五金表面处理之钝化
常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种磷化工艺
常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种磷化工艺常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种磷化工艺主要有浸渍法、喷淋法和涂刷法磷化分为锌磷化液、锌钙磷化液、锌锰磷化液、锰磷化液、铁磷化液、非晶相铁磷化液按磷化处理温度分类高温磷化、中温磷化、低温磷化、常温磷化提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法，在工业上应用很广(1)高温磷化磷化处理温度为80~90℃。
优点是配方成份简单，磷化速度快，磷化膜的耐蚀性、硬度及耐热性能较高。
缺点是槽液温度高、耗能大、蒸发量大、沉渣多，成本高，形成磷化膜较厚且粗糙，一般不作涂装前的磷化。
(2)中温磷化磷化处理温度为60~75℃。
优点是磷化速度较快，磷化结晶较细，耐蚀性能好，但磷化膜仍较厚，涂装后涂膜的光泽不好，一般适用于耐蚀性防护层及喷、刷漆的底层，但不适用于电泳及静电粉末喷涂的底层。
(3)低温磷化磷化处理温度为35~55℃。
低温磷化成膜动力主要依赖配方中的促进剂等物质，形成的磷化膜薄而致密，平整光滑，槽液稳定，沉渣较少，能耗小，维护简便，使用综合成本低，是目前国内外涂装底层处理的主要技术。
(4)常温磷化常温状态下，不加温的磷化工艺。
磷化成膜的动力完全依赖于配方中的促进剂成分。
节能，减少设备投资，是新的发展趋势，但磷化速度较侵，对大批量产品不适用。
磷化配方复杂，槽液维护调整难度较大，槽液浓度较高，但综合成本较低，是发展方向。
金属表面在除油、除锈后，为了防止重新生锈，通常要进行化学处理，使金属表面生成一层保护膜，该膜通常只有几微米，主要起增强涂层和底材附着力的作用，较厚的膜层还能增强防锈性能。
常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种。
其中，磷化是化学处理的中心环节，是一种大幅度提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法，在工业上应用很广。
1、与磷化工艺相关的标准金属(主要指钢铁)经含有锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)等磷酸盐的溶液处理后，在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜，此种过程称为磷化。
关于铜表面钝化处理防护知识
关于铜表面钝化处理防护知识
针对铜表面存在的缺陷, 表面处理是一项行之有效的保护措施，因此,铜的表面处理技术不是一项单一技术, 而切切实实是一项系统工程。
表面处理的方法很多,可根据材料的不同用途采用相应的表面处理方法。
常用的工业化表面处理方法介绍如下：
一、铜清洗
清洗目的是除掉铜表面清除顽固的污垢和氧化层，还铜一个明净、光亮的表面。
二、铜抛光
铜电解抛光的表面可以轻松达到镜面效果，且因为装饰面与非装饰面的一致性，使铜档次提高，这种技术在欧洲，尤其在土耳其应用比较广泛。
三、铜保护
经过铜钝化液处理后能使铜表面及时形成一层保护性能较强的均匀的钝化膜，可适用于铝合金及铝压铸件的防腐蚀处理，有效保护金属基体、延长铜防锈或抗氧化的能力、至少可以提高10倍以上的防锈能力、提高耐盐雾测试时间、延长工件的使用寿命，本品不含六价铬、环保、安全无毒、操作、废水处理简单，使用单位成本低。
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不锈钢酸洗钝化工艺
