揭开金属钝化的神秘面纱

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金属钝化原理

金属钝化原理

金属钝化原理引言:金属钝化是指通过一系列化学反应或电化学方法,使金属表面形成一层致密的氧化膜或其它化学物质膜,从而提高金属的稳定性和耐腐蚀性能。

钝化处理是一种常见的表面处理方法,广泛应用于金属制品的生产和加工过程中。

本文将介绍金属钝化的原理、应用及其在工业中的重要性。

一、金属钝化的原理金属钝化的原理主要涉及到两个方面,即化学反应和电化学反应。

化学反应:金属在与氧气发生反应时会生成氧化物膜,这种氧化物膜可以保护金属表面不受进一步的氧化和腐蚀。

例如,铁与氧气反应生成的氧化铁膜可以有效地阻止水和氧气的进一步侵蚀,从而提高铁的耐腐蚀性能。

电化学反应:金属在电解质溶液中,通过电化学反应形成一层致密的氧化膜或其他化学物质膜,从而提高金属的耐腐蚀性能。

这种电化学反应一般通过在金属表面施加一定的电位或电流来实现。

例如,对铝进行阳极氧化处理,可以在金属表面形成一层致密的氧化铝膜,增强铝的耐腐蚀性能。

二、金属钝化的应用金属钝化在工业生产和加工中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域:1. 金属制品防腐蚀:金属钝化可以提高金属制品的耐腐蚀性能,延长其使用寿命。

例如,对于汽车零部件、建筑材料和船舶设备等金属制品,经过钝化处理后,可以更好地抵御大气中的氧气、水蒸气和酸雨等腐蚀性物质的侵蚀。

2. 食品加工:金属钝化广泛应用于食品加工行业,以保证食品的安全性和卫生性。

例如,对不锈钢制作的食品容器和设备进行钝化处理,可以防止金属溶解和金属离子对食品的污染。

3. 电子产品制造:金属钝化在电子产品制造中起着重要作用。

例如,对电子元器件的金属引线进行钝化处理,可以提高其耐腐蚀性能,增强产品的可靠性和稳定性。

4. 医疗器械:金属钝化在医疗器械制造中具有重要意义。

例如,对不锈钢手术器械进行钝化处理,可以提高其耐腐蚀性能,减少与人体组织的化学反应,从而降低感染和排斥的风险。

5. 航空航天工业:金属钝化在航空航天工业中广泛应用。

例如,对航空发动机零部件的镍基合金进行钝化处理,可以提高其抗高温氧化和耐腐蚀性能,延长使用寿命。

《金属钝化》课件

《金属钝化》课件

深入研究金属钝化的微观机制与动力学过程
微观结构研究
深入研究金属钝化膜的微观结构、组成和性质,揭示其形成机制和 稳定性机理。
动力学过程分析
分析金属钝化过程中的动力学过程,包括反应速率、反应机理等, 为优化金属钝化技术提供理论支持。
跨学科研究方法
综合运用物理、化学、材料科学等多学科的理论和方法,深入探究金 属钝化的本质和规律,推动金属钝化技术的发展和应用。
金属钝化是一个热力学上有利的反应,意味着在一定条件下,金属 表面会自发形成钝化膜。
03
金属钝化的影响因素
金属的种类与合金元素
总结词
金属种类和合金元素对钝化效果有显著影响。
详细描述
不同金属的电子结构和表面特性不同,导致钝化行为差异。合金元素可以改变 金属的电子结构,从而影响钝化过程。例如,某些合金元素可以促进或抑制钝 化。
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contents
目录
• 金属钝化概述 • 金属钝化的原理 • 金属钝化的影响因素 • 金属钝化的应用 • 金属钝化的研究方法与技术 • 金属钝化的挑战与未来发展方向
01
金属钝化概述
定义与特点
定义
金属钝化是指金属在某些特定的介质中,由于表面生成了一 层非常薄的、致密的、覆盖性良好的固态物质,使金属的活 性大大降低,从而使其腐蚀速率明显减缓的现象。
提高安全性
对于一些重要的工程结构和设备,如桥梁、建筑、管道等 ,金属的耐腐蚀性直接关系到其安全性能。通过金属钝化 处理,可以提高这些结构的安全性。
金属钝化的历史与发展
历史回顾
金属钝化现象早在古代就已被人们发现和应用。例如,古代的兵器表面处理、铜器表面 的氧化膜等。随着科技的发展,人们对金属钝化的研究越来越深入,对其应用也越来越

