第五章-金属钝化ppt课件.ppt

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1、金属腐蚀电化学理论基础——金属的钝化中国石油大学材料科学与工程系孙建波2013年5月1第五章金属的钝化一、金属的钝化作用二、金属钝化的特性曲线三、钝化理论四、弗莱德电位五、钝态破坏引起的腐蚀六、影响金属钝化的因素七、钝性的利用2腐蚀速率w（硝酸）%1钝化现象一、金属的钝化作用w<30％：腐蚀速率增加w>30％：腐蚀速率降低，w=80％：腐蚀速率又增加铁和不锈钢在硫酸中进行阳极极化，施加阳极电流，电极电位正移，当超过一定值后，溶解速度反而剧烈减小。铁在不同浓度硝酸中的腐蚀3金属发生钝化的两种方式化学钝化（自钝化）金属与钝化剂的化学作用而产生钝化Cr

2、、Al、Ti在空气中和多种含氧溶液金属发生钝化的两种方式化学钝化（自钝化）金属与钝化剂的化学作用而产生钝化Cr、Al、Ti在空气中和多种含氧溶液4谁可以钝化？许多金属+适当条件＝均可以钝化自钝化金属：Al、Cr、Ni、Co、Mo、Nb、W、Ti…谁能使金属钝化？强氧化剂（浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾、铬酸盐、氯酸盐等）注意：氧化性强弱≠钝化能力强弱非氧化介质（Mg在HF中、Mo、Nb在HCl中）溶液和大气中的氧钝化剂5金属发生钝化的两种方式金属发生钝化的两种方式阳极钝化（电化学钝化）采用外加阳极电流的方法，使金属钝化例如18-8不锈钢在30%硫酸中（

3、-0.1V~+1.2V）Fe、Cr、Ni、Mo、不锈钢均可以进行阳极钝化。工业纯铁在1mol/L的HNO3溶液中的阳极极化曲线6金属发生钝化的两种方式电化学钝化和化学钝化，二者无本质区别两种方法都使原先活化溶解金属的表面发生某种突变，导致金属的阳极溶解过程不再服从Tafel规律，使溶解速度急剧下降钝化：由于介质中的氧化剂（钝化剂）的存在或阳极极化电流的作用下，金属表面发生了某种突变（这种突变通常是形成了金属氧化物或盐的膜层），致使金属溶解速度急剧下降的现象，称为“钝化现象”。钝态：金属钝化后所处的状态钝性：处于钝化状态的金属的阳极行为或腐蚀行为的

4、特性7钝化膜、化学转化膜、阳极氧化膜钝化膜仅限于电子导体膜，通常是半导体的成相膜。铝合金在空气中的氧化膜，厚几纳米阳极氧化膜，厚达微米级对于金属表面上由于与介质作用形成的非电子导体膜，称为化学转化膜。厚达几十微米以上。机械隔离8钝化现象定义的说明：一、是金属电极电位超正移是钝化的原因；二、发生钝化时，只是金属的表面状态发生某种突变，而不是金属整体性质的变化；三、金属钝化后，其腐蚀速度要有较大幅度的降低，以体现钝太条件下金属具有高耐蚀性的钝态特性需要澄清的问题：金属电位较正，钝化态更稳定？硬铝与纯铝腐蚀速率降低就说明发生钝化？缓蚀剂都是钝化剂？9活

5、化区钝化区过钝化区活化—钝化过渡区icpEcpEtpEeABCDE金属钝化过程的阳极极化曲线EpE二、金属钝化的特性曲线(1)A-B段——活性溶解区金属按正常的阳极溶解，曲线从金属平衡电位出发，电流随电位的升高而增大，服从Tafel规律FeFe2+＋2e1、金属阳极钝化曲线铁以低价形式溶解为水合离子Ecp：临界钝化电位icp：临界钝化电流密度10(2)B-C段——钝化过渡区当电极电位到达某一临界值Ecp时，金属表面状态发生突变，开始钝化，电流密度急剧下降Ep稳定钝化电位金属表面可能生成二价到三价的过度氧化物3Fe＋4H2OFe3O4＋8H+＋

6、8e活化区钝化区过钝化区活化—钝化过渡区icpEcpEtpEeABCDE金属钝化过程的阳极极化曲线EpE11(3)C-D区——钝化区金属处于稳定钝态，电流密度几乎与电极电位无关Etp过钝化电位维钝电流密度表面生成一层耐蚀性好的钝化膜。2Fe＋3H2Oγ-Fe2O3＋6H+＋6e活化区钝化区过钝化区活化—钝化过渡区icpEcpEtpEeABCDE金属钝化过程的阳极极化曲线EpE12(4)D-E区——过钝化区电流随电位升高而增大，钝化膜被破坏，腐蚀加剧，可能是由于氧化膜进一步氧化生成更高价的可溶性氧化物4OH-O2＋2H2O＋4e-某种新的阳极反

7、应发生活化区钝化区过钝化区活化—钝化过渡区icpEcpEtpEeABCDE金属钝化过程的阳极极化曲线EpEEbEb——击穿电位（孔蚀电位）13铁形成钝化层的博克里斯模型3~4nm142、阳极钝化曲线相关参数（1）致钝电流密度，icpicp表示腐蚀体系钝化的难易程度，icp愈小，体系愈容易钝化（2）致钝化电位，阳极极化时，必须使极化电位超过Ecp才能使金属钝化，Ecp愈负，表明体系愈容易钝化（4）钝化区电位范围Ep——Etp钝化区电位范围愈宽，表明金属钝态愈稳定（3）维钝电流密度，对应于金属钝化后的腐蚀速度。所以愈小，钝化膜的保护性能愈好15在没有

8、外加极化时，金属表面上发生自钝化现象的条件之一就是依靠介质中氧化剂的电化学还原（共轭极化）使金属发生钝化3、钝化建立的极化图解分析16氧