不锈钢酸洗钝化工艺奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，而且还有良好的冷热加工性能，因此被广泛地用于制造各类具有防腐蚀要求的压力容器，奥氏体不锈钢表面的钝化膜，对其耐腐蚀有很大影响。
奥氏体不锈钢的钝化膜主要是通过对其表面进行酸洗钝化处理得来的。
钝化：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。
其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能中固地附在金属表面上的钝化膜。
这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。
它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解。
奥氏体不锈钢经氧化性介质处理后其表面能形成满足上述要求的钝化膜，但该钝化膜在起活化作用的Cl-、Br-、F-等卤素离子作用下，极易受到破坏。
这也就是虽经酸洗钝化处理的奥氏体不锈钢压力容器在进行水压试验后若不能将水渍除干净，但应控制水的Cl-含量不超过25ppm的原因之一。
另外并非任何金属的氧化膜都可视作钝化膜，如碳钢在高温氧化后形成的氧化膜由于不能满足牢固地附在金属表面的要求而不能充作钝化膜。
对于奥氏体不锈钢一般采用氧化性强的以硝酸为主剂的溶液来进行处理，为确保钝化处理的效果，在钝化前先对被钝化表面进行酸洗处理。
整个处理过程就称为酸洗钝化处理，筒称酸洗钝化。
2酸洗液、钝化液及酸洗膏可登陆中国化工大全网查找。
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3酸洗钝化处理的常规工艺过程：为确保酸洗钝化质量，酸洗钝化首先需考虑采用酸洗钝化液浸泡的方式，在不便于采用液体浸泡的情况下，才考虑用涂刷酸洗钝化膏的方式，但不宜使用涂刷酸洗钝化液的方式。
当采用酸洗钝化液浸泡的方式时，需定期对浸泡液进行测试和化验。
酸洗钝化的常规工艺过程如下：→酸洗→冲洗→钝化（池洗）→预处理→→酸洗钝化（二合一）液（池洗）→冲洗→后处理→酸洗钝化（二合一）膏（池洗）→去除焊缝及母材表面的飞溅、焊药、灰尘等。
不锈钢表面的防腐蚀--钝化
不锈钢的抗腐蚀性能主要由于表面覆盖着一层极薄的（约1nm)致密的钝化膜，这层膜把腐蚀介质隔离，是不锈钢防护的基本屏障。
不锈钢钝化具有动态特征，不应看作腐蚀完全停止，而是形成扩散的阻挡层，使阳极反应大大降低。
通常在有还原剂（如氯离子）情况下倾向于破坏膜，而在氧化剂（如空气）存在时能保持或修复膜。
不锈钢工件放置于空气中会形成氧化膜，但这种膜的保护性不够完善。
通常先要进行彻底清洗，包括碱洗和酸洗，再用氧化剂钝化，才能保征钝化膜的完整性与稳定性。
酸洗的目的之一是为钝化处理创造条件，保证形成优质的钝化膜。
因为通过酸洗使不锈钢表面平均有10um厚一层表面被腐蚀掉，酸液的化学活性使得缺陷部位的溶解率比表面上其它部位高，因此酸洗可使整个表面趋于均匀平衡，一些原来容易造成腐蚀的隐患被清除掉了。
但更重要的是，通过酸洗钝化，使铁与铁的氧化物比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在不锈钢表面富集，这种富铬钝化膜的电位可达＋1.0V(SCE),接近贵金属的电位，提高了抗腐蚀的稳定性。
不同的钝化处理也会影响膜的成份与结构，从而影响不锈性，如通过电化学改性处理，可使钝化膜具有多层结构，在阻挡层形成CrO3或Cr2O3，或形成玻璃态的氧化膜，使不锈钢发挥最大的耐腐蚀性。
1．不锈钢酸洗钝化的必要性:奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性能，抗高温氧化性能，较好的低温性能及优良的机械与加上r生能。
