揭开金属钝化的神秘面纱
金属钝化原理
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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
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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。
《金属钝化》PPT课件
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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。
金属钝化原理
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金属钝化原理一、引言金属钝化是指通过一系列化学反应,在金属表面形成一层致密的氧化膜或其他化学膜,以防止金属继续被氧化或腐蚀的过程。
金属钝化技术广泛应用于各个领域,如航空航天、汽车制造、建筑等。
本文将对金属钝化的原理进行详细探讨。
二、金属腐蚀的原因金属在大气中容易发生氧化反应,形成氧化物,这就是我们常说的金属腐蚀。
金属腐蚀的主要原因有以下几个方面:1. 氧气的存在:金属与氧气反应,形成金属氧化物;2. 水分的存在:水分中的氧气与金属反应,形成金属氢氧化物;3. 酸碱介质的存在:酸性或碱性介质中,金属与酸碱反应,形成金属盐或金属氢氧化物。
三、金属钝化的原理金属钝化主要通过以下几种方式实现:1. 形成氧化膜:金属表面与氧气反应,形成致密的氧化膜,阻隔金属与外界环境的接触,从而防止金属继续被氧化腐蚀。
常见的金属钝化方法有氧化铝钝化、氧化铬钝化等。
2. 形成化学膜:通过金属表面与特定介质中的某些成分发生化学反应,形成一层致密的化学膜。
这种化学膜能够隔离金属与外界环境的接触,起到防腐蚀的作用。
常见的金属钝化方法有磷化、铬酸盐钝化等。
3. 电化学钝化:通过电化学方法,在金属表面形成一层致密的氧化膜或其他化学膜。
这种氧化膜或化学膜能够提高金属的耐腐蚀性能。
常见的金属钝化方法有阳极氧化、阳极磷化等。
四、金属钝化的应用金属钝化技术在各个领域都有广泛的应用,以下是几个典型的应用案例:1. 航空航天领域:航空发动机的叶片、涡轮盘等金属部件在高温、高压、腐蚀性气体的环境下工作,需要具备良好的耐腐蚀性能。
金属钝化技术能够为这些金属部件提供有效的保护。
2. 汽车制造领域:汽车零部件如车身、发动机、底盘等也需要具备良好的耐腐蚀性能,以延长使用寿命。
金属钝化技术能够为这些金属部件提供可靠的防护。
3. 建筑领域:钢结构、铝合金等金属材料在建筑中广泛应用,但容易受到大气中的氧气、水分等腐蚀因素的影响。
金属钝化技术能够提高这些金属材料的耐候性和耐腐蚀性。
金属钝化原理
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金属钝化原理金属钝化是指通过一系列化学方法,使金属表面形成一层保护膜,从而减缓或阻止金属的进一步腐蚀。
金属钝化的原理主要是利用金属表面生成一层不易溶解的化合物或氧化物,从而隔绝金属与外界介质的接触,达到延缓金属腐蚀的目的。
金属钝化的原理主要有以下几种:1. 阴极保护原理,金属钝化的一种常见方法是通过在金属表面形成一层保护膜,使金属成为阴极,从而减缓其与外界介质的电化学反应。
这种方法通常使用电化学方法,如电镀、阳极氧化等,通过在金属表面形成一层不易溶解的化合物或氧化物,从而减缓金属的腐蚀速度。
2. 形成不溶性化合物,金属钝化的另一种原理是通过在金属表面形成一层不易溶解的化合物,从而隔绝金属与外界介质的接触。
这种方法通常使用化学方法,如酸洗、磷化等,通过在金属表面形成一层不易溶解的化合物,如氧化物、硫化物等,从而减缓金属的腐蚀速度。
3. 形成致密氧化膜,金属钝化的另一种原理是通过在金属表面形成一层致密的氧化膜,从而隔绝金属与外界介质的接触。
这种方法通常使用氧化方法,如热浸镀锌、热浸铝等,通过在金属表面形成一层致密的氧化膜,从而减缓金属的腐蚀速度。
4. 添加缓蚀剂,金属钝化的另一种原理是通过在金属表面添加缓蚀剂,从而减缓金属与外界介质的化学反应。
