第5章金屬的鈍化ppt課件

1、第第 5 章章 金屬的鈍化金屬的鈍化5.1 鈍化現象及陽極鈍化鈍化現象及陽極鈍化5.2 金屬的自鈍化金屬的自鈍化5.3 鈍化理論鈍化理論第第 5 章章 金屬的鈍化金屬的鈍化鈍化現象及陽極鈍化鈍化現象及陽極鈍化金屬的自鈍化金屬的自鈍化本章重點掌握本章重點掌握5.1 鈍化現象及陽極鈍化鈍化現象及陽極鈍化一一. 鈍化現象鈍化現象鈍化前后金屬或合金有顯著變化鈍化前后金屬或合金有顯著變化金屬的腐蝕速度顯著降低金屬的腐蝕速度顯著降低金屬的電極電勢顯著正移金屬的電極電勢顯著正移金屬的表面狀態(tài)發(fā)生質的變化金屬的表面狀態(tài)發(fā)生質的變化鈍化現象具有重要意義鈍化現象具有重要意義二二. 陽極鈍化陽極鈍化5.1 鈍化現象

2、及陽極鈍化鈍化現象及陽極鈍化金屬的鈍化現象可通過兩種途徑實現：金屬的鈍化現象可通過兩種途徑實現：1. 借助外電源進行陽極極化使金屬發(fā)生鈍化陽極鈍化借助外電源進行陽極極化使金屬發(fā)生鈍化陽極鈍化2. 在無外加極化情況下，介質中氧化劑去極化劑的還原在無外加極化情況下，介質中氧化劑去極化劑的還原 引起了金屬鈍化自鈍化引起了金屬鈍化自鈍化金屬鈍化前，主要存在陽極的電化學極化和濃差極化，鈍化后主要是金屬鈍化前，主要存在陽極的電化學極化和濃差極化，鈍化后主要是鈍化膜電阻極化，金屬表面發(fā)生某種突變，導致金屬的陽極溶解不再鈍化膜電阻極化，金屬表面發(fā)生某種突變，導致金屬的陽極溶解不再服從服從Tafel定律定律5.

3、1 鈍化現象及陽極鈍化鈍化現象及陽極鈍化二二. 陽極鈍化陽極鈍化4個特征電位將陽極極化曲線分為個特征電位將陽極極化曲線分為4個特征區(qū)域個特征區(qū)域自腐蝕電位自腐蝕電位致鈍電位致鈍電位維鈍電位維鈍電位過電位過電位特征電位特征電位特征區(qū)域特征區(qū)域活化區(qū)活化區(qū)過渡區(qū)過渡區(qū)鈍化區(qū)穩(wěn)定區(qū)）鈍化區(qū)穩(wěn)定區(qū)）過鈍化區(qū)過鈍化區(qū) 5.2 金屬的自鈍化金屬的自鈍化金屬的致鈍電勢必須低于氧化劑的氧化還原平衡電勢金屬的致鈍電勢必須低于氧化劑的氧化還原平衡電勢在致鈍電勢下，氧化劑陰極還原反應的電流密度必須大于該金屬的致鈍在致鈍電勢下，氧化劑陰極還原反應的電流密度必須大于該金屬的致鈍電流密度電流密度 這樣才能使金屬的腐蝕電勢

4、落在該金屬的陽極鈍化電勢范圍內。這樣才能使金屬的腐蝕電勢落在該金屬的陽極鈍化電勢范圍內。一一. 條件條件產生鈍化現象的根本原因是金屬表面生成了一層阻產生鈍化現象的根本原因是金屬表面生成了一層阻礙電極反應進行的鈍化膜礙電極反應進行的鈍化膜金屬鈍化是一種界面現象，金屬基本性質沒變，金屬鈍化是一種界面現象，金屬基本性質沒變，金屬表面的穩(wěn)定性在溶液中發(fā)生了變化金屬表面的穩(wěn)定性在溶液中發(fā)生了變化 5.2 金屬的自鈍化金屬的自鈍化三三. 不同金屬的自鈍化不同金屬的自鈍化氧化劑的氧化性很弱，陰、陽極極化曲線只交一點氧化劑的氧化性很弱，陰、陽極極化曲線只交一點氧化劑的氧化性較弱或氧化劑濃度不高時，陰、陽極曲線

5、有三個交點氧化劑的氧化性較弱或氧化劑濃度不高時，陰、陽極曲線有三個交點中等濃度氧化劑，金屬自發(fā)鈍化中等濃度氧化劑，金屬自發(fā)鈍化Fe在稀在稀HNO3中，因中，因H和和NO3的氧化能力或濃度不夠高，它的氧化能力或濃度不夠高，它們只有小的陰極還原速度，無法將們只有小的陰極還原速度，無法將Fe的陽極極化提高到的陽極極化提高到Fe的致鈍的致鈍電位和致鈍電流。提高電位和致鈍電流。提高HNO3濃度，濃度，NO3離子的初始電位就會正離子的初始電位就會正移移二二. 陰極極化對鈍化的影響陰極極化對鈍化的影響金屬腐蝕系統(tǒng)中，致鈍電流密度愈小、致鈍電位愈低，金屬愈易鈍化金屬腐蝕系統(tǒng)中，致鈍電流密度愈小、致鈍電位愈低，

