首先描述一下成為基礎銹的特征,為了描述大氣中所生成銹的特征,X射線衍射是最方便而有效的方法。大氣中生成的鐵銹用X射線衍射測定,其主要成分是a-FeOOH(針鐵礦)和γ-FeOOH(纖鐵礦)的堿式氫氧化鐵及Fe3O4(磁鐵礦)。除此之外,還存在20%~75%X射線非晶質(無定形)銹(參照卷末資料3、表1)。
由于大氣環境不同,這些成分的含量不同。工業地區Fe3O4少,α及γ的FeOOH多。在SO.形成硫酸起作用的環境里,認為促進了從γ-FeOOH向α-FeOOH的變態。臨海地區Fe3O4多,除了α及γ的FeOOH外,通過氯化物離子的作用生成β-FeOOH(赤金礦)。
1967年(昭和42年),岡田等認為在鄰接耐候鋼銹層的基體部位生成了連續性好的非晶質層,它的連續性比碳素鋼好,具有優秀的耐候性。從那以后,鐵銹中的非晶質成分成為了在論述耐候鋼銹上的中心內容。岡田等根據恒電流在還原這種成分時,Fe3O4同樣能在-930~-950mV(SCE)被還原的事實,認為它是X射線非晶質的尖晶石型氧化物。
以后確(que)立(li)了使用(yong)紅外(wai)(wai)線(xian)(xian)光譜、拉曼光譜等進行(xing)銹的(de)解析方法(fa),有很多人研究過非(fei)晶質銹的(de)結構。例如,1974年(nian)(昭和49年(nian)),三澤等用(yong)紅外(wai)(wai)線(xian)(xian)光譜法(fa)確(que)定(ding)(ding)非(fei)晶質的(de)銹是無定(ding)(ding)形堿式氫氧(yang)化鐵FeO,(OH)2-3x(x=0.4);1983年(nian)(昭和58年(nian)),Keiser等用(yong)拉曼光譜法(fa)把它(ta)定(ding)(ding)為8-FeOOH.關于這些(xie)問題將在2.3.4節詳細敘述。
本(ben)章(zhang)想要提出的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題不是(shi)銹(xiu)特(te)性(xing)描(miao)述的(de)(de)(de)(de)(de)本(ben)身,而是(shi)能(neng)賦予(yu)耐候鋼特(te)征(zheng)的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)是(shi)哪種銹(xiu),有(you)效(xiao)添加元素的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用是(shi)什(shen)么,怎樣生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)?關(guan)于這(zhe)些問(wen)題在(zai)下一節涉(she)及,關(guan)于非晶質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)銹(xiu)也將在(zai)2.3.4節敘述,然而有(you)關(guan)鐵(tie)銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)(de)種類(lei)或生成(cheng)過程的(de)(de)(de)(de)(de)更廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究成(cheng)果,因為已(yi)有(you)三澤執筆的(de)(de)(de)(de)(de)優秀總(zong)論(lun),請參考書后的(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)料(liao)4。如三澤等所(suo)指出的(de)(de)(de)(de)(de)那樣,只(zhi)要用X射線(xian)衍(yan)射或紅外線(xian)光譜(pu)法進行檢(jian)驗,所(suo)鑒(jian)定的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)耐候鋼和(he)碳素鋼在(zai)本(ben)質(zhi)上是(shi)相同的(de)(de)(de)(de)(de),不能(neng)夠成(cheng)為表示前者(zhe)有(you)優秀耐候性(xing)結構的(de)(de)(de)(de)(de)證據。能(neng)夠成(cheng)為證據的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)內層(ceng)銹(xiu)的(de)(de)(de)(de)(de)連(lian)續性(xing),在(zai)這(zhe)方面發現兩者(zhe)有(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)差異。
另(ling)一方面,在(zai)(zai)分(fen)析(xi)銹(xiu)(xiu)中(zhong)含(han)有的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素時,耐候(hou)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)中(zhong)當然(ran)含(han)有添加的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素。可(ke)是,Copson 把(ba)含(han)有最(zui)大0.5%Cu的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)及(ji)含(han)有最(zui)大3.23%Ni的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)在(zai)(zai)工(gong)業地(di)區(qu)經(jing)過(guo)(guo)1~3年暴曬(shai)試驗后的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)化(hua)學分(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果,以(yi)及(ji)松島(dao)等(deng)(deng)把(ba)耐候(hou)鋼(gang)在(zai)(zai)工(gong)業地(di)區(qu)經(jing)過(guo)(guo)1年暴曬(shai)試驗后的(de)(de)(de)(de)銹(xiu)(xiu)進(jin)(jin)行(xing)(xing)化(hua)學分(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果表(biao)明(ming),無論浮銹(xiu)(xiu)或(huo)黏(nian)附銹(xiu)(xiu)在(zai)(zai)平均成分(fen)范圍內(nei)合(he)金(jin)元(yuan)素對鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)比與(yu)基體鐵(tie)(tie)相同(tong),沒有發現濃(nong)縮。岡田(tian)等(deng)(deng)把(ba)工(gong)業地(di)區(qu)經(jing)過(guo)(guo)5年暴曬(shai)的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)鋼(gang)銹(xiu)(xiu)層(ceng)斷面用EPMA 進(jin)(jin)行(xing)(xing)面分(fen)析(xi)及(ji)線(xian)分(fen)析(xi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果證明(ming),Cu、Cr、P在(zai)(zai)外層(ceng)幾乎(hu)不存在(zai)(zai),反而(er)存在(zai)(zai)于(yu)內(nei)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)非晶質層(ceng)中(zhong),其濃(nong)度(du)既有與(yu)基體鐵(tie)(tie)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)部位(wei),也有高于(yu)基體鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)(de)部位(wei)。最(zui)近三澤(ze)等(deng)(deng)研(yan)究(jiu)了在(zai)(zai)工(gong)業地(di)區(qu)經(jing)過(guo)(guo)26年暴曬(shai)的(de)(de)(de)(de)耐候(hou)鋼(gang),其內(nei)層(ceng)濃(nong)縮元(yuan)素只(zhi)有鉻。
合金元素在(zai)銹(xiu)中(zhong)濃縮,其(qi)(qi)濃度(du)高于(yu)基(ji)體鐵,這(zhe)一說(shuo)法是被普遍認(ren)(ren)同的(de),雖然對(dui)于(yu)致密(mi)銹(xiu)還不能斷言,然而一般認(ren)(ren)為與(yu)外層(ceng)銹(xiu)相比(bi)多存在(zai)于(yu)非晶(jing)質銹(xiu)中(zhong),并認(ren)(ren)為它們對(dui)非晶(jing)質銹(xiu)的(de)形(xing)成(cheng)做出了某種貢獻(xian)。因(yin)為非晶(jing)質銹(xiu)在(zai)碳素鋼中(zhong)也有同樣程度(du)的(de)生(sheng)成(cheng),所以認(ren)(ren)為與(yu)其(qi)(qi)說(shuo)生(sheng)成(cheng)非晶(jing)質銹(xiu)還不如說(shuo)對(dui)連續銹(xiu)層(ceng)的(de)形(xing)成(cheng)起了作用更為妥當.關于(yu)該問題將在(zai)進行敘(xu)述。