这种方法通常使用化学方法,如添加有机物、缓蚀剂等,通过在金属表面形成一层保护膜,从而减缓金属的腐蚀速度。
总的来说,金属钝化的原理是通过在金属表面形成一层保护膜,从而隔绝金属与外界介质的接触,达到延缓金属腐蚀的目的。
不同的金属钝化方法有着不同的原理,但都是为了保护金属免受腐蚀的侵害。
在实际应用中,选择合适的金属钝化方法,可以有效延长金属的使用寿命,减少资源浪费,对于工业生产和日常生活都具有重要意义。
304不锈钢钝化工艺
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304不锈钢钝化工艺《304不锈钢钝化工艺:我的奇妙发现之旅》嘿,今天咱来唠唠304不锈钢钝化工艺这事儿。
你可别觉得这是个特枯燥、特高大上的玩意儿,这里面可有着不少有趣的故事呢。
话说我第一次接触到304不锈钢钝化工艺,那完全是误打误撞。
我在一个小工厂里晃悠,看到一堆亮闪闪的304不锈钢制品堆在角落里,那些不锈钢制品的表面看起来就像镜子一样光滑,在灯光下反射出冷冷的光。
当时我就想啊,这玩意儿这么亮,肯定是弄好了就直接能用了呗。
然后我就看到一个老师傅,他穿着那种沾满油渍的工作服,手上也黑乎乎的,可眼神特别专注。
他把那些不锈钢制品搬到一个大池子旁边。
那个池子啊,看起来就像一个巨大的浴缸,但是里面装的可不是泡澡用的热水,而是一种神秘的液体。
这液体的颜色有点像淡淡的蓝色,但是又不是纯粹的蓝色,透着一种说不出的浑浊感。
我好奇得不行,就凑过去问老师傅:“师傅,这是啥呀?”老师傅瞅了我一眼,操着一口浓重的方言说:“这是钝化液,专门给这不锈钢钝化的。
”我当时心里就犯嘀咕了,啥叫钝化啊?这时候老师傅就开始动手了。
他小心翼翼地把那些不锈钢制品一个一个地放进钝化液里,就像把自己的宝贝放进宝箱一样。
放进去的时候,我就听到一阵轻微的“滋滋”声,就像小虫子在咬东西一样。
我眼睛瞪得大大的,好奇地看着那些不锈钢制品在钝化液里泡着。
随着时间的推移,我发现不锈钢制品表面好像有了一些细微的变化。
原本那镜子一样光滑的表面,开始有点雾蒙蒙的感觉了,就好像起了一层薄薄的雾。
我指着那些不锈钢制品对老师傅说:“师傅,这表面咋好像变模糊了呢?”老师傅笑了笑说:“这就对喽,这就是钝化的过程,在表面形成一层保护膜呢。
”我就这么蹲在池子旁边,眼睛一眨不眨地看着。
过了好一会儿,老师傅看了看表,然后开始把那些不锈钢制品从钝化液里拿出来。
拿出来的时候,那些制品表面还挂着一些钝化液的小液滴,就像刚从水里捞出来的一样。
不过和刚放进去的时候不一样,现在这些制品的表面不再是那种刺眼的光亮,而是一种柔和的光泽,就像被岁月磨平了棱角一样。
金属钝化原理
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金属钝化原理
金属钝化是一种通过化学方法将金属表面形成一层保护膜,以防止金属腐蚀的
技术。
金属钝化的原理主要是利用金属表面形成一层致密的氧化物或者其他化合物膜,从而隔绝金属与外界环境的直接接触,达到防止金属腐蚀的目的。
金属钝化技术在工业生产和日常生活中有着广泛的应用,下面将详细介绍金属钝化的原理及其应用。
金属钝化的原理主要有以下几种:
1. 阻隔原理,金属表面形成一层致密的氧化膜或者其他化合物膜,使得金属与
外界环境隔绝开来,防止金属腐蚀的发生。
2. 电化学原理,金属表面形成一层电化学稳定的膜,使得金属处于一个稳定的
电化学状态,从而减少金属的电化学腐蚀。
3. 吸附原理,金属表面形成一层吸附膜,可以吸附一些有害物质,防止其对金
属的腐蚀。
金属钝化技术的应用范围非常广泛,主要包括以下几个方面:
1. 金属腐蚀防护,金属钝化技术可以有效防止金属在潮湿、酸碱环境中的腐蚀,延长金属的使用寿命。
2. 电化学工业,金属钝化技术在电镀、电解等电化学工艺中有着重要的应用,
可以提高金属的耐蚀性和导电性能。
3. 冶金工业,金属钝化技术在冶金工业中可以用于金属的保护和表面处理,提
高金属的耐磨性和耐蚀性。
4. 化工工业,金属钝化技术在化工工业中可以用于管道、容器等设备的防腐蚀
处理,保证设备的安全运行。
5. 日常生活,金属钝化技术在日常生活中也有着广泛的应用,比如厨具、家具等金属制品的防腐蚀处理。
总之,金属钝化技术是一种非常重要的防腐蚀技术,可以有效延长金属的使用寿命,保护设备的安全运行。
随着科学技术的不断发展,金属钝化技术也在不断创新和完善,将会有更广泛的应用前景。
高中化学复习知识点铝的钝化

