材料腐蚀和防护金属钝化专题培训课件
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材料腐蚀理论 第四章 金属的钝化(共65张PPT)
Cl-含量增加 lgi
Cl-浓度对不锈钢阳极极化曲线的影响
点蚀电位：在含Cl-介质中金属钝态开始提前破坏的电位
Cl-浓度愈高，点蚀电位愈负，愈发生点蚀
• Cl-对钝化膜的破坏原因
• 成相膜理论认为 • Cl-半径小，穿透能力强，比其他离子更易透过薄膜中的小
孔或缺陷，与金属作用生成可溶性化合物
• 吸附理论认为
ip、 imax
金属在整个阳极过程中，由于电极电位所处范围不同，电极反 响不同，腐蚀速度也不一样
3、佛莱德电位
对于因采用阳极极化法使金属处于钝态的金属来讲，当中断阳极电
流后不久，金属的钝态便会受到破坏，亦即属自动活化了。
佛莱德电位
钝态 金属 电
位变 化 曲
线
• 电极电位开始迅速从正值往负值变化，然后在一小 段时间(几
f
Ep
t
e
IV
d
c
III
Ep
a
b II
p
I ip
易钝化金属在氧化能力不同的介质中 钝化行为示意图
• 阳极钝化曲线
• 随介质氧化性和浓度的不同，氧化剂在 金属上复原时的阴极极化曲线
• 四种情况
• 线I：氧化剂的氧化性很弱，阴、阳 极极化曲线有交点a，位于活化区， 不能进入钝态
• 线II：氧化性较弱或氧化剂浓度不高， 极化曲线有3交点，
钝化行为示意图
– 线III：代表中等浓度的氧化 剂，曲线有一个交点e，位于 稳定钝化区。所以，只要将 金属浸入介质，自然与介质 作用成钝态
– 线IV：强氧化剂，曲线交点于
过钝化区。钝化膜被溶解
三、金属钝化理论
• 到目前还没有完整的理论来解释钝化现象 • 能解释局部实验事实的钝化理论有
金属腐蚀的防护PPT课件
按对电极过程影响（阴阳抑抑极极制制缓缓阴阳蚀蚀极极剂剂反反::应S铬应b增酸C增l加基3、加阴、A阳极s硅C极极l酸3极、化基化及）、）多苯数甲有酸机钠缓蚀剂
混合型缓蚀剂:琼脂、烧碱、亚硝酸二环己胺
缓蚀剂
（ 对阴阳极极化都起作用）
按溶解性
水溶性缓蚀剂:亚硝酸钠、铬酸基、三乙醇胺 油溶性缓蚀剂:石油磺酸类、羧酸和羧酸盐 水油溶性缓蚀剂:石油磺醇盐、单乙二胺
第31页/共53页
辅助阳极 要求如下：
①导电性能良好，电耗少； ②排流量大，即允许电流密度高； ③具有一定的强度，耐磨损，抗冲击震动； ④易于加工和安装； ⑤易于购买到，价格低廉。
第32页/共53页
第33页/共53页
2.直流电源 低电压大电流，输出可调的直流电源，使用较 多的是可控硅恒电位仪。
钢，加入Ti、Nb、Cu、Mo和Si则可改善其耐硫酸腐蚀性能，Nb和Ti还提高抗晶间 腐蚀能力
2．马氏体不锈钢－Cr13型 ，高强度和高硬度 3．铁素体不锈钢 －Cr13及Cr16-19型，Cr25-28型
第5页/共53页
（四）铝及其合金 1．工业纯铝 2．铝合金－Mn和Mg， MnAl2与固溶体的电极电位接近
阴极保护 －－经济效益非常显著:
◆海船--涂装费占5％，而阴极保护用的牺牲 阳极材料和施工费加起来不到1％。
◆ 一座海上采油平台的建造费超过1亿元，而 牺牲阳极材料和施工费只需100～200万元。不 采用保护，平台寿命只有5年，而阴极保护下 可用20年以上。
◆ 地下管线的阴极保护费只占总投资的0．3 ％～0．6％，就可大大延长使用寿命。
第11页/共53页
（八）耐蚀金属材料的选择 1．大气：铝及其合金、钛及其合金、铜及其 合金、不锈钢等。 2．工业大气：铝及其合金、钛及其合金等。 3．海水：钛及其合金、铜及铜合金、铝及铝 合金、镍及镍合金、不锈钢等。 4．淡水：铝及铝合金、钛及钛合金、高硅铸 铁、不锈钢、铜及铜合金、铅及铅合金、镍等。 5．硫酸：高硅铸铁、低浓度用铅、高浓度用 Fe-C合金。 6．硝酸：钛及钛合金、高硅铸铁、低浓度用 不锈钢、高浓度用铝。
1.4 金属的腐蚀与防护(20张PPT) 课件 高二化学鲁科版(2019)选择性必修1
B
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年9月15日
应用
原电池
正
负
锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
1.牺牲阳极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连
应用
电解池
阴
负
钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2.外加电流阴极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