因此广泛用于化工、石油、动力、核工程、航天航空、海洋、医药、轻工、纺织等部门。
其主要目的在于防腐防锈。
不锈钢的耐腐蚀主要依靠表面钝化膜，如果膜不完整或有缺陷，不锈钢仍会被腐蚀。
工程上通常进行酸洗钝化处理，使不锈钢的耐蚀潜力发挥得更大。
在不锈钢设备与部件在成形、组装、焊接、焊缝检查(如探伤、耐压试验)及施工标记等过程中带来表面油污、铁锈、非金属脏物、低熔点金属污染物、油漆、焊渣与飞溅物等，这些物质影响了不锈钢设备与部件表面质量，破坏了其表面的氧化膜，降低了钢的抗全面腐蚀性能和抗局部腐蚀性能(包括点蚀、缝隙腐蚀)，甚至会导致应力腐蚀破裂。
表面处理基本知识
外表处理根本学问V2 筒状砂带工件V1移开工作台前言用物理或化学方法来转变工件外表的状态，通过去除或添加肯定的材料对工件外表进展肯定的处理，从而获得所需要的一些外表的性能，如除油，防锈，装饰，抗氧化等等统称外表处理。
由于外表处理种类较多且受篇幅限制，仅对以下几种我司常见的外表处理作根本介绍。
第一章 拉丝拉丝是一种砂带磨削加工，通过砂带对金属外表进展磨削加工，以去除金属外表缺陷,并形成具有肯定粗糙度，纹路均匀的装饰外表。
工作原理见以下图：从上图可以看出，当工作台面带开工件移动(速度为 V1)，同时砂纸也以肯定的速度(V2)在转动，但 V1 和 V2 速度不相等，存在有肯定的速度差。
砂纸与工作台之间的间隙预先已调整好， 当工件被送到工作台和砂纸之间。
砂纸与工件产生相对的运动，工件就被拉出沿运动方向的纹路。
一、加工范围参数：拉丝机有效拉丝最大宽度(指垂直于拉丝方向的外形尺寸)为 850mm 。
拉丝方向最小外形尺寸要大于 235mm 。
假设长度不够，则需要作拉丝治具。
治具使用标准：用两层板焊接起来，其中下层为 2.0mm 厚的平板，上层为套材料的治具，但板厚略小于所需拉丝材料的板厚。
拉丝机适用最小料厚：0.5mm 。
二、加工特性：砂纸有不同的型号规格﹐ 其主要参数指针为每平方英寸所包含的砂粒的数目﹐ 如180#,220#砂纸,数值越大﹐表示单位面积所含的砂粒越多﹐所形成的纹路也就越细越浅 ,反之, 砂纸的型号越小,砂粒越粗所形成的纹路也就越粗越深.因此在工程图面上必需注明砂纸型号.假设没有特别说明和要求﹐一般选用 220#砂纸。
拉丝具有方向性:工程图面上必需注明是直纹还横纹拉丝(用双箭头表示)拉丝工件的拉丝面不能有任何凸起局部 ,否则会将该凸起局部拉平.非拉丝面允许消灭凸起 ﹐但前题是在拉丝时能避开此凸起或者做治具将工件垫起。
由于拉丝也属于一种磨削式加工﹐工件外表有去除材料﹐所以一般状况下拉丝工艺应当优先于其它外表处理进展﹐拉丝后再作电镀,氧化﹐烤漆等处理。
常见的表面处理
常见的表面处理1磷酸盐皮膜处理用酸式磷酸盐处理金属零件时,在其表面上得到磷酸盐覆盖层,称为磷化. 磷化膜具有耐磨性并可降低磨擦系数还可以提高电绝缘性能.1.1 目的: 防止金属腐蚀.1.2磷化过程中产生的缺陷及原因缺陷状态产生原因金属表面无磷化膜表面不变或发黑油锈去除不干净磷化膜上起白霜磷化膜上覆盖一层均匀细致的白色粉末氧化剂过量温度高磷化膜上有斑点发花,色泽不均匀磷酸盐溶液变成酱油色前处理除油不良表面锈和氧化膜未除凈磷化膜耐腐蚀性差或泛黄表面呈铁锈的黄色表面有残酸xx磷化处理工艺要求:磷化膜颜色应是灰色至浅深灰色.膜层必须连续,均匀,结晶细致,无疏松膜严重挂灰划伤白点手印锈斑1.3金属钝化金属表面的钝化就是用化学方法,使金属表面形成一种钝化膜,这种钝化膜在一般大气中能耐腐蚀以防金属在防腐施工前生锈,这种改善金属表面的办法称为钝化. (铝材的钝化前一般采用化学氧化)常用钝化剂:硝酸盐, 亚硝酸盐,铬酸盐,重铬酸盐等.1.4缺陷:磷酸盐处理对零件的本身影响不大,但对普通材质的五金零件具有腐蚀作用,因此必须考虑五金零件的铆合工艺安排.2氧化作用:一般用来提高零件表面的抗蚀能力,并得到美丽的外观,如五金零件,弹簧,铝材等的氧化发黑.