高中化学复习知识点铝的钝化一、综述铝的钝化是我们高中化学中一个非常有趣且重要的知识点,说起铝大家可能都很熟悉,毕竟日常生活中铝制品无处不在。
而铝的钝化,更是让铝制品在生活中有了更广泛的应用。
什么是铝的钝化呢?简单来说就是铝在遇到某些物质时,表面会形成一种保护层,就像给铝穿上一层“防护衣”,让它变得更“坚强”。
这种变化让铝制品更耐磨损、耐腐蚀。
今天我们就一起来复习一下关于铝的钝化的知识点,探索这一神奇现象的奥秘。
1. 铝的重要性和应用概述铝作为一种金属元素,在我们的生活中无处不在,可以说是现代工业的重要支柱之一。
它的身影出现在我们日常生活的方方面面,比如食品包装、交通工具、建筑物等等。
甚至在我们身体内,铝也发挥着一定的作用。
首先铝的轻盈和耐用的特性让它成为了制造交通工具的理想材料。
汽车、火车、飞机,甚至是自行车,都有铝的参与。
它让交通工具变得更轻,更节能更环保。
其次铝在建筑业中也有广泛的应用,无论是高楼大厦、桥梁、还是雕塑,都能看到铝的身影。
它的抗腐蚀性能让它成为室外建筑的首选材料。
此外铝还在电力、通信、航空航天等领域发挥着巨大的作用。
比如说电线电缆的主要材料就有铝的存在,它在电力传输中扮演着重要的角色。
而在通信领域,铝的导电性使得它在通信设备的制造中不可或缺。
在航空航天领域,铝的轻盈和坚固让它成为了制造飞机和航天器的重要材料。
不仅如此铝还在我们的日常生活中扮演着重要的角色,比如食品包装、厨具、炊具等等都有铝的存在。
甚至在我们烹饪的过程中,铝也能帮助我们更好地保存食物,让食物更加美味。
可以说铝是我们生活中不可或缺的一部分,但是尽管铝在我们生活中有着广泛的应用,但在某些特定条件下,它也可能带来一些问题和挑战,比如钝化现象。
接下来我们就来详细了解一下铝的钝化是怎么回事。
2. 钝化的概念及其在工程领域的重要性接下来我们详细说说钝化这个概念,以及它在工程领域的重要性。
说起钝化简单来说,就是铝在遇到某些物质时,表面能够形成一层保护层,就像是给铝穿上一层“防护衣”。
铝的钝化原理
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铝的钝化原理铝是一种常见的金属材料,具有轻质、导电性好、耐腐蚀等优点,因此在工业生产和日常生活中被广泛应用。
然而,铝也具有一定的活性,容易与空气中的氧气和水发生化学反应,导致铝的表面产生氧化膜,影响其使用性能。
为了解决这一问题,人们常常采用钝化处理来改善铝的表面性能,延长其使用寿命。
那么,铝的钝化原理是什么呢?铝的钝化是指在铝表面形成一层致密、均匀的氧化膜,以减缓铝与外界环境的化学反应,提高其耐腐蚀性和机械性能。
铝的钝化过程主要是通过阳极氧化、化学氧化、阳极电化学氧化等方法来实现的。
其中,阳极氧化是最常见的一种方法。
在阳极氧化过程中,铝制品作为阳极,通过电解在氧化性电解液中进行氧化反应,生成氧化膜。
首先,铝制品表面的氧化物被电解液溶解,然后在阳极表面发生氧化还原反应,生成氧化膜。
这一氧化膜具有致密的结构,能够有效阻隔外界氧气和水分子的侵蚀,保护铝制品不受腐蚀。
除了阳极氧化外,化学氧化也是一种常用的铝钝化方法。
化学氧化是利用化学药剂在铝表面形成氧化膜,提高铝的耐蚀性。
这种方法操作简单,成本低廉,但是生成的氧化膜厚度较薄,耐腐蚀性能不如阳极氧化。
此外,阳极电化学氧化也是一种常用的铝钝化方法。
通过在电解液中进行电化学氧化反应,使得铝表面生成致密的氧化膜,提高铝的耐蚀性和机械性能。
这种方法操作简单,能够在较短的时间内形成均匀的氧化膜,但是需要配合专用的设备和电解液,成本较高。
总的来说,铝的钝化原理是利用氧化膜来隔离外界氧气和水分子,减缓铝与外界环境的化学反应,提高其耐腐蚀性和机械性能。
目前,阳极氧化、化学氧化、阳极电化学氧化等方法都是常用的铝钝化方法,具有各自的优缺点,可以根据具体的使用要求来选择适合的方法。
铝的钝化处理对于提高铝制品的使用寿命和性能具有重要意义,也为铝制品的广泛应用提供了保障。
金属的钝化反应
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金属的钝化反应
哎呀,今天老师讲了一件很神奇的事儿,就是金属的钝化反应!老师说,金属有时候会变得“懒懒的”,什么都不想做,这就叫钝化反应。
比如说,铁铁铁有时候会被氧气包围,慢慢地变成一层黑乎乎的东西,哇,那就变成生锈啦!