1.两极材料：活泼性差别越大，活泼金属被腐蚀的速度越快。2.电解质溶液相同时，金属腐蚀由快到慢：电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极3.相同浓度的不同介质：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中4.金属防腐措施由好到坏：外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐措施保护>无防腐措施保护5.同一种电解质溶液，浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。
学以致用：自行车中用到哪些金属腐蚀的防护方法呢？
目标二：金属腐蚀的防护方法
③电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极
金属的腐蚀与防护
第1章 化学反应与能量转化
1.能从概念、本质上认识金属腐蚀及其分类，以钢铁腐蚀为例，了解金属腐蚀的危害；2.掌握金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀；3.了解金属腐蚀的防护措施。
同学们再见！
授课老师：
时间：2024年9月15日
应用
原电池
正
负
锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块
1.牺牲阳极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作为_____极，与电源的____极相连
应用
电解池
阴
负
钢铁闸门，地下管道连接电源负极
2.外加电流阴极保护法
目标二：金属腐蚀的防护方法
1.两极材料：活泼性差别越大，活泼金属被腐蚀的速度越快。2.电解质溶液相同时，金属腐蚀由快到慢：电解池阳极腐蚀>原电池负极腐蚀>化学腐蚀>原电池的正极>电解池的阴极3.相同浓度的不同介质：在强电解质中>弱电解质中>非电解质中4.金属防腐措施由好到坏：外加电流的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>有一般防腐措施保护>无防腐措施保护5.同一种电解质溶液，浓度越大，腐蚀速率越快。注意：在钢铁的腐蚀过程中，其电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。
学以致用：自行车中用到哪些金属腐蚀的防护方法呢？
目标二：金属腐蚀的防护方法
③电化学保护法
金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池负极（阳极）的金属被腐蚀，作为正极（阴极）的金属不被腐蚀，如果能使被保护的金属成为阴极，则该金属就不易被腐蚀。
原理
________原理
电极要求
被保护的金属作______极，活泼性更强的金属作______极
金属的腐蚀与防护
第1章 化学反应与能量转化
1.能从概念、本质上认识金属腐蚀及其分类，以钢铁腐蚀为例，了解金属腐蚀的危害；2.掌握金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀；3.了解金属腐蚀的防护措施。
金属的腐蚀与防护PPT课件(上课用).ppt
同时没 有比时 间更珍 贵的了 ，因为 没有时 间我们 几乎无 法做任 何事。 ――[ 威廉 ·班
96. 人生真正的欢欣，就是在于你自
认正在 为一个 伟大目 标运用 自己； 而不是 源于独 自发光 自私渺 小的忧 烦躯壳 ，只知 抱怨世 界无法 带给你 快乐。 ――[ 萧伯纳
97. 有三个人是我的朋友爱我的人
102. 人生过程的景观一直在变化，
向前跨 进，就 看到与 初始不 同的景 观，再 上前去 ，又是 另一番 新的气 候―― 。 叔本 华
Байду номын сангаас
103. 为何我们如此汲汲于名利，如
果一个 人和他 的同伴 保持不 一样的 速度， 或许他 耳中听 到的是 不同的 旋律， 让他随 他所听 到的旋 律走， 无论快 慢或远 近。 ― ―[ 梭罗
106. 休息并非无所事事，夏日炎炎 107. 没有人会只因年龄而衰老，我
时躺在 树底下 的草地 ，听着 潺潺的 水声， 看着飘 过的白 云，亦 非浪费 时间。 ――[ 约 翰· 罗伯 克 们是因 放弃我 们的理 想而衰 老。年 龄会使 皮肤老 化，而 放弃热 情却会 使灵魂 老化。 ――[ 撒母耳 · 厄尔曼
牺牲阳极（负极） 的阴极(正极)保护法
外加电流的阴极 保护法
能防止金属腐蚀的原理
隔绝空气和水
与活动性更强的金属形成原 电池,被保护金属作正极
利用电解池原理，被保护 金属作阴极
改变金属组成和结构
通过改变结构而改变性质， 如钢中加入镍、铬等耐蚀金 属形成不锈钢
[交流研讨]
你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗 ?
区别
腐蚀过程无电流产生 金属直接被腐蚀
有电流产生 较活泼金属被腐蚀
金属的腐蚀和防护PPT教学课件
金属防护方法总结
1)、改变金属的内部结构 2)、在金属表面覆盖保护层 3)、电化学保护法
练习1.下列现象与电化学腐蚀无关的是:( D )
A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比纯铁更易生锈 C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生锈 D银质奖牌久置表面变暗
2.铁钉和碳棒用导线连接后,浸入到食盐溶液 中,可能发生的反应是: ( BD )
总反应：
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2
小结：
①、原电池反应与普通氧化—还原反应在原理上是一 样只是把氧化还原反应分别在两极进行，所以有电 流产生。
②、较活泼的金属通常为负极，被氧化而溶解；较不 活泼的金属为正极，附近阳离子被还原而析出物质 (如：H2)。
判断下列装置能否构成原电池，并说明原因。
练习一：
石墨晶体的层状结构， 层内为平面正六边形结构 （如图），试回答下列问题： （1）图中平均每个正六边 形占有C原子数为____个、 占有的碳碳键数为___2_个。 碳原子数目与碳碳化3学键数
目之比为_______. 2:3
练习二
2001年报道的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物 超导温度的最高记录。如图所示的是该化合物的晶体 结构单元：镁原子间形成正六棱柱，且棱柱的上下底 面还各有1个镁原子，6个硼原子位于棱柱内。则该化
猫眼石
紫水晶
黄黄水水晶晶
NaCl晶体结构示意图：
ClNa+
金刚石晶体 结构示意图
干 冰 晶 体 结 构
非晶态又称玻璃态
玻璃结构示意图
B M
O
Si
晶体的原子呈周期性排列 非晶体的原子不呈周期性排列
宏观晶体的形貌
材料腐蚀与防护第五讲金属的钝化PPT课件
6
钝化的实际意义
• 钝化的实际应用情况？ 不锈钢＋强腐蚀氧化性介质：易钝化 ——制造与强腐蚀氧化性介质接触的化工设备 铁、镍＋碱性介质：易钝化 ——铁镍用于碱性溶液中的不溶性阳极
• 钝化一定是好事？
电池、电镀中可溶性阳极的钝化 会导致工作电流降低
7
5.2 金属钝化的特性曲线
金属钝化过程的极化曲线示意图
I：氧化剂的氧化性很弱 阴阳极极化曲线 只有一个交点A， 处于活化区，活化腐蚀。
如：Fe在稀酸中的腐蚀； Ti在不含空气的稀盐 酸和稀硫酸中的腐蚀
17
• 如不锈钢 在含氧（钝化） 和脱氧（活化） 硫酸中的腐蚀
II：氧化剂的氧化性较弱 或氧化剂浓度不高
• 阴阳极极化曲线3个交点 • B：活化区 • C：活化－钝化过渡区 • D：钝化区 • 金属开始处于B－不会钝化，
19
IV：强氧化剂 • 阴阳极极化曲线1个交点 • F：过钝化区 • 钝化膜被溶解 如， 碳钢与不锈钢 在过浓硝酸中
20
理论阳极极化曲线与实测极化曲线的对比
21
• 金属钝态稳定性 与阴极极化密切相关
• 实测曲线的起始电位 对应腐蚀系统的混合电位
逆转90度 反对称
22
• cd之间对应实测极化 曲线出现负电流
钝化区：形成钝化膜 电位维持在钝化区可保护金属 ——电化学阳极保护
活化区：阳极金属溶 解（低价离子）
13
• 四个特性区 • 四个特性电位
E0、Epp、Ep、Etp
• 两个特性电流密度 致钝电流密度ipp、 维钝电流密度ip
14
如果画出阳极极化曲线和不同的阴极极化曲线： 曲线交点可能处于不同电位区 －最大腐蚀速度相差很大
判据2：钝化剂的浓度－临界钝化浓度 例如：溶解氧：20mL/L，即id > ip 天然水中含氧量远低于20mL/L，铁在水中不会自钝化； 不锈钢ip 小－钝化所需氧浓度低，足以钝化。 判据3：金属自钝化能力 强Ti、Al、Cr、Mg、Ni、Fe、Mn、Zn、Cu 弱
钝化的实际意义
• 钝化的实际应用情况？ 不锈钢＋强腐蚀氧化性介质：易钝化 ——制造与强腐蚀氧化性介质接触的化工设备 铁、镍＋碱性介质：易钝化 ——铁镍用于碱性溶液中的不溶性阳极