(对零件尺寸及精度无显着影响)铝材阳极氧化: 能显着提高铝及其合金制品的耐蚀性,耐磨性,同时吸附涂料与色料的能力也很强3喷砂处理3.1干式喷砂处理:利用压缩气体或高速旋转的叶轮,将磨料加速冲墼基体表面,去除油污,锈及残留物,使基体表面清洁,粗化,还能使表面产生内应力,对提高疲劳强度有利.3.2 砂粒的种类及主要成分:种类激冷钢砂纯氧化铝金刚砂标准砂主要成分Fe Al2O3 铁石英石英注: 非喷涂区涂刷防粘涂料,以便喷涂完毕后,此位置的涂层能够迅速去除.4拉丝处理4.1拉丝的工艺处理:(1) 不同型号的砂纸所形成的纹路也不一样,砂纸的型号越大,砂粒越细所形成的纹路也就越浅,反之,砂纸的型号越小,砂粒越粗所形成的纹路也就越深.因此在工程图面上必须注明砂纸型号.(2) 拉丝具有方向性:工程图面上必须注明是直纹还横纹拉丝(用双箭头表示).(3) 拉丝工件的拉丝面不能有任何凸起部分,否则会将该凸起部分拉平.。
不锈钢酸洗钝化的方法与工艺
不锈钢酸洗钝化的方法与工艺1．1酸洗钝化处理方法不锈钢设备与零部件酸洗钝化处理根据操作不同有多种方法。
浸渍法用于可放入酸洗槽或钝化槽的零部件，但不适于大设备酸洗液可较长时间使用，生产效率较高、成本低；大容积设备充满酸液浸渍耗液太大。
涂刷法适用于大型设备内处表面及局部处理物工操作、劳动条件差、酸液无法回收。
膏剂法用于安装或检修现场，尤其用于焊接部处理手工操作、劳动条件差、生产成本高。
喷淋法用于安装现场，大型容器内壁用液量低、费用少、速度快，但需配置喷枪及循环系统。
循环法用于大型设备，如换热器、管壳处理施工方便，酸液可回用，需配管与泵连接循环系统。
电化学法既可用于零部件，又可用电刷法对现场设备表面处理，技术较复杂，需直流电源或恒电位仪。
1．2酸洗钝化处理配方举例1．2．1一般处理根据ASTMA380—1999，仅以300系列不锈钢为例，(1)酸洗药剂HNO3 6％～25％+HF 0.5％～8％(体积分数)；温度21～60℃；时间按需要；或药剂柠檬酸铵5％～10％(质量分数)；温度49～71℃；时间10～60min。
(2)钝化药剂HNO3 20％～50％(体积分数)；温度49～71℃；时间10～30min；或温度2l～38℃；时间30～60min；或药剂HNO3 20％～50％+Na2Cr207H202 2％～ 6％(质量分数)；温度49～54℃；时间 15～30min；或温度21～38℃；时间30～60min。
(3)除鳞酸洗药剂H2SO4 8％～11％(体积分数)；温度66～82℃；6 时间5～45min；及药剂HNO3 6％～25％+HF 0.5％～8％(体积分数)；温度21～60℃；或HNO3 15％～25％+HF l％—8％(体积分数)。
1．2．2膏剂法处理(1)以广州石化尿素不锈钢新设备内表面焊缝及母材钝化和维修表面打磨焊缝的局部钝化为例，酸洗膏：25％HNO~+4％HF+7l％冷凝水(体积分数)与 BaSO，调至糊状。
五金产品常见表面处理
第一章电镀工艺电镀原理电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺。
电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。
为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。
从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。
电镀作用镀金作用加强导电能力、提高表面稳定度（防氧化）、装饰。
镀银作用镀银最大的作用是利用镀层防止腐蚀，增加导电率、反光性和美观。
广泛应用于电器、仪器、仪表和照明用具等制造工业。
镀钛作用镀钛是用化学方法使钛金属附着在别的物体表面上，形成的钛镀层具有极好的抗蚀性，可用于保护被镀物体，提高表面耐磨性。
