首先描述一下成為基礎(chǔ)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(zhì)(無定形)銹(參照卷末資料3、表1)。


 由于大氣環(huán)境不同,這些成分的含量不同。工業(yè)地區(qū)Fe3O4少,α及γ的FeOOH多。在SO.形成硫酸起作用的環(huán)境里,認(rèn)為促進(jìn)了從γ-FeOOH向α-FeOOH的變態(tài)。臨海地區(qū)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(rèn)為在鄰接耐候鋼銹層的基體部位生成了連續(xù)性好的非晶質(zhì)層,它的連續(xù)性比碳素鋼好,具有優(yōu)秀的耐候性。從那以后,鐵銹中的非晶質(zhì)成分成為了在論述耐候鋼銹上的中心內(nèi)容。岡田等根據(jù)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(shí),認(rèn)為它是X射線非晶質(zhì)的尖晶石型氧化物。


 以后確立了使用紅外線光譜、拉曼光譜等進(jìn)行銹的解析方法,有很多人研究過非晶質(zhì)銹的結(jié)構(gòu)。例如,1974年(昭和49年),三澤等用紅外線光譜法確定非晶質(zhì)的銹是無定形堿式氫氧化鐵FeO,(OH)2-3x(x=0.4);1983年(昭和58年),Keiser等用拉曼光譜法把它定為8-FeOOH.關(guān)于這些問題將在2.3.4節(jié)詳細(xì)敘述。


 本章想要提出的問題不是銹特性描述的本身,而是能賦予耐候鋼特征的銹是哪種銹,有效添加元素的作用是什么,怎樣生成的?關(guān)于這些問題在下一節(jié)涉及,關(guān)于非晶質(zhì)的銹也將在2.3.4節(jié)敘述,然而有關(guān)鐵銹的種類或生成過程的更廣泛的研究成果,因?yàn)橐延腥凉蓤?zhí)筆的優(yōu)秀總論,請參考書后的資料4。如三澤等所指出的那樣,只要用X射線衍射或紅外線光譜法進(jìn)行檢驗(yàn),所鑒定的物質(zhì)耐候鋼和碳素鋼在本質(zhì)上是相同的,不能夠成為表示前者有優(yōu)秀耐候性結(jié)構(gòu)的證據(jù)。能夠成為證據(jù)的是內(nèi)層銹的連續(xù)性,在這方面發(fā)現(xiàn)兩者有很大的差異。


 另一方面,在分析銹中含有的元素時,耐候鋼的銹中當(dāng)然含有添加的合金元素??墒?,Copson 把含有最大0.5%Cu的鋼及含有最大3.23%Ni的鋼在工業(yè)地區(qū)經(jīng)過1~3年暴曬試驗(yàn)后的銹進(jìn)行化學(xué)分析的結(jié)果,以及松島等把耐候鋼在工業(yè)地區(qū)經(jīng)過1年暴曬試驗(yàn)后的銹進(jìn)行化學(xué)分析的結(jié)果表明,無論浮銹或黏附銹在平均成分范圍內(nèi)合金元素對鐵的濃度比與基體鐵相同,沒有發(fā)現(xiàn)濃縮。岡田等把工業(yè)地區(qū)經(jīng)過5年暴曬的耐候鋼銹層斷面用EPMA 進(jìn)行面分析及線分析的結(jié)果證明,Cu、Cr、P在外層幾乎不存在,反而存在于內(nèi)層的非晶質(zhì)層中,其濃度既有與基體鐵相同的部位,也有高于基體鐵的部位。最近三澤等研究了在工業(yè)地區(qū)經(jīng)過26年暴曬的耐候鋼,其內(nèi)層濃縮元素只有鉻。


 合金元素在銹中濃縮,其濃度高于基體鐵,這一說法是被普遍認(rèn)同的,雖然對于致密銹還不能斷言,然而一般認(rèn)為與外層銹相比多存在于非晶質(zhì)銹中,并認(rèn)為它們對非晶質(zhì)銹的形成做出了某種貢獻(xiàn)。因?yàn)榉蔷з|(zhì)銹在碳素鋼中也有同樣程度的生成,所以認(rèn)為與其說生成非晶質(zhì)銹還不如說對連續(xù)銹層的形成起了作用更為妥當(dāng).關(guān)于該問題將在進(jìn)行敘述。