金属钝化原理

金属钝化原理

金属钝化原理
金属钝化是指金属表面被氧化膜覆盖而形成一种稳定的化学状态,使金属表面具有较好的抗腐蚀性能。

金属钝化原理主要有以下几种:
1. 氧化:金属表面的氧化是金属钝化的主要过程。

金属在氧的作用下,生成氧化物或氢氧化物的过程,通过氧化作用来保护金属表面,防止进一步的腐蚀。

2. 膜层形成:金属钝化的过程中,会生成一层致密的氧化膜或其他化合物膜层,覆盖在金属表面,阻断了氧和水分子的进一步侵蚀,减少了金属与环境介质的接触,从而防止金属进一步腐蚀。

3. 化学反应:金属钝化还涉及金属表面和环境介质之间的化学反应。

例如,金属表面的氧化物或氢氧化物能与溶液中的阴离子结合生成较为稳定的盐,并在金属表面形成保护膜,降低了金属的腐蚀速度。

4. 电化学过程:金属钝化还涉及电化学过程。

金属表面的氧化物或氢氧化物与金属内部形成了电化学电位差,形成了稳定的电场,阻止了进一步的氧化反应。

综上所述,金属钝化的原理主要是通过金属表面的氧化、膜层形成、化学反应和电化学过程等方式来保护金属表面,使其具有抗腐蚀性能。

不锈钢钝化液主要成分

不锈钢钝化液主要成分

不锈钢钝化液主要成分不锈钢,听起来是不是就让人觉得高大上?光亮闪闪的,不怕锈蚀,简直是现代家居的宠儿。

不过,要想让它们保持这种光泽可不是件简单的事儿,尤其是在潮湿的环境里。

说到这里,不得不提到一个神秘的“小伙伴”——不锈钢钝化液。

别小看这小液体,里面的成分可是大有来头,今天就来聊聊这玩意儿。

1. 不锈钢钝化液的作用1.1 保护不锈钢首先,不锈钢钝化液最重要的作用就是保护不锈钢。

想象一下,假如不锈钢表面像人皮肤一样,钝化液就像是给它涂了一层防晒霜。

嘿,这可不是开玩笑!钝化液能形成一层保护膜,防止外界的氧化物、盐分等对不锈钢的侵蚀,让它们在潮湿和恶劣环境中依然保持光泽。

1.2 延长使用寿命其次,使用钝化液还能延长不锈钢的使用寿命。

就像人喝水一样,喝对了水,身体才能更健康。

不锈钢也需要“喝水”,钝化液就能让它们“补充营养”,增强耐腐蚀性,减少生锈的几率。

这样一来,使用年限自然就拉长了,真是一举两得!2. 钝化液的主要成分说了这么多,钝化液到底是什么“神仙水”呢?别急,下面就来揭开它的面纱。

2.1 硝酸第一个成分就是硝酸。

这可不是普通的酸,硝酸可是钝化液中的“明星”。

它能有效地去除不锈钢表面上的杂质和氧化层,让金属表面恢复光滑。

想象一下,就像给你的不锈钢锅做一次大扫除,清洁干净,光彩照人。

2.2 磷酸接下来,磷酸也是钝化液中的常客。

它的作用就像一个温柔的抚慰者,能够让不锈钢的表面形成一层致密的钝化膜,进一步增强抗腐蚀性。

可以说,它和硝酸相辅相成,二者结合,形成了一种“绝配”,让不锈钢的耐用性上升到一个新高度。

2.3 其他成分除了硝酸和磷酸,不锈钢钝化液中还有一些其他的成分,比如氟化物、氨水等。

虽然这些成分的比例可能小,但绝对是不可或缺的。

它们能够在不同环境下发挥各自的作用,确保钝化液的效果万无一失。

3. 使用注意事项当然,使用钝化液的时候也得小心。

虽然它的效果好,但如果不小心使用,可能会适得其反。

3.1 防护措施首先,使用钝化液时一定要做好防护措施,手套、口罩少不了。

不锈钢钝化原理

不锈钢钝化原理

不锈钢钝化原理不锈钢是一种耐腐蚀的金属材料,其主要成分是铁、铬、镍等元素。

不锈钢在使用过程中,经常需要进行钝化处理,以增强其耐腐蚀性能。

不锈钢钝化的原理是什么呢?接下来,我们将深入探讨不锈钢钝化的原理。

首先,不锈钢钝化的原理与其表面形成的一层致密的氧化膜密不可分。

在不锈钢表面形成的氧化膜,可以有效地隔离金属与介质的接触,起到一种屏障的作用,从而阻止了金属的进一步腐蚀。

这层致密的氧化膜能够保护不锈钢材料,使其具有良好的耐腐蚀性能。

其次,不锈钢钝化的原理还与表面电化学反应密切相关。

在钝化过程中,不锈钢表面会发生一系列的电化学反应,形成一定厚度的氧化膜。

这种氧化膜具有一定的稳定性和致密性,能够有效地阻止金属与介质的进一步腐蚀反应,从而提高了不锈钢的耐腐蚀性能。

此外,不锈钢钝化的原理还与金属表面的微观结构有关。

在钝化过程中,不锈钢表面的微观结构会发生一定的变化,形成致密的氧化膜。

这种氧化膜具有很高的耐腐蚀性能,能够有效地保护不锈钢材料,延长其使用寿命。

总的来说,不锈钢钝化的原理主要是通过形成一层致密的氧化膜,阻止金属与介质的进一步腐蚀反应,从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。

