金属腐蚀与防护６

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1、第六章金属的钝化钝化现象的实验规律金属钝化的定义钝化现象研究钝化现象的意义钝化体系的极化曲线阳极钝化的阳极极化曲线钝化体系的类型实现自钝化的途径金属钝化的理论研究金属钝化的方法主要的钝化理论简介钝化研究中的几个问题钝化现象研究钝化现象的意义金属从活态向钝态的转变叫做钝化。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。0102030405060HNO3，%Fe（Armco）的腐蚀速度与硝酸浓度的关系(25℃)105activepassivepassivation返回（×103g/m2·hr）腐蚀速度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、。（2）电位强烈正移。（3）钝化膜的稳定性。（4）钝化只是金属表面性质的改变。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。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（n/8定律），铁铬合金的钝化能力能大大提高。0481216203428323640FeCr（%）121086421201008060402010%HCL10%H2SO410%HNO3腐蚀速度（毫克/厘米2.小时）铁铬合金的腐蚀速度与铬含量的关系(25度)(

3、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。(3)温度降低温度有利于钝化的发生，反之亦然。(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。返回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

4、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。金属钝化的定义在一定条件下，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向时，原来活泼溶解的金属表面状态会发生突变。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。钝化体系的阳极极化曲线（Fe在10%H2SO4中）B-2500+250+500+750+1000+1250+1500+1750+2000电位(mv)

5、１｜２｜３｜４｜５｜800600400200电流密度i(mA/cm2)AC

6、DEA~D,电位增加腐蚀速度减小钝化体系的极化曲线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3Fe+4H2OFe3O4+8H++8e（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－０．１０１．０２．０电位（Ｖ．ＳＨＥ）其它金属的阳极钝化曲线０．２０．１０１．００．５００．１００．１０．０５００．０５０电流密度(mA/cm2)Fe0.5MH2SO4Au3MHClZn4MNaOHNi0.5MH2

7、SO4Cr0.5MH2SO4钝化参数(1)致钝电流密度，i致i致表示腐蚀体系钝化的难易程度。(2)致钝化电位，Ep阳极极化的极化电位超过Ep才能使金属钝化。(3)维钝电流密度，i维i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。(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。ACBDEi维Ep钝化区电位范围iEi致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化区内。★阳极保护是危险性保护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++iC,可

8、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。返回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。真实极化曲线实测阳极极化曲线(虚线表示阴极电流)真实极化曲线交点位置在Ep在自然状态例活性溶解区活性溶解区三点钝化过渡区稳定钝化区过钝化区稳定过渡区

9、ic

10、

11、ic

12、

13、ic

14、>ip活性腐蚀活性腐蚀,或钝化自钝化过钝化不锈钢在稀H2SO4不锈钢在