《金属的钝化》PPT课件

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1、腐蚀与防护概论王东ducwong@sohu.com15942285108第五章金属的钝化5.1钝化现象5.2金属钝化的特性曲线5.5影响金属钝化的因素5.4钝化理论25.1钝化现象实际情况中，一些较活泼的金属在某些特定的环境介质中，都具有较好的耐蚀性。w<30％：硝酸浓度上升，腐蚀速率增加w＝30～40％：腐蚀速率最大w>40％：硝酸浓度上升，腐蚀速率突然急剧降低——钝化w－90％：腐蚀速率又增加，——过钝化3“化学钝化”或“自钝化”金属与钝化剂的化学作用而产生的钝化现象自钝化金属Ti、Cr、Al在空气中或含氧溶液中被氧钝化

2、金属→钝态，电极电位→正向移动；Fe：-0.5～-0.2V→0.5~1.0VCr:-0.6～-0.4V→0.8~1.0V接近Au、Pt的电位钝化的Fe在Cu盐中无法置换出Cu•钝化导致的变化？4“电化学钝化”或“阳极钝化”现象•18-8不锈钢在30%的硫酸中会剧烈溶解若外加电流使其阳极极化至-0.1V（SCE），不锈钢的溶解速度将下降到原来的数万分之一且在-0.1～+1.2V范围内，一直保持高度稳定性•Fe、Ni、Cr、Mo等在稀硫酸中均可发生因阳极极化引起的钝化定义:•采用外加阳极电流的方法，使金属由活性状态变为钝态的现象

3、5钝化的定义•阳极钝化和化学钝化本质一样在一定条件下、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时，使原先活泼溶解着的金属表面状态发生突变，由于这种突变而使金属溶解速度急剧下降，金属表面状态的这种突变过程称为金属的钝化。•钝性：金属钝化后所获得的耐蚀性质•钝态：金属钝化后所处的状态65.2金属钝化的特性曲线金属钝化过程的极化曲线示意图7AB：活化溶解区按正常金属阳极溶解规律进行受活化极化控制基本服从塔菲尔规律M→Mn+＋ne对铁来说：Fe→Fe2+＋2e8BC：活化－钝化过渡区电位达到某一临界值Epp金属表面状态突

4、变，开始钝化电流密度急剧下降3M+4H2O→M3O4+8H++8e3Fe+4H2O→Fe3O4+8H++8eEpp:致钝电位；ipp:致钝电流密度标志着金属钝化的开始9CD：稳定钝化区金属处于稳定的钝态金属以维钝电流ip的速度溶解ip与电极电位无关金属表面形成高价氧化物膜2M+3H2O→M2O3+6H++6e2Fe+3H2O→Fe2O3+6H++6e金属氧化物的化学溶解速度→金属溶解速度ip，通过上式修补膜以补充膜的溶解DE：过钝化区电流再次随电位升高而增大金属的氧化膜可能氧化生成高价的可溶性氧化膜钝化膜被破坏，腐蚀重新加剧

5、M2O3+4H2O→M2O72-+8H++6eD点，Etp，过钝化电位如果达到氧的析出电位，则4OH-→O2+2H2O+4e过钝化区：金属高价离子溶解，钝化膜破坏，及析氧反应钝化区：形成钝化膜电位维持在钝化区可保护金属——电化学阳极保护活化区：阳极金属溶解（低价离子）•四个特性区•四个特性电位E0、Epp、Ep、Etp•两个特性电流密度致钝电流密度ipp、维钝电流密度ip如果画出阳极极化曲线和不同的阴极极化曲线：曲线交点可能处于不同电位区－最大腐蚀速度相差很大钝化膜金属发生钝化的原因：当金属处于一定条件时，介质中的组分或是直

6、接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合，在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。钝化膜可以是单分子层至几个分子层的吸附膜，也可以是三维的氧化物或盐类成相膜。5.4钝化理论1.吸附膜（二维）氧原子、单分子Fe-Cr合金在碱性溶液中——氧或氢氧化物单分子吸附膜2.三维氧化物聚合物成相膜氧的多分子吸附膜－氧化物膜Fe在酸性溶液中：Fe

7、Fe3O4

8、γ-Fe2O33.在无保护性膜上形成的成相膜如Co的钝化中性溶液：Co

9、CoO

10、Co3O4钝化膜4.氢氧化物沉积层覆盖的成相膜Fe+中性溶

11、液Co+碱性溶液Ti+酸性溶液5.同组成多孔膜覆盖的成相膜Al的阳极氧化：Al

12、Al2O3

13、多孔Al2O3成相膜理论和吸附膜理论•成相膜理论：金属溶解时，可在其表面上生成一种致密的、覆盖性良好的固体产物薄膜。该膜形成的独立相（成相膜）的厚度约为1～10nm。由于成相膜的存在，可把金属表面与介质隔离开来，增加了电极过程的困难，显著地降低了金属的溶解速度。•吸附膜理论：金属钝化不需要生成成相的固态产物膜，而只要在金属表面或部分表面上生成氧或含氧粒子的吸附层。当这些粒子在金属表面上吸附后，改变了（金属／溶液）界面上的结构，使阳极反

14、应的激活能显著升高。成相膜理论与吸附理论的区别•成相膜理论：金属溶解时，可在其表面上生成一种致密的、覆盖性良好的固体产物薄膜。•吸附理论：金属钝化是由于金属表面本身的反应能力降低了，而不是由于膜的机械隔离作用。电极表面上出现的吸附现象，可显著地降低电极反应的能力。5.5影响金属钝化的因素1