这种氧化膜具有一定的稳定性和致密性,能够有效地保护不锈钢材料,延长其使用寿命。

在实际应用中,不锈钢钝化是非常重要的。

通过钝化处理,不锈钢材料可以获得良好的耐腐蚀性能,延长其使用寿命,降低维护成本,提高经济效益。

因此,不锈钢钝化的原理对于不锈钢材料的应用具有重要的意义。

综上所述,不锈钢钝化的原理主要是通过形成一层致密的氧化膜,阻止金属与介质的进一步腐蚀反应,从而提高不锈钢的耐腐蚀性能。

不锈钢钝化的原理对于不锈钢材料的应用具有重要的意义,能够有效地提高不锈钢的耐腐蚀性能,延长其使用寿命,降低维护成本,提高经济效益。

因此,在实际应用中,不锈钢钝化是非常重要的。

金属表面钝化处理

金属表面钝化处理

金属表面钝化处理金属表面钝化处理是一种常见的金属防腐方法,通过在金属表面形成一层钝化膜来提高金属材料的抗腐蚀性能。

本文将从钝化膜的形成原理、常用的钝化处理方法以及钝化处理的应用范围等方面进行介绍,以帮助读者更好地了解和应用金属表面钝化处理技术。

钝化膜的形成原理主要是通过金属与外界环境中的氧、水等发生反应,形成一层致密的氧化层或氢氧化层,从而阻止金属继续与环境中的腐蚀介质接触,达到防腐的目的。

钝化膜的形成过程是一个动态平衡过程,一方面金属不断与腐蚀介质接触,另一方面钝化膜不断形成和修复,最终形成一个稳定的、具有一定厚度和致密性的钝化膜。

常用的金属表面钝化处理方法包括化学钝化、电化学钝化和热处理钝化等。

化学钝化是通过将金属表面浸泡在含有特定成分的化学溶液中,使金属表面与溶液中的化学物质发生反应,形成一层致密的钝化膜。

电化学钝化是利用电化学原理,在电解液中通过外加电压控制金属表面的氧化还原反应,形成钝化膜。

热处理钝化是将金属材料加热至一定温度,在氧气或氧化剂的作用下形成钝化膜。

这些方法各有优缺点,选择适合的钝化处理方法需根据具体金属材料的性质和使用环境进行考虑。

金属表面钝化处理具有广泛的应用范围,常见的应用领域包括汽车制造、航空航天、建筑工程、海洋工程等。

在汽车制造中,金属零件经过钝化处理后能够提高其耐蚀性和耐磨性,延长使用寿命。

在航空航天领域,钝化处理能够保护飞机零件在恶劣的大气环境下的腐蚀,确保飞机的安全飞行。

在建筑工程中,金属结构经过钝化处理后能够提高其抗腐蚀性能,延长使用寿命。

在海洋工程中,钝化处理能够保护金属结构在海水中的腐蚀,确保工程的安全运行。

金属表面钝化处理是一种有效的金属防腐方法,通过形成一层致密的钝化膜来提高金属材料的抗腐蚀性能。

钝化膜的形成原理、常用的钝化处理方法以及钝化处理的应用范围等方面的内容在本文中得到了详细介绍。

通过合理选择和应用钝化处理技术,可以提高金属材料的使用寿命,降低维护成本,保证工程的安全运行。

钝化工艺原理

钝化工艺原理

钝化工艺原理哎呀,说起钝化工艺,这可真是个技术活儿,不过别担心,我尽量用大白话给你讲讲,让你也能明白这玩意儿到底是怎么一回事。

首先,咱们得知道啥是钝化。

钝化,听起来是不是有点“迟钝”的感觉?其实差不多,就是让金属表面变得不那么活跃,不那么容易被腐蚀。