镀钛颜色有金色，黄铜色，玫瑰金色，银白色，黑色，古铜色，紫铜色，蓝色等氮化钛HV2300-2700左右镀钛产品图镀锌作用锌在干燥的空气中几乎不发生变化。
在潮湿的空气中，锌表面会生成致密的碱式碳酸锌膜。
起到美观、防锈作用。
镀白锌镀蓝锌镀黑锌镀五彩锌镀锡及其合金是一种可焊性良好并具有一定耐蚀能力的涂层，电子元件、印制线路板中广泛应用。
提高焊接性能。
常用的有镀雾锡跟镀亮锡镀镍电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。
镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性.第二章烤漆跟喷粉液体烤漆树脂型合成涂料与溶剂混合后施工，以压缩空气或者静电雾化后附着产品，溶剂蒸发或者相互反应后形成固化膜。
优点，光泽好，可以精细化作业。
材料利用率低。
颜色范围广。
粉末喷涂是用喷粉设备(静电喷塑机)把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层;粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层;粉末喷涂的喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺，成本也在同效果的喷漆之下。
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钝化参数
(1) 钝化电流密度，i致 (ipp)
ipp 表示腐蚀体系钝化的难易程度， ipp愈小体系愈容易钝化。
(2) 钝化电位，Epp
阳极极化时，必须使极化电位超过 Epp才能使金属钝化，Epp愈负，表明 体系愈容易钝化。 Ep 活化电位
(3) 维钝电流密度，i维 (ip)
i 维 对应于金属钝化后的腐蚀速度。 所以i 维 愈小，钝化膜保护性能愈好。
应该注意的几个问题
1. 不能简单地把钝性的增加和电位的朝正值方向的移 动直接联系起来，如硬铝在盐酸中的电位比铝正， 但耐腐蚀性差。 不能简单把金属钝化看作是金属的腐蚀速度的降低， 因为阴极过程的被阻同样可以减慢腐蚀速度。如汞 齐化的工业锌。 腐蚀的阻化剂并不都是钝化剂，只有阻化阳极过程 进行的阻化剂才是钝化剂。
*含铬量12%(重量)以上的铁铬合金常称为不锈钢。
(2) 钝化剂
钝化剂——能使金属钝化的介质。
•氧化性介质
— 硝酸、浓硫酸、硝酸银、重铬酸钾、高锰酸钾 • 非氧化性介质
— Mo、Nb在盐酸中
— Mg 在氢氟酸中 — Hg、Ag在含Cl-溶液中
— Ni在醋酸、草酸、柠檬酸中
• 各种金属在不同介质中钝化的临界浓度不同
在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流 或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼地溶解着 的金属表面状态会发生某种突变，同时金属的溶解速 度急速下降，这种表面状态的突变过程叫做钝化。 金属钝化的两个必要标志： —腐蚀速度大幅度下降 —电位强烈正移
二者缺一不可。
金属钝化的特征
(1) 金属的电极电位朝正值方向移动；
如下图中直线1所示，阴极极化曲线与阳极极化曲线只有一个交点，相交于 点A。
在该种情况下，通常是氧化剂的氧化性较弱 如：Fe在稀酸中的腐蚀
Ti 在不含空气的稀盐酸和稀硫酸的腐蚀
（2）两条极化曲线有三个交点
如下图中直线2所示，阴极极化曲线与阳极极化曲线出现三个交点B, C和D ，分别在活性溶解区，钝化过渡区和钝化区。在自然腐蚀状态，金属可能发 生活性溶解腐蚀，也可能钝化。 金属处于B点，活化区，不钝化， 以活化电流腐蚀； 金属处于C点，过渡区，不稳定； 金属处于D点，钝化区，以维钝电 流腐蚀。 这种情况通常是氧化剂的氧化性较 弱或氧化剂浓度不高 如 不锈钢在含氧（钝化）和脱氧（ 不钝化）的硫酸溶液中腐蚀
