第4章 金屬的鈍化

1、1 2 第一節(jié)第一節(jié) 金屬的鈍化金屬的鈍化 鐵和不銹鋼在硫酸中進(jìn)行陽極極化時：鐵和不銹鋼在硫酸中進(jìn)行陽極極化時：金屬的電極電位金屬的電極電位 因外加陽極電流或局部陽極電流而向正方向移動，當(dāng)超過一定因外加陽極電流或局部陽極電流而向正方向移動，當(dāng)超過一定 數(shù)值后，金屬的溶解速度反而劇烈減小了數(shù)值后，金屬的溶解速度反而劇烈減小了-鈍化鈍化 1. 鈍化現(xiàn)象鈍化現(xiàn)象 鐵在濃硝酸中具有極低溶解速度的性質(zhì)稱為鐵在濃硝酸中具有極低溶解速度的性質(zhì)稱為 “鈍鈍 性性”，相應(yīng)地鐵在稀硝酸中強烈溶解的性質(zhì)叫，相應(yīng)地鐵在稀硝酸中強烈溶解的性質(zhì)叫 做做 “活性活性”，從活性向鈍態(tài)的轉(zhuǎn)變叫做鈍化。，從活性向鈍態(tài)的轉(zhuǎn)變叫做鈍

2、化。 3 鈍化劑：鈍化劑：強氧化性的氧化物，但鈍化發(fā)生并不單強氧化性的氧化物，但鈍化發(fā)生并不單 純?nèi)Q于鈍化劑氧化能力強弱，陰離子的特征對純?nèi)Q于鈍化劑氧化能力強弱，陰離子的特征對 鈍化過程有影響（高錳酸鉀對鐵的鈍化作用比重鈍化過程有影響（高錳酸鉀對鐵的鈍化作用比重 鉻酸鹽差）。鉻酸鹽差）。 有些金屬可以在非氧化性介質(zhì)中發(fā)生鈍化。有些金屬可以在非氧化性介質(zhì)中發(fā)生鈍化。 4 鈍化現(xiàn)象因金屬與鈍化劑的自然作用而產(chǎn)生，稱為鈍化現(xiàn)象因金屬與鈍化劑的自然作用而產(chǎn)生，稱為“化學(xué)鈍化化學(xué)鈍化” 或或“自動鈍化自動鈍化”。 自鈍化金屬自鈍化金屬（鋁、鈦、鉻）（鋁、鈦、鉻） 電化學(xué)鈍化金屬電化學(xué)鈍化金屬 陽極極

3、化引起，鐵、鉻、鎳、鉬等金屬在稀硫酸中均可發(fā)生因陽極極化引起，鐵、鉻、鎳、鉬等金屬在稀硫酸中均可發(fā)生因 陽極極化而引起的電化學(xué)鈍化。陽極極化而引起的電化學(xué)鈍化。 本質(zhì)：本質(zhì)：原先活化溶解著的金屬表面發(fā)生了某種突變，使原先活化溶解著的金屬表面發(fā)生了某種突變，使 得金屬的陽極溶解過程不再服從塔菲爾規(guī)律得金屬的陽極溶解過程不再服從塔菲爾規(guī)律 5 機械鈍化機械鈍化 一定環(huán)境中，金屬表面沉淀出一層較厚的疏松的鹽層，起到機一定環(huán)境中，金屬表面沉淀出一層較厚的疏松的鹽層，起到機 械隔離反應(yīng)物的作用，降低了金屬的腐蝕速度。這類鈍化現(xiàn)象械隔離反應(yīng)物的作用，降低了金屬的腐蝕速度。這類鈍化現(xiàn)象 不需要使金屬的電極電

4、位朝正向移動。例如鉛在硫酸溶液中。不需要使金屬的電極電位朝正向移動。例如鉛在硫酸溶液中。 鈍態(tài)的特征鈍態(tài)的特征 （1 1）腐蝕速度大幅度下降。）腐蝕速度大幅度下降。 （2 2）電位強烈正移。）電位強烈正移。 （3 3）金屬鈍化以后，既使外界條件改變了，也可能在相）金屬鈍化以后，既使外界條件改變了，也可能在相 當(dāng)程度上保持鈍態(tài)。當(dāng)程度上保持鈍態(tài)。 （4 4）鈍化只是金屬表面性質(zhì)而非整體性質(zhì)的改變。）鈍化只是金屬表面性質(zhì)而非整體性質(zhì)的改變。 6 注意：注意： 1.不可只簡單地把鈍性的增加和電位朝正值方向的移不可只簡單地把鈍性的增加和電位朝正值方向的移 動直接聯(lián)系起來，否則金屬具有較正的電位值就相動