这就好比你给金属穿上了一层隐形的防护服,让它在恶劣环境下也能保持“冷静”。

钝化工艺的原理,简单来说,就是通过化学反应,在金属表面形成一层致密的保护膜。

这层膜能隔绝金属与外界的接触,防止金属被氧化或者腐蚀。

这就像是给金属表面涂了一层“防晒霜”,保护它不受“紫外线”的伤害。

举个例子,咱们说说不锈钢的钝化。

不锈钢,听起来好像不会生锈,但其实它也会。

不锈钢的表面有一层铬氧化物膜,这层膜就是通过钝化工艺形成的。

当不锈钢接触到空气或者水时,表面的铬就会和氧反应,形成一层铬氧化物膜。

这层膜非常薄,但是非常致密,能有效阻止金属进一步被氧化。

钝化工艺的过程其实挺细致的。

首先,你得把金属表面清洁干净,不能有油污或者灰尘。

然后,把金属浸泡在含有特定化学成分的溶液里,这个溶液就是钝化液。

金属在溶液里泡一会儿,表面就会发生化学反应,形成保护膜。

最后,把金属拿出来,清洗干净,就大功告成了。

这个过程中,钝化液的成分和浓度,浸泡的时间和温度,都会影响到钝化的效果。

所以,这可不是随便泡泡就能搞定的,得严格按照工艺要求来。

说到这里,你可能会觉得,这钝化工艺听起来挺高大上的,其实它在我们日常生活中无处不在。

比如,你家里的水龙头,可能就是经过钝化处理的,这样它就不会那么容易生锈,使用寿命也更长。

总之,钝化工艺就是给金属表面穿上一件“防护服”,让它在各种环境下都能保持“冷静”。

虽然听起来有点复杂,但其实原理挺简单的,就是化学反应那点事儿。

希望我这大白话能让你对钝化工艺有个大概的了解,下次看到不锈钢制品,你就能想到这背后的小秘密了。

金属钝化原理

金属钝化原理

金属钝化原理引言:金属钝化是一种常见的金属表面处理技术,通过改变金属表面的化学性质,形成一层稳定的氧化膜或其他化合物膜,以提高金属的耐腐蚀性能。

本文将介绍金属钝化的原理及其应用。

一、金属腐蚀的原因金属在大气、水、酸、碱等介质中容易发生腐蚀,主要是由于金属与氧、水等物质发生化学反应而引起的。

金属表面的氧化反应会导致金属的电子流失,从而形成金属离子,最终导致金属的腐蚀。

二、金属钝化的原理金属钝化是通过改变金属表面的化学性质,形成一层稳定的氧化膜或其他化合物膜,以提高金属的耐腐蚀性能。

具体来说,金属钝化的原理有以下几种:1. 形成稳定的氧化膜:某些金属在氧气中会生成一层致密的氧化膜,如铝、铁、不锈钢等。

这些氧化膜能够阻止金属与外界介质的直接接触,从而起到防腐蚀的作用。

2. 形成保护膜:有些金属在特定环境下会与介质中的物质反应生成一层保护膜,如锌与酸反应生成氧化锌膜。

这些保护膜能够隔离金属与介质的接触,从而减少腐蚀的发生。

3. 提高金属表面的电阻:金属钝化还可以通过增加金属表面的电阻来减缓金属的腐蚀速度。

比如,使用阳极处理可以形成一层氧化铝膜,提高铝的电阻,从而降低了腐蚀的程度。

三、金属钝化的应用金属钝化技术广泛应用于各个领域,主要有以下几个方面:1. 食品加工:不锈钢是一种常用的食品加工材料,通过钝化处理可以形成一层致密的氧化膜,阻止金属离子对食品的污染,提高食品安全性。