高Cr合金在硫酸或盐酸中的腐蚀
（4）交点在过钝化区
如下图中直线4所示，阴极极化曲线与阳极极化曲线只有一个交点， 相交于点F。
这种情况通常是，去极化剂是特别强的氧化 剂，金属因发生过钝化而遭到强烈的腐蚀。
如，不锈钢在发烟硝酸中的腐蚀。
金属的自钝化
5.2 金属的自钝化
——由于腐蚀介质中氧化剂的作用而促使金属钝化 自钝化条件 ——氧化剂的氧化还原平衡电位 要远高于金属的阳极致钝电位， 即 Ec>Epp ——氧化剂阴极反应的电流密度 必须大于金属致钝电流密度
(3)温度 温度升高时钝化变得困难，降低温度有利于钝化的发生。 —化学吸附和氧化反应都是放热反应 —降低温度对吸附和氧化反应有利 (4)破坏金属的钝态因素
活性离子(特别是氯离子)和还原性气体(如氢) 非氧化性酸(如盐酸) 碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态) 阴极极化 机械磨损
关于活性氯离子对钝态的破坏作用
1区：铁的活性溶解区。（硫酸亚铁的产生和溶解过程）
2区和3区：属于钝化过渡区（氧化膜的形成和溶解） 4区：稳定钝化区
5区：过钝化区（氧的析出过程）
钝化体系的类型
腐蚀体系的稳定状态取决于真实阴极极化曲线和真实阳极极化曲 线的交点。由于两条极化曲线的相对位臵不同，体系可有四种类型。
（1）交点位于活性溶解区
对于每个电极体系都存在一个临界电流密度值I钝化
当I< I钝化时，金属可以长时间不钝化。
当I> I钝化时，金属产生电位突跃，开始钝化。
电流越大，钝化时间越短。 如果存在搅拌，钝化时间加长，甚至不钝化。
5.3 金属钝化的理论
两种理论的比较
相同点：在金属表面生成了一层极薄的膜，从而阻碍了金属的溶解。 不同点：吸附理论认为，形成单分子层的二维膜导致钝化。 (1) 两种理论各有优点，都能解释许多实验事实， 但不能解释所 有的实验事实。 (2) 两种理论的差异涉及到钝化的定义和成相膜，吸附膜的定义， 许多实验事实与所用体系、实验方法、试验条件有关。 (3) 尽管成相膜理论和吸附理论对金属钝化原因的看法不同，但有 两点是很重要的 *已钝化的金属表面确实存在成相的固体产物膜，多数是氧化物膜。 *氧原子在金属表面的吸附可能是钝化过程的第一步骤。
(2) 增加溶液的氧化性。如加入强氧 化剂(铬酸盐，硝酸盐，亚硝酸 盐等)、通氧或增大溶解氧浓度。
阳极保护
用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防 护技术叫做阳极保护。
阳极保护的适用条件是:
(1) 具有活态—钝态转变 (2) 阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内
外加阳极电流对钝态的影响
(4) 钝化区电位范围
钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态 愈稳定。
金属钝化过程的阳极极化曲线
在实际测试中，由于阳极反应造成电极表面状态随时 间不断变化，很难得到稳定的电压或电流值，特别是在钝 化和活化交叉在一起时，电流或电压通常会出现震荡。 另外，极化曲线的形状和线 (根据R.Olivier)
（ a ） 阴 离 子 迁 移 为 主
去阴极 金属 氧化膜 电解质溶液
M
Mn+
O2-
2OHH2O
去阴极
（ b
金属 氧化膜 电解质溶液
M
M n+
O2-
2OHH2O
） 金 属 离 子 迁 移 为 主
表 面 氧 化 膜 生 长 机 理
影响钝化的因素
(1) 金属材料
各种金属钝化的难易程度和钝态稳定性有很大不同。 ——钝化趋势： Ti、 Al 、Cr 、 Mo、 Fe、 Mn 、Zn、 Pb、 Cu
2.
3.