• 钝化一定是好事？
电池、电镀中可溶性阳极的钝化 会导致工作电流降低
7
5.2 金属钝化的特性曲线
金属钝化过程的极化曲线示意图
I：氧化剂的氧化性很弱 阴阳极极化曲线 只有一个交点A， 处于活化区，活化腐蚀。
如：Fe在稀酸中的腐蚀； Ti在不含空气的稀盐 酸和稀硫酸中的腐蚀
17
• 如不锈钢 在含氧（钝化） 和脱氧（活化） 硫酸中的腐蚀
II：氧化剂的氧化性较弱 或氧化剂浓度不高
• 阴阳极极化曲线3个交点 • B：活化区 • C：活化－钝化过渡区 • D：钝化区 • 金属开始处于B－不会钝化，
19
IV：强氧化剂 • 阴阳极极化曲线1个交点 • F：过钝化区 • 钝化膜被溶解 如， 碳钢与不锈钢 在过浓硝酸中
20
理论阳极极化曲线与实测极化曲线的对比
21
• 金属钝态稳定性 与阴极极化密切相关
• 实测曲线的起始电位 对应腐蚀系统的混合电位
逆转90度 反对称
22
• cd之间对应实测极化 曲线出现负电流
钝化区：形成钝化膜 电位维持在钝化区可保护金属 ——电化学阳极保护
活化区：阳极金属溶 解（低价离子）
13
• 四个特性区 • 四个特性电位
E0、Epp、Ep、Etp
• 两个特性电流密度 致钝电流密度ipp、 维钝电流密度ip
14
如果画出阳极极化曲线和不同的阴极极化曲线： 曲线交点可能处于不同电位区 －最大腐蚀速度相差很大
判据2：钝化剂的浓度－临界钝化浓度 例如：溶解氧：20mL/L，即id > ip 天然水中含氧量远低于20mL/L，铁在水中不会自钝化； 不锈钢ip 小－钝化所需氧浓度低，足以钝化。 判据3：金属自钝化能力 强Ti、Al、Cr、Mg、Ni、Fe、Mn、Zn、Cu 弱
金属的腐蚀与防护ppt课件
(2)在金属表面覆盖保护层 ①非金属保护层：如喷油漆、涂油脂。 ②金属保护层：如铁制品上镀铜、锌等。
铁制品镀锌，破损 后，仍能保护；
铁制品镀锡 ，破损 后，失去保护。
为什么？
(3)电化学防护法 ①牺牲阳极法
原理：原电池原理 要求：活泼性强的金属作负极，被保护金属作正极。
②外加电流法
原理：电解池原理 要求：被保护的金属与外接电源负极相连作阴极。
√C.可能产生Fe2O3·nH2O
D.腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
12345
内容小结 04
课堂回顾
课后练习
1.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式。 ①铁棒上电极反应式：_2_F_e_－__4_e_－_=__=_=_2_F_e_2_＋_。 ②(2)碳该棒图上所电表极示反的应是式__吸：__氧_O－___2_(＋填__2“_H_2析_O_氢_＋_”_4_e或_－_=_“_=吸_=_4氧_O_H_”_)。腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示__析__氢__(填“析 氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶 解，则可将碳棒改为_锌__(_或__其__他__比__F_e_活__泼__的__金__属__)_棒。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养防止金属腐蚀 的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、金属的腐蚀 二、金属的防护方法 三、练习 四、总结
金属的腐蚀 01
1.金属的腐蚀
(1)概念：金属发生 氧化还原反应 而引起损耗的现象。 实质：金属原子 失去电子 变为阳离子发生氧化反应
铁制品镀锌，破损 后，仍能保护；
铁制品镀锡 ，破损 后，失去保护。
为什么？
(3)电化学防护法 ①牺牲阳极法
原理：原电池原理 要求：活泼性强的金属作负极，被保护金属作正极。
②外加电流法
原理：电解池原理 要求：被保护的金属与外接电源负极相连作阴极。
√C.可能产生Fe2O3·nH2O
D.腐蚀的总反应式一定是2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
