第五章 金属的钝化ppt课件.ppt

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1、材料腐蚀与防护贵州大学材料与冶金学院第五章金属的钝化5.3钝化曲线上的三个重要参数5.1金属的钝化5.2金属的自钝化5.3阳极保护5.3金属钝化的理论5.1金属的钝化钝化现象通常，电极电位愈正，金属溶解速度愈大。而实际中，常有电位超过一定数值后，电流突然减少，这种反常现象称为钝化现象。钝化现象早在18世纪30年代即被发现，自此得到广泛的研究。钝化现象发生通常与氧化介质有关有时在非氧化性介质中也可以发生钝化—镁在氢氟酸中—钼和铌在盐酸中—汞和银在氯离子作用下等。金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”金属在介质中强烈溶解

2、的性质叫做“活性”活态向钝态的转变叫做钝化能够使金属发生钝化的物质被称为钝化剂金属钝化的定义在一定条件下，受腐蚀金属表面状态发生突变而使其耐蚀性增加的现象叫做钝化。金属钝化的两个必要标志：—腐蚀速度大幅度下降—电位强烈正移二者缺一不可。金属钝化的特征金属的电极电位朝正值方向移动；(2)腐蚀速度明显降低；(3)钝化只发生在金属表面；(4)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。钝化的分类化学钝化：金属与钝化剂自然作用而产生（如：Cr,Al,Ti等金属在含氧溶液中）又称为自钝化。电化学钝化（阳极钝化）：外电流

3、使金属阳极极化，使其溶解速度大幅降低，并能保持高度的稳定性。**阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。机械钝化：在一定环境下，金属表面上沉积出一层较厚的，但不同程度的疏松的盐层，实际上起了机械隔离反应物的作用。研究钝化现象的意义*金属的钝化现象具有极大的重要性。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。例如：1.通常钢铁采用浓硝酸，亚硝酸钠，重铬酸钾等溶液进行钝化处理2.在铁中加入易钝化的金属组分（Cr,Ni,Mo,Ti等），使其在含氧酸中易于钝化。3.而在碱性溶液中，通常将铁镍等金属作为不

4、溶性阳极，也是由于它们在碱性介质中易于钝化。应该注意的几个问题不能简单地把钝性的增加和电位的朝正值方向的移动直接联系起来，如硬铝在盐酸中的电位比铝正，但耐腐蚀性差。不能简单把金属钝化看作是金属的腐蚀速度的降低，因为阴极过程的被阻同样可以减慢腐蚀速度。如汞齐化的工业锌。腐蚀的阻化剂并不都是钝化剂，只有阻化阳极过程进行的阻化剂才是钝化剂。钝化体系的极化曲线*由于阳极过程动力学规律要比阴极过程更复杂。所以只有采用恒电位法才能测得完整的钝化特征曲线。采用恒电流方法测得的阳极极化曲线采用恒电位方法测得的阳极极化曲线钝化金属典型的阳极极化

5、曲线（1）AB段，称为活性溶解区(金属按正常的溶解规律溶解)阳极反应式如FeFe2++2e（2）BC段，称为钝化过渡区（表面生成过渡性氧化物）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（金属表面生产稳定钝化保护膜）阳极反应式如2Fe+3H2OFe2O3+6H++6e（4）DE段，称为过钝化区阳极反应式如4OH-O2+2H2O+4e或者钝化膜溶解钝化参数(1)钝化电流密度，i致(ipp)ipp表示腐蚀体系钝化的难易程度，ipp愈小体系愈容易钝化。(2)钝化电位，Epp阳极

6、极化时，必须使极化电位超过Epp才能使金属钝化，Epp愈负，表明体系愈容易钝化。Ep活化电位(3)维钝电流密度，i维(ip)i维对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以i维愈小，钝化膜保护性能愈好。(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。金属钝化过程的阳极极化曲线在实际测试中，由于阳极反应造成电极表面状态随时间不断变化，很难得到稳定的电压或电流值，特别是在钝化和活化交叉在一起时，电流或电压通常会出现震荡。另外，极化曲线的形状和参数很大程度上依赖于测量速度。铁在10%硫酸中的阳极极化曲线(根据R.Olivier)1

7、区：铁的活性溶解区。（硫酸亚铁的产生和溶解过程）2区和3区：属于钝化过渡区（氧化膜的形成和溶解）4区：稳定钝化区5区：过钝化区（氧的析出过程）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。由于两条极化曲线的相对位置不同，体系可有四种类型。（1）交点位于活性溶解区如下图中直线1所示，阴极极化曲线与阳极极化曲线只有一个交点，相交于点A。在该种情况下，通常是氧化剂的氧化性较弱如：Fe在稀酸中的腐蚀Ti在不含空气的稀盐酸和稀硫酸的腐蚀（2）两条极化曲线有三个交点如下图中直线2所示，阴极极化曲线与阳极极

8、化曲线出现三个交点B,C和D，分别在活性溶解区，钝化过渡区和钝化区。在自然腐蚀状态，金属可能发生活性溶解腐蚀，也可能钝化。金属处于B点，活化区，不钝化，以活化电流腐蚀；金属处于C点，过渡区，不稳定；金属处于D点，钝化区，以维钝电流腐蚀。这种情况通常是氧化剂的氧化性较弱或氧化剂