2. 电子设备:电子设备中的导线、线路板等金属部件经常与湿气、酸碱等介质接触,容易发生腐蚀。

通过金属钝化处理,可以提高金属部件的耐腐蚀性能,延长设备的使用寿命。

3. 船舶工程:船舶常常在海水中航行,容易受到海水的腐蚀。

通过金属钝化处理,可以形成一层抗海水腐蚀的保护膜,减少船舶的腐蚀损失。

4. 建筑工程:建筑中常使用的钢材容易受到大气中的氧气、水蒸气等的腐蚀。

通过金属钝化处理,可以形成一层氧化膜,提高钢材的耐腐蚀性能,延长建筑的使用寿命。

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题目:揭开金属的神秘面纱姓名:金柱学号:g2*******任课老师:何积铨揭开金属钝化的神秘面纱摘要本文介绍了金属的钝化及其在工业生产中的应用,介绍了金属钝化理论:成相膜理论和吸附膜理论,以及两者的简要对比,介绍了金属钝化理论研究的新的进展,即金属钝化的电子理论和钢铁钝化双极膜学说的研究。

关键词:金属钝化;成相膜理论;吸附膜理论;电子理论;双极膜理论引言金属的腐蚀给国家带来的损失是巨大的。

金属腐蚀后轻则色泽、外形和机械性能等方面受到影响,重则造成仪器、仪表的不能使用,停工停产。

产品和环境的污染,厂房的倒塌严重威胁人们的生命和健康。

而金属的饨化却能给人们和国民经济带来好处,所以逐步被人们所重视和利用。

所谓钝化是指很多金属与空气中的氧作用(例如铝)或与强氧化剂(钝化剂)作用(例如铁与浓硝酸)或进行阳极氧化时,由于金属表面状态的改变,金属的阳极过程(如Me-ne-→Me n+或2OH--2e→H2O+1/2O2)受到阻滞,而使金属本身的化学活动性大大降低,而耐腐蚀性大大增强的现象和过程。

研究钝化现象有很大的实际意义。

因为处一钝态的金属具有很低的溶解速度,因此可能用它来达到减缓金属腐蚀的目的。

为了提高金属的防护性能,可采用化学方法或电化学方法,使金属表面覆盖一层人工氧化膜。

这种方法就是通常说的氧化处理或发蓝。

它在机械制造、仪器制造、武器、飞机及吝种金属日用品中,作为一种防护装饰性覆盖层而广泛地被采用。

比如一般钢铁经常采用浓硝酸、亚硝酸钠、重铬酸钾等溶液进行钝化处理,在铁中加入某些易钝化的金属成分(如铬、镍、铂、铁等)冶炼成吝种不锈钢在强氧化性酸中极易钝化,因此可用这类合金钢代替贵金属制造与强氧化性介质相接触的化工设备。

1.金属钝化的简介1.1 金属钝化的概念在现代工业生产中,我们常常会遇到金属钝化现象。

一些较活泼的金属,在某些特定的环境介质中,会呈现惰性状态。

例如,铁在稀硝酸中腐蚀很快,其腐蚀速度随硝酸浓度的增加而迅速增大,当硝酸浓度增加到30%~40%时,溶解速度达到最大值。

若继续增大硝酸浓度(>40% ),铁的溶解速度却突然急剧下降,直到反应接近停止。

这时金属变得很稳定,即使再放在稀硝酸中也能保持一段时间的稳定。

铁在浓硝酸中或经过浓硝酸处理后失去了原来的化学活性,这一异常现象称为钝化。

由钝化剂引起的金属钝化,通常称为“化学钝化”。

阳极极化也可引起金属的钝化。

某些金属在一定的介质中(通常不含有C1-离子),当外加阳极电流超过某一定数值后,可使金属由活化状态转变为钝态,称为阳极钝化或电化学钝化。

在没有任何外加极化的情况下,由于腐蚀介质的氧化剂(去极化剂)的还原引起的金属的钝化,称为金属的自钝化。

要实现金属的自钝化,必须满足下列两个条件:(1)氧化剂的氧化一还原平衡电位E0, C要高于该金属的致钝电位E PP,即E0 ,C>E PP;(2)在致钝电位E PP下,氧化剂阴极还原反应的电流密度i C必须大于该金属的致钝电流密度i PP,即在E PP下i C>i PP。