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内容小结 04
课堂回顾
课后练习
1.金属腐蚀的电化学原理可用如图模拟。 (1)请写出有关电极反应式。 ①铁棒上电极反应式：_2_F_e_－__4_e_－_=__=_=_2_F_e_2_＋_。 ②(2)碳该棒图上所电表极示反的应是式__吸：__氧_O－___2_(＋填__2“_H_2析_O_氢_＋_”_4_e或_－_=_“_=吸_=_4氧_O_H_”_)。腐蚀。 (3)若将O2撤走，并将NaCl溶液改为稀硫酸溶液，则此图可表示__析__氢__(填“析 氢”或“吸氧”)腐蚀原理；若用牺牲阳极的阴极保护法来保护铁棒不被腐蚀溶 解，则可将碳棒改为_锌__(_或__其__他__比__F_e_活__泼__的__金__属__)_棒。
2.科学态度与社会责任：认识金属腐蚀产生的危害和影响，培养防止金属腐蚀 的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、金属的腐蚀 二、金属的防护方法 三、练习 四、总结
金属的腐蚀 01
1.金属的腐蚀
(1)概念：金属发生 氧化还原反应 而引起损耗的现象。 实质：金属原子 失去电子 变为阳离子发生氧化反应
材料腐蚀与防护-第六章-金属钝化
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第六章思考题（3）
1．实现金属的自钝化，其介质中的氧化剂必须满足什么条件?试举例分析说明随 着介质的氧化性和浓度的不同，对易钝化金属可能腐蚀的四种情况。
2．成相膜理论和吸附理论各自以什么论点和论据解释金属的钝化，两种理论各有 何局限性?
3. 写出下列各小题的阳极和阴极反应式。
a）铜和锌连接起来，且浸入质量分数为3%的NaCl水溶液中。
1.2全面腐蚀速度 1）腐蚀速度常用的表示方法：重量法和深度法
重量法是用试样在腐蚀前后重量的变化（单位面积、单位时间内的失重或 增重）表示腐蚀速度的方法。其表达式为：
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12
用重量法计算的腐蚀速度只表示平均腐蚀速度，即是均匀腐蚀速度。
缺点：用重量法表示腐蚀速度很难直观知道腐蚀深度。
• 深度法适合密度不同的金属 。
吸附理论认为：金属钝化并不需要生成成相的固态产物膜；只要 在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层。
这种吸附层只有单分子层厚，它可以是原子氧或分子氧，也可以 是 OH-或O-。
吸附层对反应活性的阻滞作用有如下几种说法： （1）认为吸附氧饱和了表面金属的化学亲和力，使金属原子不再 从晶格上移出，使金属钝化； （2）认为含氧吸附层粒子占据了金属表面的反应活性点，例如边 缘、棱角等处。因而阻滞了金属表面的溶解； （3）认为吸附改变了“金属／电解质”的界面双电层结构，使金 属阳极反应的激活能显著升高，因而降低了金属的活性。
完全耐蚀很耐蚀耐蚀尚耐蚀欠耐蚀不耐蚀第二节局部腐蚀21点腐蚀点腐蚀孔蚀是一种腐蚀集中在金属合金表面数十微米范围内且向纵深发展的腐蚀形式简称点蚀
第六章 金属的钝化
主要内容 * 钝化现象 * 阳极钝化 * 自钝化 * 钝化理论
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下，由活化态转为钝态的过程称为钝化，金 属（合金）钝化后所具有的耐蚀性称为钝化或钝性。
• 钝化的原因：引起金属钝化的因素有化学及电化学两种： ·化学因素引起的钝化：一般是由强氧化剂引起的。 ·电化学钝化：是指外加电流的阳极极化产生的钝化。
• 钝化的实现途径： 1）阳极钝化—-借助外加电源进行阳极极化使金属发生的钝化；
第六章思考题（3）
1．实现金属的自钝化，其介质中的氧化剂必须满足什么条件?试举例分析说明随 着介质的氧化性和浓度的不同，对易钝化金属可能腐蚀的四种情况。
2．成相膜理论和吸附理论各自以什么论点和论据解释金属的钝化，两种理论各有 何局限性?