我就想象了一下,金属像一个小宝宝,原本很活泼,可是有时候它遇到空气,咕噜咕噜一转身,变得有点不想动啦。
老师还说,钝化反应就像是金属穿了一层“保护衣”,这层衣服让它不容易再生锈啦,好神奇对不对!
我还试着拿一个铁钉子去玩,哇哇哇!原来铁钉子也会变得慢慢暗淡,像穿上了黑黑的外衣呢!好像钝化反应就是给金属做的一个“美容”,让它更坚强,不会轻易坏掉了。
嘿嘿,我觉得金属的钝化反应就是金属偷偷给自己变魔法,变得不容易生气,不容易坏掉,真是太神奇啦!
—— 1 —1 —。
铝合金的钝化原理
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铝合金的钝化原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊铝合金的钝化原理。
你说这铝合金啊,就像咱生活中的一位好伙伴,到处都有它的身影。
咱先想想,铝合金为啥要钝化呢?这就好比人出门要穿件合适的衣服一样。
铝合金在外界环境里,会面临各种“挑战”,比如潮湿啊、腐蚀啊之类的。
那钝化呢,就是给它穿上一件“保护衣”。
这“保护衣”是咋穿上的呢?其实就是通过一系列化学反应。
铝合金的表面和一些特定的物质相互作用,形成一层薄薄的保护膜。
这层膜啊,可神奇了,就像给铝合金罩上了一层看不见的盾牌,把那些会伤害它的东西都给挡住了。
你想想看,要是没有这层保护膜,铝合金得多“惨”呀!说不定没多久就变得锈迹斑斑,那还怎么发挥它的作用呢?这就好像一个人没了好身体,还怎么能好好工作、好好生活呢?
而且啊,这钝化处理就像是一门艺术。
得掌握好火候,恰到好处才行。
处理得好,那保护膜就坚固耐用;要是处理不好,那可就白费功夫啦。
咱平时用的好多东西可都离不开铝合金的钝化呢!像那些精美的铝合金制品,不就是因为有了这层保护,才能一直保持漂亮的模样吗?这就跟人要保养自己一样,得用心呵护呀。
你说这铝合金的钝化原理是不是很有意思?它虽然看不见摸不着,但却起着至关重要的作用。
就好像空气一样,平时感觉不到它的存在,但没了它还真不行。
所以啊,咱可别小看了这小小的钝化原理。
它可是让铝合金在我们的生活中发挥更大作用的秘密武器呢!咱得好好珍惜它,让它为我们的生活带来更多的便利和美好。
你说是不是这个理儿呢?。
钢材零件表面钝化的原因
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钢材零件表面钝化的原因我呀,就跟你唠唠这钢材零件表面钝化是为啥。
你看啊,这钢材零件在那放着,就像个人站在那,周围环境里到处都是事儿呢。
钢材嘛,它主要是铁,铁这东西活泼得很,就像个调皮捣蛋的小孩,特别容易跟周围的东西起反应。
比如说那空气中的氧气啊,水分啊,瞅见铁就想凑上去,就像那爱管闲事的邻居。
我有个朋友啊,在那钢材厂工作。
有一回我去他那,就看到那些钢材零件,刚出来的时候亮晶晶的,那模样就像刚睡醒的娃娃,干净又新鲜。
可过不了多久啊,就开始有点变化了。
为啥呢?这就是要说到钝化了。
钝化就像是钢材零件给自己穿上了一层防护服。
当钢材零件暴露在空气中的时候,它表面的铁原子就开始和氧气反应了。
最开始反应的时候啊,就像两个人刚开始认识,有点小心翼翼的。
反应慢慢进行着,就在钢材零件的表面形成了一层薄薄的氧化膜,这层氧化膜啊,就像给钢材零件披上了一件隐形的披风。
这披风可不得了,它把钢材零件里面的铁啊,保护得严严实实的,就像一个坚强的卫士站在那。
这时候啊,再有水啊,其他腐蚀性的东西过来,这层氧化膜就摆摆手说:“你们可别想再靠近了。
”还有啊,在一些特殊的环境里,比如说有一些化学物质存在的时候,钢材零件表面的钝化现象也会变得复杂起来。
我记得有次听一个老师傅讲,在有一些含铬啊镍啊这些元素的环境里,钢材零件的钝化就像是一场集体的舞蹈。
这些元素就像伴舞的小伙伴,它们和铁原子一起,共同组成了更复杂的保护膜。
这保护膜啊,比单纯铁和氧气反应形成的膜更加坚固耐用,就像给钢材零件盖了一座碉堡似的。
你再看那些个用了很久的钢材零件,表面虽然有点发暗,但你仔细瞅瞅,其实那层钝化膜还在坚守岗位呢。
这就像人老了,脸上有皱纹了,但骨子里的那股精气神还在。
钢材零件表面的钝化啊,就是这样一个神奇又有趣的过程,这里面啊,有铁原子的努力,有氧气的参与,还有周围各种元素像一群小角色似的在旁边捣鼓,共同促成了这么个事儿。
腐蚀与防护-第六章 金属的钝化讲解
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(3) Flade电位的意义
如果金属钝化是由于表面生成氧化物膜,钝 态向活态转变是氧化物还原所造成。那么Flade 电位和钝化电位,以及氧化物生成平衡电位应 当相同。
关于二次钝化
