腐蚀电化学原理 方法及应用 教学课件 ppt 作者 王凤平 康万利 敬和民 等编著第5章 金属的钝化.ppt

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第5章 金属的钝化 5.1 概述 几个概念: 铁在浓硝酸中具有极低溶解速度的性质称为“钝性”。 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。 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,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。 5.1.1 金属钝化的两种方式 由某些钝化剂引起的金属钝化—化学钝化 。 钝化的原理 金属钝化的定义 在一定条件下,金属表面生成完整钝化膜,而使金属的溶解速度急速下降,电位强烈正移。这种表面状态的突变过程叫做金属的钝化。 金属钝化的标志 *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。 钝化膜的性质 (1)阻抑金属溶解 (2)极薄 1~10nm (3)半导体性质 问题1 : 钝化膜具有哪些性质? 问题:2 金属钝化后耐蚀性的提高与贵金属具有高的耐蚀性其本质有何不同? 问题3 为什么说金属钝化的标志是腐蚀速度大幅度下降和电位强烈正移 二者缺一不可? 问题4: 金属钝化有哪两种方式? 不同钝化方式有何区别? 5.1.2 钝化体系的极化曲线 钝化的几个重要参数 (4个区和4个点) 4个区:AB、 BC、 CD、 DE 4个点:A、B、C、D 4个区之一: (1). A~B区 Ecorr至Epp为金属的活化区(active zone)。 对铁来说,即为 Fe → Fe2+ + 2e 活化区包含A点: Ecorr 和 icorr 4个区之二: (2). B~C区:活化–钝化过渡区,(活化-钝化区) 以铁为例, 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 8H+ +8e 活化-钝化区包括:B点: 致钝电流密度ipp 和致钝电位Epp ipp表示腐蚀体系钝化的难易程度。 ipp 愈小,体系愈容易钝化。 致钝电位,Epp 阳极极化时,使金属钝化的最低极化电位。 Epp 愈负,表明体系愈容易钝化。 C~D区: 电位在Ep至Etp间,金属处于稳定状态,故称为稳定钝化区(passive zone)。 金属表面生成了一层耐蚀性好的钝化膜,如 2Fe + 3H2O → Fe2O3 + 6H+ +6e CD区包括C点 C点:维钝电流密度ip 和维钝电位Ep。 ip对应于金属钝化后的腐蚀速度。 ip 愈小,说明钝化膜的保护性能愈好。 4个区之四 AB — 金属活性溶解,满足Tafel规律; BC — 活化/钝化过渡,表面状态急剧变化,不稳定,生成2价/3价过渡氧化物,对应活化峰电流ipp ; CD — 钝化区,对应致钝电流ip和钝化电位Ep; DE — 过钝化区,发生新的阳极反应,如O2析出、高价氧化物生成等. 5.2 金属的自钝化 金属的自钝化——化学钝化 金属与钝化剂的自然作用而产生的钝化。 Cr、Al、Ti等金属在空气中或在含氧气的溶液中 是腐蚀介质中氧化剂(去极化剂)的还原而促成的金属钝化。 能使金属钝化的物质——钝化剂 强氧化剂:浓硝酸,高锰酸钾,铬酸盐,氯酸盐等。 非氧化性介质:Mg在HF中,Mo、Ni在盐酸中 大气和溶液中的氧——溶解氧 结论: (1)不是所有的氧化剂都是钝化剂,只有满足自钝化两个条件的氧化剂才可以做钝化剂。 (2)用氧化剂使金属自钝化时所用氧化剂的浓度必须超过某一临界浓度值,若氧化剂的浓度低于“临界钝化浓度”,不但不能使金属发生钝化,反而加速金属的自溶解。 (3)金属自钝化时氧化剂的浓度不能太高,否则钝化膜被破坏,发生“过钝化”现象。 自钝化必须满足的两个条件: (1).氧化剂的平衡电极电位Ee,c要大于该金属的阳极维钝电位Ep,即 Ee,c Ep (2).氧化剂还原反应的阴极极限扩散电流密度iL,必须大于金属的致钝电流密度ipp,即 iLipp 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: 具有活态—钝态转变。 阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。 5.3 金属钝化的影响因素 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

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