不仅铁,其他一些金属也可以发生钝化。

例如Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb和W等,其中最容易钝化的金属是Cr、Mo、Al、Ni、Fe。

一般来说,钝化后的金属,在改变外界钝化条件后,仍能在相当程度上保持钝化状态。

例如,铁在浓硝酸中钝化后,不仅在稀硝酸中保持稳定,而且在水、水蒸气及其他介质中也能保持稳定。

钝化后的铁不能从硝酸铜溶液中置换出铜。

有许多因素能够破坏钝化状态,或者阻止金属钝态的生成。

将溶液加热或加入活性离子,如Cl-、Br-、I-等和还原性气体如氢(特别是在加热时)都能使钝态金属活性化。

使金属钝化的方法,除了把金属浸在浓酸里外,还间以把金属作为电极(阳极)通过电流使它发生氧化。

当电流密度增大到一定程度时,金属就能被钝化。

1.2 影响金属钝化的因素金属钝化现象已进行了大量的研究工作。

影响金属钝化过程及钝化性质的因素,可归纳为以下几点:(1)溶液的组成。

在中性溶液中,金属一般比较容易钝化,而在酸性或某些碱性的溶液中,则不易钝化;溶液中卤素离子(特别是Cl-)的存在,能明显地阻止金属的钝化;溶液中存在某些具有氧化性的阴离子(如CrO2-4),则可以促进金属的钝化。

(2)金属的化学组成和结构。

吝种纯金属的钝化能力不尽相同,例如铁、镍、铬三种金属的钝化能力为铬>镍>铁。

因此,添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力及钝化的稳定性。

(3)外界因素(如温度、搅拌等)。

一般来说,温度升高以及搅拌加剧,可以推迟或防止钝化过程的发生,这与离子扩散有关。

1.3 金属钝化在工业生产中的应用钝化现象在工业生产中的应用越来越广泛,研究金属的钝化的实际意义也越来越大。

在一些情况下可以利用这一现象来减低金属的自溶解或阳极溶解速度,在另一些场合下,为了保持一定的阳极反应速度又必须避免钝化现象的出现。

例如,除了少数贵金属外,大多数金属在强氧化性的酸中本来是极不稳定的,由于含有一定成分镍、铬等合金元素的“不锈钢”,在这种介质中极易钝化,就可以利用这类合金钢代替贵金属来制造经常与强氧化性介质相接触的化工设备。

在电化学工业中常以铁、镍等金属在碱性溶液里用作“不溶性阳极”,也是利用了这些金属在碱性介质中易于钝化的特性。

在化学电池中钝化现象的出现常常是有害的:它使电极活性材料不能充分利用,并且限制了电池充放电的速度。

若在低温下使用则钝化现象对电池的工作特性影响往往更大。

但是,我们有时也可以利用钝化现象来改善化学电池的某些特性。

例如在铁碳电池中可以采用所谓“半钝化”铁来降低铁电极在强碱中的自溶解速度,而不过分严重地影响电极的放电特性。

又如有控制地使二次电池在放电过程中的某一适当阶段出现钝化现象还可以避免由于过分深度放电而引起的电极结构的破坏。

2.金属钝化理论简介金属是如何钝化的呢?其钝化机理是怎样的?首先要清楚,钝化现象是金属相和溶液相所引起的,还是由界面现象所引起的。

有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。

实验表明,测量时不断刮磨金属表面,则金属的电势剧烈向负方向移动,也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化,即证明钝化现象是一种界面现象。

它是在一定条件下,金属与介质相互接触的界面上发生变化的。

虽然对钝化现象的研究已有一百年以上的历史,各国学者也一再提出有关钝化机理的理论,但至今仍然缺乏真正得到公认的钝化理论。

之所以造成这种情况,虽然部分地是由于各人所采用的研究方法和对象不同,对钝化现象的定义也不全相同,但更主要的还是由于钝化现象的全部复杂性,因而要想提出能综合全部实验现象的理论是有一定困难的。