6、金屬愈易鈍化 5.2 金屬的自鈍化金屬的自鈍化四四. 影響金屬自鈍化的因素影響金屬自鈍化的因素氧濃度較低時，金屬不斷溶解。氧濃度較低時，金屬不斷溶解。介質流動和攪拌，金屬不易溶解；一方面氧通過共軛極化使金屬腐蝕，介質流動和攪拌，金屬不易溶解；一方面氧通過共軛極化使金屬腐蝕，同時又與溶解的金屬產生結合使金屬表面鈍化同時又與溶解的金屬產生結合使金屬表面鈍化溫度升高，金屬不易鈍化溫度升高，金屬不易鈍化 （因金屬陽極致鈍電流密度升高及氧在水中的溶解度下降）（因金屬陽極致鈍電流密度升高及氧在水中的溶解度下降）4. 在酸性或堿性溶液中，金屬不易鈍化在酸性或堿性溶液中，金屬不易鈍化 （酸性溶液中，金屬不易形

7、成氧化物，堿性溶液中又可能形成可溶性（酸性溶液中，金屬不易形成氧化物，堿性溶液中又可能形成可溶性酸根離子）酸根離子）提高外加電流密度可促使金屬鈍化、縮短鈍化時間提高外加電流密度可促使金屬鈍化、縮短鈍化時間金屬表面氧化物的存在可促使金屬氧化金屬表面氧化物的存在可促使金屬氧化 5.3 鈍化理論鈍化理論一一. 金屬鈍化的原因金屬鈍化的原因產生鈍化現象的根本原因金屬表面生成了一層阻礙電極反應進行的表面膜產生鈍化現象的根本原因金屬表面生成了一層阻礙電極反應進行的表面膜陽極極化過程中金屬陽極極化過程中金屬/溶液界面上的變化溶液界面上的變化 陽極極化使金屬電極電位正移，金屬的溶解使電極表面附近溶陽極極化使金

8、屬電極電位正移，金屬的溶解使電極表面附近溶液中金屬離子濃度升高生成金屬的氧化物或鹽類液中金屬離子濃度升高生成金屬的氧化物或鹽類2. 金屬表面覆蓋了膜層，且表面膜的離子導電性很低，即離子在金屬表面覆蓋了膜層，且表面膜的離子導電性很低，即離子在膜中的遷移很困難，金屬陽極反應受到明顯的抑制膜中的遷移很困難，金屬陽極反應受到明顯的抑制如果在介質作用下，金屬表面形成了能抑制金屬溶解、而本身又難溶于介質如果在介質作用下，金屬表面形成了能抑制金屬溶解、而本身又難溶于介質的電子導體膜，使金屬陽極溶解速度降至很低，這種表面膜就是鈍化膜的電子導體膜，使金屬陽極溶解速度降至很低，這種表面膜就是鈍化膜 5.3 鈍化理

9、論鈍化理論1. 金屬溶解時可生成致密的、與基體金屬結合牢固的固態(tài)產物，它金屬溶解時可生成致密的、與基體金屬結合牢固的固態(tài)產物，它們形成獨立的相鈍化膜或成相膜；們形成獨立的相鈍化膜或成相膜；此膜把金屬與介質隔離開，阻礙陽極過程的進行，使金屬表面的溶解此膜把金屬與介質隔離開，阻礙陽極過程的進行，使金屬表面的溶解速度大大降低速度大大降低 金屬原子與定向吸附的水分子酸性溶液），或與吸附的金屬原子與定向吸附的水分子酸性溶液），或與吸附的OH離子離子堿堿 性溶液之間的相互作用而形成鈍化膜，膜會在一定條件下性溶液之間的相互作用而形成鈍化膜，膜會在一定條件下長大長大成相膜具有離子導電性，金屬離子和溶液中某些陰

10、離子可通過膜進行成相膜具有離子導電性，金屬離子和溶液中某些陰離子可通過膜進行遷移鈍化膜很薄）遷移鈍化膜很?。┒鄶到饘傺趸锏纳呻妱荼妊醯奈龀鲭妱莸秃芏?，因此金屬有可能多數金屬氧化物的生成電勢比氧的析出電勢低很多，因此金屬有可能不通過原子氧或分子氧的作用，而直接由陽極反應產生氧化物不通過原子氧或分子氧的作用，而直接由陽極反應產生氧化物二二. 成相膜理論成相膜理論利用橢圓偏光法直接觀察到成相膜的存在、利用橢圓偏光法直接觀察到成相膜的存在、X射線衍射、射線衍射、電子探針、原子吸收、電化學法測結構、成分及膜厚，電子探針、原子吸收、電化學法測結構、成分及膜厚， 5.3 鈍化理論鈍化理論三三. 吸附膜理