3. 写出下列各小题的阳极和阴极反应式。
a）铜和锌连接起来，且浸入质量分数为3%的NaCl水溶液中。
可见，曲线上出现了电位变化很缓 慢的平台，这表明还原钝化膜需要消耗 一定的电量。
6.6 钝化理论
1）成相膜理论 该理论认为：钝化金属的表面存在一层非常薄、致密、而且覆盖
性能良好的三维固态产物膜。 该膜形成的独立相（成相膜）的厚度一般在1-10nm之间，它可用
光学法测出。这些固相产物大多数是金属氧化物。此外，磷酸盐、 铬酸盐、硅酸盐以及难熔的硫酸盐、卤化物等在一定的条件下也可 构成钝化膜。 2）吸附理论
b) 在a中加入少量HCl。
c) 在a中加人少量铜离子。
d) 铁全浸在淡水中。
4. 用腐蚀极化图和文字说明：Fe在HCl中发生腐蚀时，氢离子浓度增大对腐蚀行 为的影响。
5. 简述钝化产生的原因及钝化的意义。
6. 简述金属在极化过程中腐蚀速度减慢的原因。
7. 已知Fe和纯Pb在25℃，0.5mol/L的H2SO4溶液中的动力学参数
自钝化本质：金属或合金表面生成了一层阻碍电极反应的钝化膜。
2，影响自钝化的因素
（1）氧浓度较低时，金属不断溶解； （2）介质流动和搅拌，金属不易溶解。 （3）温度升高，金属不易钝化；（氧在溶液中溶解度下降） （4）在酸性或碱性溶液中，金属不易钝化； 在酸性溶液中金属不易形成氧化物，在碱性溶液中可能形成
• 过钝化区（过钝化区，DE段）：当电位超过D点后，电流密度又开始 增大。D点的电位称之为过钝化电位Eip。通常是由于形成了可溶性的 高价金属离子，引起钝化膜的破坏，使金属又发生腐蚀。
• 氧析出区（析氧区，EF段）：当达到氧的析出电位后，电流密度增大 ，是由于氧的析出反应造就的。 对有些系统，不存在DE过钝化区，而是直接达到氧析出区，如图虚 线DGH段。
6.4 金属或合金的自钝化
自钝化是指那些在空气中及很多含氧的溶液中能够自发钝化的金属。
如：铝，因其在大气中表面形成钝化膜（氧化膜）而变得耐蚀。 1，自钝化的条件
（1）金属的致钝电位必须＜氧化剂的氧化还原平衡电位； （2）在致钝电位下，氧化剂阴极还原反应的电流密度必须＞改金属 的致钝电流密度。
这样才能使金属的腐蚀电位落在该金属的阳极钝化电位范围内。 可见：自钝化是一种界面现象，金属基体性质无变化，金属表面的稳 定性在溶液中发生。
可溶性酸根离子。 （5）提高外加电流密度可以使金属钝化、缩短钝化时间； （6）金属表面氧化物的存在可促使金属氧化。
6.5 钝化膜的性质 钝化膜的组成：1）金属氧化物
（多数情况）； 2）铬酸盐、磷酸盐、 硅酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物；
钝化膜与溶液的PH值、电极电位 及阴离子性质，浓度有关。
如果把已钝化的金属，通阴极电 流进行活化处理，测量活化过程中电位 随时间的变化，可得到阴极充电曲线. （如下图）
6.1 金属的钝化现象
Fe在HNO2溶液中溶解行为如图所示：
金属或合金钝化前后显著变化： （1）腐蚀速度显著降低； （2）金属的电极电位差显著正移； （3）金属表面状态发生质的变化。
• 钝化的实际意义： 1）可利用钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。 2）在有些情况下又希望避免钝化现象的出现。
如：电镀时阳极的钝化常带来有害的后果，它使电极活性降低，从而降低 了电镀效率等。
• 活化-钝化过渡区（过渡区，BC段）：点B对应的电极电位称为初始钝 化电位Epp，也称致钝电位。点B对应的临界电流密度称为致钝电流密 度ipp。 当电流密度超过ipp，电位大于Epp，金属就开始钝化， 此时电流密度急剧降低。此区间金属表面状态发生急剧 变化，并处于不稳定状态。
