金属腐蚀与防护 第6章 金属的钝化
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精品课件
• 阳极钝化
某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化， 但通入外加阳极极化电流时能够使金属钝 化(电位强烈正移，腐蚀速度大降低)。这 称为阳极钝化，或电化学钝化。 金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化 则叫做化学钝化 。 **阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。
精品课件
• 金属钝化的定义
在一定条件下，当金属的电位由于外加阳
精品课件
（1）交点位于活性溶解区
这种体系在自然腐蚀状态，金属发生活性溶解腐 蚀，只有阳极极化到钝化区内才能使金属钝化， 故称为阳极钝化体系，是阳极保护的适用对象。 （2）两条极化曲线有三个交点 两条极化曲线出现三个交点，分别在钝化区，钝 化过渡区和活性溶解区。在自然腐蚀状态，金属 可能发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。实测阳极 极化曲线上将出现一段阴极极化电流区。这种体 系也是阳极保护的适宜对象。
(1)致钝电流密度，i致 i致表示腐蚀体系钝化的难易程度，i致愈小体系愈
容易钝化。 (2)致钝化电位，Ep 阳极极化时，必须使极化电位超过Ep才能使金属 钝化，Ep愈负，表明体系愈容易钝化。
(3)维钝电流密度，i维 i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以i维愈小
，钝化膜的保护性能愈好。
精品课件
(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。 • 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
定 律)，即只有当铬的含量达到11.75%(重量)或原
子 分数1/8，铁铬合金的精钝品课化件 能力才能大大提高。
腐 蚀 速
10%HNO3 12
度
（ 毫
盐 10 酸 ，
克 厘
硫 酸
8
10%H2SO4
米
6
小
时
4
）
2
铁
铬
合
金
10%HCL 120
的
腐
100
蚀 速
度
80
与
铬
60
含
量
的
40
关
系
20
度
(25 ) / 2.
0 4 8 12 16 精2品0课件34 28 32 36 40
Fe
Cr （%）（根据村上佐藤）
*含铬量12%(重量)以上的铁铬合金常称为
不锈钢。
(2)环境
能使金属钝化的介质称为钝化剂。多数钝化剂都
是氧化性物质，如氧化性酸(硝酸，浓硫酸，铬酸 )
，氧化性酸的盐(硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重
铬酸盐等)，氧也是一种较强钝化剂。
化区内。
精品课件
• 钝化体系的真实阳极极化曲线
由于阴极极化曲线是单调变化的，由ia＝i+ ＋i－,可知真实阳极极化曲线和实测阳极
极化曲线应形状相似。真实阳极极化曲线可
以从实测阳极极化曲线推测作出来。
• 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
化曲线的相对位置不同，体系可有四种类型 。
０．２
电
流
０．１
密
度
０
(mA/cm2)
１．０
０．５
０ ０．１
０ ０．１ ０．０５
０ ０．０５
Fe
INH2SO4
Au 3NHCL
Zn 4NNaoh
Ni
INH2SO4
Cr
INH2SO4
几
种
金
属
的
阳
（ 根
极 钝
据 Ｆ
化
ｒ ｓ
曲
ｎ ｃ
线
ｋ
）
０
－０．１
０
１．精０品课件 ２．０
电位（Ｖ．ＳＨＥ）
Байду номын сангаас
• 钝化参数
精品课件
passivation
10000
5000 active
passiv
e
0
10
20
30
40
50
60
HNO3， %
工业纯铁（Armco）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系，温度25度
（根据To精m品a课w件ob）
• 钝化现象的实验规律
钝态的特征 （1）腐蚀速度大幅度下降。 （2）电位强烈正移。 （3）金属钝化以后，既使外界条件改变了
• 阳极钝化的阳极极化曲线
（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 8e
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ +
（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 4OH- O2 + 2H2O + 4e
精品课件
铁在10%硫酸中的阳极极化曲线
(根据R.Olivier)
电流密度i(mA/cm2)
(由a~d,电位增加速度减小)
800
600
400
E
B
200
A
-250 0 +250 (mv)
+500
C
D
+750 +精10品0课0件+1250 +1500 +1750 +2000 电位
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。这样，阳极溶解过程不再服从
塔菲尔方程式。发生了质变，而金属的溶
解速度则急速下降。这种表面状态的突变
过程叫做钝化。
**腐蚀速度大幅度下降和电位强烈正移是
金属钝化的两个必要标志，二者缺一不可
。
精品课件
2 钝化体系的极化曲线
，也可能在相当程度上保持钝态。 （4）钝化只是金属表面性质而非整体性质
的改变。
精品课件
• 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。钛、铬、钼、镍、铁属于易钝化金属，特别 是钛、铬、铝能在空气中和很多含氧介质中钝化 ，一般称为自钝化金属，其钝态稳定性也很高。 将钝化性能很强的金属(如铬)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
(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。
精品课件
(4) 金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝 化有利。 (5) 有许多因素能够破坏金属的钝态，使金 属活化。这些因素包括：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。
精品课件
（3）交点在稳定钝化区 金属钝化性能更强，或去极化剂氧化性能 更强。在钝化电位Ep，满足 ic Ep i p ，
第六章 金属的钝化
1. 钝化现象 • 研究钝化现象的意义 铁在浓硝酸中具有极低溶解速度的性质称为“钝 性”，相应地铁在稀硝酸中强烈溶解的性质叫做 “活性”，从活态向钝态的转变 叫做钝化。 *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。