我们往往遇到这样的情况:某些科学工作者用来“证明”某一理论的“根据”往往只是“可以解释所列举的实验事实”;这时不但没有足够严肃地对待其他学派所获得的重要实验结果,甚至所列举的实验结果往往同样可以很容易的由另外的角度加以解释,因而这些实验结果实际上并不具有判别各种理论孰是孰非的能力。

目前这方面主要存在两种不同的看法,即所谓的“成相膜理论”和“吸附膜理论”。

2.1成相膜理论成相膜理论认为,当金属处在钝化条件下时,在金属表面生成紧密的、覆盖性良好的固态物质,这种物质形成独立的相膜,称为钝化膜或称成相膜。

此膜将金属表面和溶液机械地隔离开,使金属的溶解速度大大降低,而呈钝态。

实验证据是在某些钝化的金属表面上,可看到成相膜的存在,并能测其厚度和组成。

如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂,小心地溶解除去膜下的金属,就可分离出能看见的钝化膜。

钝化膜是怎样形成的?当金属阳极溶解时,其周围附近的溶液层成分发生了变化。

一方面,溶解下来的金属离子因扩散速度不够快(溶解速度快)而有所积累。

另一方面,界面层中的氢离子也要向阴极迁移,溶液中的负离子(包括OH-)向阳极迁移。

结果,阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。

随着电解反应的延续,处于紧邻阳极界面的溶液层中,电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。

于是,溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜,这膜往往很疏松,它还不足以直接导致金属的钝化,而只能阻碍金属的溶解,但电极表面被它覆盖了,溶液和金属的接触面积大为缩小。

于是,就要增大电极的电流密度,电极的电位会变得更正。

这就有可能引起OH-离子在电极上放电,其产物(如OH-)又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。

分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成(如铁之Fe2O3,但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。

生成的膜通过电子衍射法进行分析,它们的厚度一般在几个埃到几百个埃之间,少数的也可达几微米。

它们大多数是由金属的氧化物组成的。

如铁的钝化膜为γ-Fe2O3,铝的钝化膜为无孔的γ-Al2O3上面覆盖着有多孔的β-Al2O3-3H2O,其它某些金属的难溶盐,如硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、铬酸盐等也可以在一定的条件下组成钝化膜。

离子可以穿过这种膜,所以钝化后的金属仍能导电。

当薄膜无孔时,它将金属与介质完全隔开。

防止了介质与金属的直接作用.阻止了它的进一步腐蚀。

当薄膜有孔时,虽然孔中仍有金属的溶解,但由于氧化膜还原过程有比较大的超电压,因此仍能使金属的氧化速度减慢。

2.2吸附膜理论吸附理论认为,金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化,而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子(如O2-或OH-)的吸附层也就足以引起钝化了。

这吸附层虽只有单分子层厚薄,但由于氧在金属表面上的吸附,改变了金属与溶液的界面结构,使电极反应的活化能升高,金属表面反应能力下降而钝化。

此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量。

实验结果表明,不需形成成相膜也可使一些金属钝化。

两种钝化理论都能较好地解释部分实验事实,但又有不足之处。

金属钝化膜确具有成相膜结构,但同时也存在着单分子层的吸附性膜。

目前尚不清楚在什么条件下形成成相膜,在什么条件下形成吸附膜。

两种理论相互结合还缺乏直接的实验证据,因而钝化理论还有待深入地研究。

不难看出,成相膜理论与吸附理论之间的争端不仅是对钝化现象物理实质的不同看法,也涉及钝化现象的定义以及吸附膜和成相膜的定义问题。

例如单原子氧层到底应算作吸附层还是成相膜,甚至应如何理解多层吸附和成相膜之间的区别,在文献中都可以常看到不同的看法。

显然,研究金属的钝化理论时首先应注意弄清钝化现象的物理突质而不是在定义上纠缠。

目前我们最不清楚而又急需阐明的另一个问题是:具有高度阻化能力的钝化膜到底是在什么条件下生成的以及如何在各种阴离子的作用下受到破坏。

弄清这一问题不但对解决许多重大的实际问题十分重要,还将必然更深入的揭示钝化现象的本质。

吸附作用无疑的在钝化膜的建立和破坏过程中扮演了十分重要的角色,但目前我们还难以肯定是否仅仅由于吸附作用就可以导致全部观察到的钝化及活化现象。

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