• 稳定钝化区（钝化区，CD段）：当电位达到C点后，金属转入完全钝 化状态，该点电位称为初始稳态钝化电位Ep。CD段电流密度降为最 小值，并且这一数值几乎不变。这一电流密度称之为维钝电流密度ip 。此值大小反映了金属钝态的溶解速度。
2）自钝化---在无外加极化情况下，介质中氧化剂（去极化剂）的还 原引起了金属的钝化。
6.3 阳极钝化
金属钝化前：主要是阳极电化学极化和浓差极化 金属钝化后：主要是钝化膜电阻极化，金属表面发生质的突变，导致金 属阳极溶解下降。 钝化曲线及其特征
钝化曲线：表示金属或合金的钝化区的 电位-电流的极化曲线。
吸附理论认为：金属钝化并不需要生成成相的固态产物膜；只要 在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层。
这种吸附层只有单分子层厚，它可以是原子氧或分子氧，也可以 是 OH-或O-。
吸附层对反应活性的阻滞作用有如下几种说法： （1）认为吸附氧饱和了表面金属的化学亲和力，使金属原子不再 从晶格上移出，使金属钝化； （2）认为含氧吸附层粒子占据了金属表面的反应活性点，例如边 缘、棱角等处。因而阻滞了金属表面的溶解； （3）认为吸附改变了“金属／电解质”的界面双电层结构，使金 属阳极反应的激活能显著升高，因而降低了金属的活性。
典型阳极钝化曲线如图所示，从金属或合金 的稳态电位E0开始，随着电位变正，电流密 度迅速增大，在B点达到最大值。若继续升 高电位，电流密度开始大幅降低，达到C点后， 电流密度降为最小值，并且这一数值几乎不变。 即CD段。当超过D点后，电流密度又开始随 电位升高而增大。
• 活性溶解区（活化区，AB段）：金属或合金进行正常的阳极溶解，溶 解速度受活化极化控制。
• 钝化的原因：引起金属钝化的因素有化学及电化学两种： ·化学因素引起的钝化：一般是由强氧化剂引起的。 ·电化学钝化：是指外加电流的阳极极化产生的钝化。
• 钝化的实现途径： 1）阳极钝化—-借助外加电源进行阳极极化使金属发生的钝化；
第六章思考题（3）
1．实现金属的自钝化，其介质中的氧化剂必须满足什么条件?试举例分析说明随 着介质的氧化性和浓度的不同，对易钝化金属可能腐蚀的四种情况。
2．成相膜理论和吸附理论各自以什么论点和论据解释金属的钝化，两种理论各有 何局限性?
3. 写出下列各小题的阳极和阴极反应式。
a）铜和锌连接起来，且浸入质量分数为3%的NaCl水溶液中。
可见，曲线上出现了电位变化很缓 慢的平台，这表明还原钝化膜需要消耗 一定的电量。
6.6 钝化理论
1）成相膜理论 该理论认为：钝化金属的表面存在一层非常薄、致密、而且覆盖
性能良好的三维固态产物膜。 该膜形成的独立相（成相膜）的厚度一般在1-10nm之间，它可用
光学法测出。这些固相产物大多数是金属氧化物。此外，磷酸盐、 铬酸盐、硅酸盐以及难熔的硫酸盐、卤化物等在一定的条件下也可 构成钝化膜。 2）吸附理论
b) 在a中加入少量HCl。
c) 在a中加人少量铜离子。
d) 铁全浸在淡水中。
4. 用腐蚀极化图和文字说明：Fe在HCl中发生腐蚀时，氢离子浓度增大对腐蚀行 为的影响。
5. 简述钝化产生的原因及钝化的意义。
6. 简述金属在极化过程中腐蚀速度减慢的原因。
7. 已知Fe和纯Pb在25℃，0.5mol/L的H2SO4溶液中的动力学参数
自钝化本质：金属或合金表面生成了一层阻碍电极反应的钝化膜。
2，影响自钝化的因素
（1）氧浓度较低时，金属不断溶解； （2）介质流动和搅拌，金属不易溶解。 （3）温度升高，金属不易钝化；（氧在溶液中溶解度下降） （4）在酸性或碱性溶液中，金属不易钝化； 在酸性溶液中金属不易形成氧化物，在碱性溶液中可能形成