• 阳极钝化
某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化， 但通入外加阳极极化电流时能够使金属钝 化(电位强烈正移，腐蚀速度大降低)。这 称为阳极钝化，或电化学钝化。 金属在介质中依靠自身的作用实现的钝化 则叫做化学钝化 。 **阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。
精品课件
• 金属钝化的定义
在一定条件下，当金属的电位由于外加阳
精品课件
（1）交点位于活性溶解区
这种体系在自然腐蚀状态，金属发生活性溶解腐 蚀，只有阳极极化到钝化区内才能使金属钝化， 故称为阳极钝化体系，是阳极保护的适用对象。 （2）两条极化曲线有三个交点 两条极化曲线出现三个交点，分别在钝化区，钝 化过渡区和活性溶解区。在自然腐蚀状态，金属 可能发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。实测阳极 极化曲线上将出现一段阴极极化电流区。这种体 系也是阳极保护的适宜对象。
(1)致钝电流密度，i致 i致表示腐蚀体系钝化的难易程度，i致愈小体系愈
容易钝化。 (2)致钝化电位，Ep 阳极极化时，必须使极化电位超过Ep才能使金属 钝化，Ep愈负，表明体系愈容易钝化。
(3)维钝电流密度，i维 i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以i维愈小
，钝化膜的保护性能愈好。
精品课件
(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。 • 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
定 律)，即只有当铬的含量达到11.75%(重量)或原
子 分数1/8，铁铬合金的精钝品课化件 能力才能大大提高。
腐 蚀 速
10%HNO3 12
度
（ 毫
盐 10 酸 ，
克 厘
硫 酸
8
10%H2SO4
米
6
小
时
4
）
2
铁
铬
合
金
10%HCL 120
的
腐
100
蚀 速
度
80
与
铬
60
含
量
的
40
关
系
20
度
(25 ) / 2.
0 4 8 12 16 精2品0课件34 28 32 36 40
Fe
Cr （%）（根据村上佐藤）
*含铬量12%(重量)以上的铁铬合金常称为
不锈钢。
(2)环境
能使金属钝化的介质称为钝化剂。多数钝化剂都
是氧化性物质，如氧化性酸(硝酸，浓硫酸，铬酸 )
，氧化性酸的盐(硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重
铬酸盐等)，氧也是一种较强钝化剂。
化区内。
精品课件
• 钝化体系的真实阳极极化曲线
由于阴极极化曲线是单调变化的，由ia＝i+ ＋i－,可知真实阳极极化曲线和实测阳极
极化曲线应形状相似。真实阳极极化曲线可
以从实测阳极极化曲线推测作出来。
• 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
化曲线的相对位置不同，体系可有四种类型 。
０．２
电
流
０．１
密
度
０
(mA/cm2)
１．０
０．５
０ ０．１
０ ０．１ ０．０５
０ ０．０５
Fe
INH2SO4
Au 3NHCL
Zn 4NNaoh
Ni
INH2SO4
Cr
INH2SO4
几
种
金
属
的
阳
（ 根
极 钝
据 Ｆ
化
ｒ ｓ
曲
ｎ ｃ
线
ｋ
）
０
－０．１
０
１．精０品课件 ２．０
电位（Ｖ．ＳＨＥ）
Байду номын сангаас
• 钝化参数
精品课件
passivation
10000
5000 active
passiv
e
0
10
20
30
40
50
60
HNO3， %
工业纯铁（Armco）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系，温度25度
（根据To精m品a课w件ob）
• 钝化现象的实验规律
钝态的特征 （1）腐蚀速度大幅度下降。 （2）电位强烈正移。 （3）金属钝化以后，既使外界条件改变了
• 阳极钝化的阳极极化曲线
（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 8e
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 8H+ +
（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 4OH- O2 + 2H2O + 4e
精品课件
铁在10%硫酸中的阳极极化曲线
(根据R.Olivier)
电流密度i(mA/cm2)
(由a~d,电位增加速度减小)
800
600
400
E
B
200
A
-250 0 +250 (mv)
+500
C
D
+750 +精10品0课0件+1250 +1500 +1750 +2000 电位
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。这样，阳极溶解过程不再服从
塔菲尔方程式。发生了质变，而金属的溶
解速度则急速下降。这种表面状态的突变
过程叫做钝化。
**腐蚀速度大幅度下降和电位强烈正移是
金属钝化的两个必要标志，二者缺一不可
。
精品课件
2 钝化体系的极化曲线
，也可能在相当程度上保持钝态。 （4）钝化只是金属表面性质而非整体性质
的改变。
精品课件
• 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。钛、铬、钼、镍、铁属于易钝化金属，特别 是钛、铬、铝能在空气中和很多含氧介质中钝化 ，一般称为自钝化金属，其钝态稳定性也很高。 将钝化性能很强的金属(如铬)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
(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。
精品课件
(4) 金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝 化有利。 (5) 有许多因素能够破坏金属的钝态，使金 属活化。这些因素包括：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。
精品课件
（3）交点在稳定钝化区 金属钝化性能更强，或去极化剂氧化性能 更强。在钝化电位Ep，满足 ic Ep i p ，
第六章 金属的钝化
1. 钝化现象 • 研究钝化现象的意义 铁在浓硝酸中具有极低溶解速度的性质称为“钝 性”，相应地铁在稀硝酸中强烈溶解的性质叫做 “活性”，从活态向钝态的转变 叫做钝化。 *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。