11、論吸附膜理論1. 由于在金屬表面形成氧或含氧粒子的吸附層而引起的；由于在金屬表面形成氧或含氧粒子的吸附層而引起的；氧的吸附使金屬表面的反應能力降低而發(fā)生鈍化現象氧的吸附使金屬表面的反應能力降低而發(fā)生鈍化現象 由于金屬表面的原子離子價鍵處于未飽和態(tài)，當含有氧粒子時，易于吸由于金屬表面的原子離子價鍵處于未飽和態(tài)，當含有氧粒子時，易于吸附在金屬表面，使表面的價鍵飽和，失去原有的活性；附在金屬表面，使表面的價鍵飽和，失去原有的活性； 氧吸附層形成過程中不斷把原來吸附在金屬表面的水分子排擠掉，降低了氧吸附層形成過程中不斷把原來吸附在金屬表面的水分子排擠掉，降低了金屬離子的水化作用，減慢了金屬離子的離子化

12、過程金屬離子的水化作用，減慢了金屬離子的離子化過程 5.3 鈍化理論鈍化理論金屬表面生成一層極薄的鈍化膜而阻礙了金屬的溶解金屬表面生成一層極薄的鈍化膜而阻礙了金屬的溶解成相膜理論：要使金屬得到保護必須形成幾個分子厚的，只有增厚的成相膜理論：要使金屬得到保護必須形成幾個分子厚的，只有增厚的氧化膜才能達到完全鈍化；氧化膜才能達到完全鈍化；吸附膜理論：只要形成單分子的二維膜就能導致金屬產生鈍化吸附膜理論：只要形成單分子的二維膜就能導致金屬產生鈍化表面無論形成成相膜還是吸附性氧化膜，都有可能成為鈍化的原因表面無論形成成相膜還是吸附性氧化膜，都有可能成為鈍化的原因需深入研究：需深入研究：何種條件生成成相

13、膜，何種條件生成吸附膜，以及鈍化膜的組成與結構何種條件生成成相膜，何種條件生成吸附膜，以及鈍化膜的組成與結構鈍化的難易主要取決于吸附膜鈍化的難易主要取決于吸附膜鈍化狀態(tài)的維持主要取決成相膜鈍化狀態(tài)的維持主要取決成相膜 5.4 影響金屬陽極過程的主要因素影響金屬陽極過程的主要因素一一. 金屬的本性金屬的本性不同金屬的氧化還原能力不同，因而在相同條件下相同的陽極電不同金屬的氧化還原能力不同，因而在相同條件下相同的陽極電位，或同種的溶液中陽極溶解速度不同；位，或同種的溶液中陽極溶解速度不同；同樣，不同金屬鈍化的難易程度和鈍態(tài)的穩(wěn)定性也是不同的。同樣，不同金屬鈍化的難易程度和鈍態(tài)的穩(wěn)定性也是不同的。易

14、鈍化金屬易鈍化金屬Cr、Mo、Al、Ni、Ti，在含有溶解氧的溶液中和空氣，在含有溶解氧的溶液中和空氣中就能自發(fā)地鈍化中就能自發(fā)地鈍化二二. 溶液組成的影響溶液組成的影響1. 絡合劑的影響絡合劑的影響絡合劑的存在可以促進陽極的正常溶解，防止產生陽極鈍化絡合劑的存在可以促進陽極的正常溶解，防止產生陽極鈍化 5.4 影響金屬陽極過程的主要因素影響金屬陽極過程的主要因素2. 活化劑的影響活化劑的影響促進陽極溶解，防止鈍化作用促進陽極溶解，防止鈍化作用3. 氧化劑的影響氧化劑的影響溶液中存在氧化劑，能促使金屬發(fā)生鈍化；溶解于溶液中的氧、溶液中存在氧化劑，能促使金屬發(fā)生鈍化；溶解于溶液中的氧、OH離子、離子、陽極反應析出的氧等，也能明顯地促使金屬鈍化地鈍化劑陽極反應析出的氧等，也能明顯地促使金屬鈍化地鈍化劑 5.4 影響金屬陽極過程的主要因素影響金屬陽極過程的主要因素 4. 有機表面活性物質的影響有機表面活性物質的影響 5. 溶液的溶液的pH值值6.陽極電流密度的影響陽極電流密度的影響阻礙金屬的陽極溶解，由于有機活性物質在