5、直接聯(lián)系起來，否則金屬具有較正的電位值就相 當(dāng)于處在更加穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)。當(dāng)于處在更加穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)。 2.不能把金屬的鈍化只簡單看作是因為金屬的腐蝕速不能把金屬的鈍化只簡單看作是因為金屬的腐蝕速 度的降低。因為陰極過程被阻滯（如因氫過電位的度的降低。因為陰極過程被阻滯（如因氫過電位的 升高）亦可減慢金屬的腐蝕速度。升高）亦可減慢金屬的腐蝕速度。 3.腐蝕的阻化劑（緩蝕劑）并不都是鈍化劑。只有阻腐蝕的阻化劑（緩蝕劑）并不都是鈍化劑。只有阻 化劑中能阻滯陽極過程進(jìn)行的阻化劑才是鈍化劑?；瘎┲心茏铚枠O過程進(jìn)行的阻化劑才是鈍化劑。 4.正常的陽極阻化現(xiàn)象不能認(rèn)為是鈍化現(xiàn)象。正常的陽極阻化現(xiàn)象不能認(rèn)為

6、是鈍化現(xiàn)象。 7 1.減緩金屬的腐蝕。如鋼鐵采用濃硝酸等進(jìn)行鈍化處減緩金屬的腐蝕。如鋼鐵采用濃硝酸等進(jìn)行鈍化處 理，在鐵中加入某些易鈍化的金屬組分冶煉成的各理，在鐵中加入某些易鈍化的金屬組分冶煉成的各 種不銹鋼在強氧化性酸中極易鈍化，因此可用這類種不銹鋼在強氧化性酸中極易鈍化，因此可用這類 合金鋼代替貴金屬制造與強氧化性介質(zhì)相接觸的化合金鋼代替貴金屬制造與強氧化性介質(zhì)相接觸的化 工設(shè)備。在堿性溶液中常將鐵、鎳等金屬用作工設(shè)備。在堿性溶液中常將鐵、鎳等金屬用作“不不 溶性陽極溶性陽極”。 鈍化現(xiàn)象的應(yīng)用鈍化現(xiàn)象的應(yīng)用 2.有時要避免鈍化現(xiàn)象的出現(xiàn)。如在化學(xué)電源中，低有時要避免鈍化現(xiàn)象的出現(xiàn)。如在

7、化學(xué)電源中，低 溫條件下鈍化將嚴(yán)重影響電池的放電形象，因此希溫條件下鈍化將嚴(yán)重影響電池的放電形象，因此希 望能夠消除鈍化以提高電極的活性望能夠消除鈍化以提高電極的活性 8 鈍化的特征曲線鈍化的特征曲線 9 B-C：鈍化過渡區(qū)：鈍化過渡區(qū) B點：鈍化開始點：鈍化開始 10 C-D：穩(wěn)定鈍化區(qū)：穩(wěn)定鈍化區(qū) 金屬氧化物的化學(xué)溶解速度決金屬氧化物的化學(xué)溶解速度決 定了金屬的溶解速度（定了金屬的溶解速度（i維鈍 維鈍） ） 11 D-E：過鈍化區(qū)：過鈍化區(qū) 金屬的電極電位保持處于穩(wěn)定鈍化區(qū)，金屬的電極電位保持處于穩(wěn)定鈍化區(qū)， 即可大為減慢金屬的腐蝕速度即可大為減慢金屬的腐蝕速度 12 采用恒電位法才能得到完整的鈍采用恒電位法才能得到完整的鈍 化特征曲線化特征曲線 當(dāng)鈍化作用和活化作用交叉在一當(dāng)鈍化作用和活化作用交叉在一 起時，可觀察到電流或電位發(fā)生起時，可觀察到電流或電位發(fā)生 振蕩的現(xiàn)象，故極化曲線的形狀振蕩的現(xiàn)象，故極化曲線的形狀 和參數(shù)很大程度上依賴于測量速和參數(shù)很大程度上