• 过钝化区（过钝化区，DE段）：当电位超过D点后，电流密度又开始 增大。D点的电位称之为过钝化电位Eip。通常是由于形成了可溶性的 高价金属离子，引起钝化膜的破坏，使金属又发生腐蚀。
• 氧析出区（析氧区，EF段）：当达到氧的析出电位后，电流密度增大 ，是由于氧的析出反应造就的。 对有些系统，不存在DE过钝化区，而是直接达到氧析出区，如图虚 线DGH段。
6.4 金属或合金的自钝化
自钝化是指那些在空气中及很多含氧的溶液中能够自发钝化的金属。
如：铝，因其在大气中表面形成钝化膜（氧化膜）而变得耐蚀。 1，自钝化的条件
（1）金属的致钝电位必须＜氧化剂的氧化还原平衡电位； （2）在致钝电位下，氧化剂阴极还原反应的电流密度必须＞改金属 的致钝电流密度。
这样才能使金属的腐蚀电位落在该金属的阳极钝化电位范围内。 可见：自钝化是一种界面现象，金属基体性质无变化，金属表面的稳 定性在溶液中发生。
可溶性酸根离子。 （5）提高外加电流密度可以使金属钝化、缩短钝化时间； （6）金属表面氧化物的存在可促使金属氧化。
6.5 钝化膜的性质 钝化膜的组成：1）金属氧化物
（多数情况）； 2）铬酸盐、磷酸盐、 硅酸盐及难溶的硫酸盐和氯化物；
钝化膜与溶液的PH值、电极电位 及阴离子性质，浓度有关。
如果把已钝化的金属，通阴极电 流进行活化处理，测量活化过程中电位 随时间的变化，可得到阴极充电曲线. （如下图）
6.1 金属的钝化现象
Fe在HNO2溶液中溶解行为如图所示：
金属或合金钝化前后显著变化： （1）腐蚀速度显著降低； （2）金属的电极电位差显著正移； （3）金属表面状态发生质的变化。
• 钝化的实际意义： 1）可利用钝化现象提高金属或合金的耐蚀性。 2）在有些情况下又希望避免钝化现象的出现。
如：电镀时阳极的钝化常带来有害的后果，它使电极活性降低，从而降低 了电镀效率等。
• 活化-钝化过渡区（过渡区，BC段）：点B对应的电极电位称为初始钝 化电位Epp，也称致钝电位。点B对应的临界电流密度称为致钝电流密 度ipp。 当电流密度超过ipp，电位大于Epp，金属就开始钝化， 此时电流密度急剧降低。此区间金属表面状态发生急剧 变化，并处于不稳定状态。
• 稳定钝化区（钝化区，CD段）：当电位达到C点后，金属转入完全钝 化状态，该点电位称为初始稳态钝化电位Ep。CD段电流密度降为最 小值，并且这一数值几乎不变。这一电流密度称之为维钝电流密度ip 。此值大小反映了金属钝态的溶解速度。
2）自钝化---在无外加极化情况下，介质中氧化剂（去极化剂）的还 原引起了金属的钝化。
6.3 阳极钝化
金属钝化前：主要是阳极电化学极化和浓差极化 金属钝化后：主要是钝化膜电阻极化，金属表面发生质的突变，导致金 属阳极溶解下降。 钝化曲线及其特征
钝化曲线：表示金属或合金的钝化区的 电位-电流的极化曲线。
吸附理论认为：金属钝化并不需要生成成相的固态产物膜；只要 在金属表面或部分表面上形成氧或含氧粒子的吸附层。
这种吸附层只有单分子层厚，它可以是原子氧或分子氧，也可以 是 OH-或O-。
吸附层对反应活性的阻滞作用有如下几种说法： （1）认为吸附氧饱和了表面金属的化学亲和力，使金属原子不再 从晶格上移出，使金属钝化； （2）认为含氧吸附层粒子占据了金属表面的反应活性点，例如边 缘、棱角等处。因而阻滞了金属表面的溶解； （3）认为吸附改变了“金属／电解质”的界面双电层结构，使金 属阳极反应的激活能显著升高，因而降低了金属的活性。
典型阳极钝化曲线如图所示，从金属或合金 的稳态电位E0开始，随着电位变正，电流密 度迅速增大，在B点达到最大值。若继续升 高电位，电流密度开始大幅降低，达到C点后， 电流密度降为最小值，并且这一数值几乎不变。 即CD段。当超过D点后，电流密度又开始随 电位升高而增大。
• 活性溶解区（活化区，AB段）：金属或合金进行正常的阳极溶解，溶 解速度受活化极化控制。