钝化体系的极化曲线
•采用恒电流方法测得的阳极极化曲线 •采用恒电位方法测得的阳极极化曲线
*由于阳极过程动力学规律要比阴极过程更复杂。所以 只有采用恒电位法才能测得完整的钝化特征曲线。
钝化金属典型的阳极极化曲线
（1）AB段，称为活性溶解区 阳极反应式 如 Fe Fe2+ + 2e （2）BC段，称为钝化过渡区 阳极反应式 如 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ + 8e （3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化 区 阳极反应式如 2Fe + 3H2O Fe2O3 + 6H+ + 6e （4）DE段，称为过钝化区 阳极反应式如 4OH- O2 + 2H2O + 4e 或者钝化膜溶解
(2) 腐蚀速度明显降低； (3) 钝化只发生在金属表面； (4) 金属钝化以后，既使外界条件改变了，也可能在相当程 度上保持钝态。
钝化的分类
化学钝化：金属与钝化剂自然作用而产生（如：Cr, Al, Ti等金属在含氧溶液中）又称为自钝化。
电化学钝化（阳极钝化）：外电流使金属阳极极化， 使其溶解速度大幅降低，并能保持高度的稳定性。 **阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。
在含Cl- 的溶液中，金属钝化膜可能局部被破坏，而导致发生孔蚀。
想一想
1. 从阳极极化曲线可获得何特征电位、特征电流，其物理 意义何在？
2. 自钝化条件有哪些，如何实现金属的自钝化？
材料腐蚀与防护
贵州大学材料与冶金学院
第五章
金属的钝化
5.1 金属的钝化
5.2 金属的自钝化 5.3 金属钝化的理论
5.1 金属的钝化
钝化现象早在18世纪30年代即被发现，自此得 到广泛的研究。
钝化现象
通常，电极电位愈正，金
属溶解速度愈大。而实际 中，常有电位超过一定数 值后，电流突然减少，这 种反常现象称为钝化现象。
——Ti、 Al 、Cr 能在空气中或很多含氧介质中钝化，一般称为自钝化金属。
合金化
将钝化性能很强的金属加入到钝化性能较弱的金属(如铁)中，组成固溶体合金。
加入量对合金钝化性能的影响符合Tamman定律(又称n/8定律)，即只有当铬的含 量达到11.75%(重量)或原子分数1/8，铁铬合金的钝化能力才能大大提高。
即 ic>ipp
•金属自钝化能力 Ti、Al、Cr、Mg、Ni、Fe、Mn、Zn、Cu 强 弱
氧化剂浓度对自钝化的影响
金属钝化反应的发生，除了与氧化剂的氧化性强弱有关外，还与氧化 剂的浓度有关。氧化剂存在临界钝化浓度。
对于非钝化金属: 除氧减轻腐蚀
对于易钝化金属: 除氧不当,可能使不锈钢、钛等金属上钝化膜破坏后 得不到修复，增加腐蚀
机械钝化：在一定环境下，金属表面上沉积出一层较厚 的，但不同程度的疏松的盐层，实际上起了机械隔离 反应物的作用。
研究钝化现象的意义 *
金属的钝化现象具有极大的重要性。提高金属材 料的钝化性能，促使金属材料在使用环境中钝化，是 腐蚀控制的最有效途径之一。
例如： 1.通常钢铁采用浓硝酸，亚硝酸钠，重铬酸钾等溶液进行钝 化处理 2.在铁中加入易钝化的金属组分（Cr, Ni, Mo, Ti等），使 其在含氧酸中易于钝化。 3.而在碱性溶液中，通常将铁镍等金属作为不溶性阳极，也 是由于它们在碱性介质中易于钝化。
•金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”
•金属在介质中强烈溶解的性质叫做“活性” •活态向钝态的转变叫做钝化 •能够使金属发生钝化的物质被称为钝化剂 钝化现象发生通常与氧化介质有关 有时在非氧化性介质中也可以发生钝化
—镁在氢氟酸中
—钼和铌在盐酸中 —汞和银在氯离子作用下等。
金属钝化的定义
（3）交点在稳定钝化区