在阳极极化到钝化区后,如果继续升高电位, 某些体系(如不锈钢(18~30%Cr)在10%H2SO4中) 会出现电流再次减小的现象,称为二次钝化。
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。根 据交点位置不同,体系可有四种类型。
金属钝化体系的类型
E
真实极化 曲线
Eiaຫໍສະໝຸດ ●Ep|ic|
E
ia
ia
E
●
●
●
Ep
●
|ic|
|ic|
● ia |ic|
实测阳极极化 E 曲线(虚线表示 阴极电流)
Ecor
lgi
E
E``cor E`cor lgi
• 在热力学不稳定金属中,除了因钝化而耐蚀外, 还有在腐蚀过程中由于生成较致密的保护性能 良好的腐蚀产物膜而耐蚀。
• 如Pb在H2SO4溶液中,Fe在H3PO4溶液中,Mo 在HCl中,Zn在大气中均可生成耐蚀产物膜。
影响钝化的因素
(1) 金属材料
各种金属钝化的难易程度有很大不同。 易钝化金属:如钛、铬、钼、镍、铁等, 自钝化金属:如钛、铬、铝。
钝化理论
金属由活化态进入钝态是一个较复杂的过程。 由于金属形成钝化膜的环境及形成钝化膜的机制 不同,钝化理论主要有两种:
(1)成相膜理论 (2)吸附理论
成相膜理论
(1)金属钝化的原因是: 表面上生成保护性固体产物膜,将金属和溶液机
械隔开。由于氧化物膜溶解速度很小,因而使金属腐蚀速 度降低。 (2)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。
浅谈金属钝化的机理
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浅谈金属钝化的机理我们知道,铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解,但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了,碳钢通常很容易生锈,若在钢中加入适量的Ni、Cr,就成为不锈钢了。
金属或合金受一些因素影响,化学稳定性明显增强的现象,称为钝化。
由某些钝化剂(化学药品)所引起的金属钝化现象,称为化学钝化。
如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。
金属钝化后,其电极电势向正方向移动,使其失去了原有的特性,如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。
此外,用电化学方法也可使金属钝化,如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极,用外加电流使阳极极化,采用一定仪器使铁电位升高一定程度,Fe就钝化了。
由阳极极化引起的金属钝化现象,叫阳极钝化或电化学钝化。
金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀,但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解,又必须防止钝化,如电镀和化学电源等。
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。
电化学钝化是阳极极化时,金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。
这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化,化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜,或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。
化学钝化时,加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值,不然不但不会导致钝态,反将引起金属更快的溶解。
金属表面的钝化膜是什么结构,是独立相膜还是吸附性膜呢?目前主要有两种学说,即成相膜理论和吸附理论。
成相膜理论认为,当金属溶解时,处在钝化条件下,在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质,这种物质形成独立的相,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。
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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。