學鍍鎳技術。1950年,Unilig 提出了點蝕的自催化機理模型(xing)。1957年,Stern 和Geary提出了線(xian)性極化技術。1968年,Iverson 觀察到(dao)了腐蝕的電化學噪聲(sheng)信號圖像(xiang)。20 世紀 60 年代,Brown 首先將(jiang)斷裂力學引(yin)入到(dao)應力腐蝕的研究中。1970年,Epellboin 首次用電化學阻抗譜研究腐蝕過(guo)程。
從 20 世紀中下葉至(zhi)今的近幾十年裏,腐蝕科學和防(fang)護技術得到(dao)了迅速的發展(zhan)。國(guo)際(ji)學術交流日益活躍(yue);局部腐蝕和應力作(zuo)用下的腐蝕行為及(ji)其控製的研究備受重視,其對石油化工、海洋工程、航空航天、國(guo)防(fang)建設等部門有重要影響(xiang);腐蝕學科吸引(yin)了許許多多相關學科中的著名科學家和工程師轉入從事腐蝕領域(yu)的研究工作(zuo),使腐蝕學科的研究隊伍(wu)日益壯大(da);腐蝕科學的應用學科——腐蝕工程學和防(fang)腐蝕係統工程學形成。在這一(yi)時期內先進的表麵分析(xi)儀(yi)器和技術在腐蝕研究中得到(dao)了應用,如俄歇電子譜(AES)、X光電子能譜(XPS)、次離子質譜(SIMS)、掃描(miao)電子顯微鏡(SEM)、透(tou)射(she)電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、電化學交流阻抗譜(EIS)等,進一(yi)步(bu)揭示了許多腐蝕過(guo)程的微觀機製和本(ben)質。將(jiang)物理和化學學科的新成就,如滲流理論、非線(xian)性動(dong)力學、混沌理論、分形理論、半導體理論、量子化學等引(yin)入腐蝕研究領域(yu)後已取(qu)得了一(yi)係列(lie)重要成果。與此同時,計算機技術、網絡技術及(ji)人工智能等得到(dao)了廣泛應用,這一(yi)切也相應地促(chun)進和發展(zhan)了腐蝕控製技術。20世紀60~70年代,電子束、離子束、激光束和等離子技術等先後引(yin)入到(dao)表麵技術領域(yu)中,使表麵技術取(qu)得了飛(fei)躍(yue)式的進步(bu)。
腐蝕科學家的卓越(yue)工作(zuo),再加上先進的儀(yi)器設備和實驗(yan)手段(duan)的大(da)量采用,其他(ta)相關學科理論發展(zhan)的推(tui)動(dong),使腐蝕科學技術進一(yi)步(bu)得到(dao)完(wan)善、充實和提高。在腐蝕工程方麵取(qu)得的成果也是十分顯著的。有些腐蝕問題(ti)尚未(wei)從理論上徹底明了之(zhi)前,就已經在防(fang)護技術上提出了許多有效(xiao)的解(jie)決方法。在這期間,許多著名的腐蝕科學家及(ji)工程師提出並(bing)用實驗(yan)論證了點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕等各種類型(xing)的局部腐蝕機理,進而提出了相應的腐蝕控製措施,發展(zhan)了腐蝕研究方法,促(chun)進了現代腐蝕科學理論的形成與發展(zhan)。目前,已湧(yong)現出了各式各樣的表麵防(fang)護新技術,推(tui)動(dong)了現代表麵工程技術及(ji)表麵工程學的形成。近年來,納米技術研究的熱潮(chao)又促(chun)進了多種新的防(fang)腐蝕技術的問世,因此可以說,正是工業和科學技術的發展(zhan)促(chun)進了現代腐蝕科學理論和防(fang)護技術的形成與發展(zhan)。然而,如果沒有腐蝕研究的進展(zhan)和腐蝕控製技術的成功,許多重要工業也不可能發展(zhan)到(dao)今天這個水平。
1949年以來,尤(you)其是改(gai)革(ge)開(kai)放以來,我國(guo)腐蝕與防(fang)護的科學技術研究工作(zuo)得到(dao)了很大(da)的發展(zhan),在國(guo)際(ji)本(ben)學科領域(yu)中占有重要一(yi)席,對我國(guo)國(guo)民經濟的發展(zhan)作(zuo)出了巨(ju)大(da)的貢獻。中華人民共和國(guo)成立初期,國(guo)家科委在機械學科組內成立了腐蝕與防(fang)護分組,於1961年又單(dan)獨(du)成立了國(guo)家腐蝕科學學科組,負(fu)責(ze)製定我國(guo)腐蝕與防(fang)護的發展(zhan)規(gui)劃(hua),並(bing)召開(kai)多次學術會議(yi)交流會,建立土壤腐蝕試驗(yan)點等。這期間,我國(guo)一(yi)些高校也先後建立了腐蝕防(fang)護專業,一(yi)些相關研究院(yuan)所先後成立了腐蝕與防(fang)護研究組、室,開(kai)展(zhan)有關科研工作(zuo)。改(gai)革(ge)開(kai)放以後,腐蝕與防(fang)護學科得到(dao)了國(guo)家的高度重視,於1979 年12 月(yue)正式成立了中國(guo)腐蝕與防(fang)護學會,下設 10 多個專業委員(yuan)會,標(biao)誌著我國(guo)的腐蝕與防(fang)護學科走向了規(gui)範化發展(zhan)的快車道。經過(guo)廣大(da)腐蝕與防(fang)護科技工作(zuo)者近20年的辛(xin)勤耕耘(yun),目前我國(guo)已較(jiao)好地解(jie)決了包(bao)括石油天然氣開(kai)發、石油化工、化學工業、船舶製造、航空航天、核能、冶金、交通、通信、海洋工程、電子、建築等在內的各工業領域(yu)中的腐蝕問題(ti),研究和開(kai)發了許多先進的腐蝕控製及(ji)監測技術,較(jiao)好地滿足了生產發展(zhan)的需(xu)要。
