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第五节金属的钝化(2010.10)
第五节 金属的钝化 2、钝化的定义和实现钝化的途径 定 义: 在一定的条件下,金属阳极会失去电化学活性,阳极溶解速度变得非常小,将这一现象称为金属的钝化,此时的金属阳极即处于钝化状态。 实现钝态的途径 (1)借助于外电源进行阳极极化使金属发生钝化,称为阳极钝化。 (2)在没有外加极化的情况下,由于介质中存在氧化剂(去极化剂),氧化剂的还原引起了金属钝化,称为化学钝化或自钝化。 二、钝化的特性曲线及其参数 愈正,金属丧失钝态的倾向越大。 佛莱德电位与溶液pH值有良好的线性关系 如钝态铁电极在1M、H2SO4中,当250C时,佛莱德电位与溶液pH值的关系如下: 三、钝化理论 * * a、钝化作用 b、钝化理论 c、佛莱德电位及钝化曲线的 有关参数 一、 钝化作用 1、钝化现象 钝化现象的发生:当把铁片放在稀的HNO3中,剧烈的溶解,且溶解速度随HNO3浓度的增加而迅速增大,当HNO3的浓度增加到30-40%时,溶解度达到最大值,此时,若继续增加HNO3浓度(40%),铁的溶解度却突然成万倍 下降,并使其表面处于一种特殊的状态。这时即使把铁转移到H2SO4中去,铁也不会在溶解,因为铁发生了钝化。 钝化剂:除硝酸外,倘若介质含有强氧化性的 硝酸银、氯酸、氯酸钾、重铬酸钾、高锰酸钾 和氧这类化合物,都能使金属产生钝化。这些 化合物统称钝化剂。 铬、铝、钛等金属在空气中和很多中含氧的溶液中都易于 被氧所钝化,故被称为自钝化金属。 钝化现象主要强调: 1.金属的电极电位朝正值方向的移动是引起 钝化的原因; 2.发生钝化时只是金属表面状态发生某种突 然的变化,而不是金属整体性质的变化; 3.金属发生钝化后,其腐蚀速度需有较大 幅度的降低,以体现钝态条件下金属具 有高耐腐蚀性这一钝性特征。 ? 1、阳极极化曲线 金属钝化过程的阳极极化曲线 B C D E -E E0 EP EPP EtP 阴极区 活化区 膜生长区 钝化区 过钝化区 lgi A (1〕相应于B点的电流为致钝电流密度 对应的电位称为致钝电位Ep。 (2〕相应于C点的电流为维钝电流密度 对应的电位称为维钝电位Epp。 (3〕相应于D点的电位称为过钝电位Etp。 2、不同的阴极极化与阳极极化曲线相交〔1〕 ic1 与阳极极化曲线在活化区只有一个交点A,金属腐蚀。〔2〕 ic2与阳极极化曲线有三个交点B、C、D,分别在活化、过渡及钝化区,金属位于B、C处,腐蚀。位于D处,不腐蚀。 〔3〕 ic3与阳极极化曲线在钝化区只有一个交点E,金属位于稳定的钝态,自发钝化。 〔3〕 ic4与阳极极化曲线在过钝化区只有一个交点F说明金属在非常强的氧化剂溶液中,生成更高价态的可溶性氧化物,金属快速腐蚀。 ic1 ic2 ic3 ic4 A B C D E F -E log i 不同的阴极极化与阳极极化曲线相交 3、佛莱德电位 金属钝态的稳定性可用佛莱德(Flade)电位评价。 佛莱德(Flade)电位 当用阳极极化使金属处于钝态后,中断外加电流,这时金属的钝化状态就会消失,金属由钝化状态便回到活化状态。在钝化-活化转变过程的电位-时间曲线上,到达活化电位前有一转折电位或特征电位,这个电位就叫作佛莱德(Flade)电位 。 t E 钝化金属电位-时间曲线 1、?成相膜理论 当金属溶解时,可在表面上生成致密的、覆盖性良好 的保护膜。这种保护膜作为一个独立的相存在,并把金属 和溶液机械的隔开,这将使金属的溶解速度大大降低, 也使金属转为钝态。 *
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