第4章 金属的钝化

1、12第一节第一节 金属的钝化金属的钝化 铁和不锈钢在硫酸中进行阳极极化时：铁和不锈钢在硫酸中进行阳极极化时：金属的电极电位金属的电极电位因外加阳极电流或局部阳极电流而向正方向移动，当超过一定因外加阳极电流或局部阳极电流而向正方向移动，当超过一定数值后，金属的溶解速度反而剧烈减小了数值后，金属的溶解速度反而剧烈减小了-钝化钝化1. 钝化现象钝化现象铁在浓硝酸中具有极低溶解速度的性质称为铁在浓硝酸中具有极低溶解速度的性质称为“钝钝性性”，相应地铁在稀硝酸中强烈溶解的性质叫，相应地铁在稀硝酸中强烈溶解的性质叫做做“活性活性”，从活性向钝态的转变叫做钝化。，从活性向钝态的转变叫做钝化。3钝化剂：钝化剂

2、：强氧化性的氧化物，但钝化发生并不单强氧化性的氧化物，但钝化发生并不单纯取决于钝化剂氧化能力强弱，阴离子的特征对纯取决于钝化剂氧化能力强弱，阴离子的特征对钝化过程有影响（高锰酸钾对铁的钝化作用比重钝化过程有影响（高锰酸钾对铁的钝化作用比重铬酸盐差）。铬酸盐差）。有些金属可以在非氧化性介质中发生钝化。有些金属可以在非氧化性介质中发生钝化。4钝化现象因金属与钝化剂的自然作用而产生，称为钝化现象因金属与钝化剂的自然作用而产生，称为“化学钝化化学钝化”或或“自动钝化自动钝化”。自钝化金属自钝化金属（铝、钛、铬）（铝、钛、铬）电化学钝化金属电化学钝化金属阳极极化引起，铁、铬、镍、钼等金属在稀硫酸中均可发

3、生因阳极极化引起，铁、铬、镍、钼等金属在稀硫酸中均可发生因阳极极化而引起的电化学钝化。阳极极化而引起的电化学钝化。本质：本质：原先活化溶解着的金属表面发生了某种突变，使原先活化溶解着的金属表面发生了某种突变，使得金属的阳极溶解过程不再服从塔菲尔规律得金属的阳极溶解过程不再服从塔菲尔规律5机械钝化机械钝化一定环境中，金属表面沉淀出一层较厚的疏松的盐层，起到机一定环境中，金属表面沉淀出一层较厚的疏松的盐层，起到机械隔离反应物的作用，降低了金属的腐蚀速度。这类钝化现象械隔离反应物的作用，降低了金属的腐蚀速度。这类钝化现象不需要使金属的电极电位朝正向移动。例如铅在硫酸溶液中。不需要使金属的电极电位朝正

4、向移动。例如铅在硫酸溶液中。钝态的特征钝态的特征（1 1）腐蚀速度大幅度下降。）腐蚀速度大幅度下降。（2 2）电位强烈正移。）电位强烈正移。 （3 3）金属钝化以后，既使外界条件改变了，也可能在相）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。当程度上保持钝态。 （4 4）钝化只是金属表面性质而非整体性质的改变。）钝化只是金属表面性质而非整体性质的改变。 6注意：注意：不可只简单地把钝性的增加和电位朝正值方向的移不可只简单地把钝性的增加和电位朝正值方向的移动直接联系起来，否则金属具有较正的电位值就相动直接联系起来，否则金属具有较正的电位值就相当于处在更加稳定的钝化状态。当于处在

5、更加稳定的钝化状态。不能把金属的钝化只简单看作是因为金属的腐蚀速不能把金属的钝化只简单看作是因为金属的腐蚀速度的降低。因为阴极过程被阻滞（如因氢过电位的度的降低。因为阴极过程被阻滞（如因氢过电位的升高）亦可减慢金属的腐蚀速度。升高）亦可减慢金属的腐蚀速度。腐蚀的阻化剂（缓蚀剂）并不都是钝化剂。只有阻腐蚀的阻化剂（缓蚀剂）并不都是钝化剂。只有阻化剂中能阻滞阳极过程进行的阻化剂才是钝化剂。化剂中能阻滞阳极过程进行的阻化剂才是钝化剂。正常的阳极阻化现象不能认为是钝化现象。正常的阳极阻化现象不能认为是钝化现象。7减缓金属的腐蚀。如钢铁采用浓硝酸等进行钝化处减缓金属的腐蚀。如钢铁采用浓硝酸等进行钝化处理

6、，在铁中加入某些易钝化的金属组分冶炼成的各理，在铁中加入某些易钝化的金属组分冶炼成的各种不锈钢在强氧化性酸中极易钝化，因此可用这类种不锈钢在强氧化性酸中极易钝化，因此可用这类合金钢代替贵金属制造与强氧化性介质相接触的化合金钢代替贵金属制造与强氧化性介质相接触的化工设备。在碱性溶液中常将铁、镍等金属用作工设备。在碱性溶液中常将铁、镍等金属用作“不不溶性阳极溶性阳极”。钝化现象的应用钝化现象的应用有时要避免钝化现象的出现。如在化学电源中，低有时要避免钝化现象的出现。如在化学电源中，低温条件下钝化将严重影响电池的放电形象，因此希温条件下钝化将严重影响电池的放电形象，因此希望能够消除钝化以提高电极的活

7、性望能够消除钝化以提高电极的活性8钝化的特征曲线钝化的特征曲线9B-C：钝化过渡区：钝化过渡区B点：钝化开始点：钝化开始10C-D：稳定钝化区：稳定钝化区金属氧化物的化学溶解速度决金属氧化物的化学溶解速度决定了金属的溶解速度（定了金属的溶解速度（i维钝维钝）11D-E：过钝化区：过钝化区金属的电极电位保持处于稳定钝化区，金属的电极电位保持处于稳定钝化区，即可大为减慢金属的腐蚀速度即可大为减慢金属的腐蚀速度12采用恒电位法才能得到完整的钝采用恒电位法才能得到完整的钝化特征曲线化特征曲线当钝化作用和活化作用交叉在一当钝化作用和活化作用交叉在一起时，可观察到电流或电位发生起时，可观察到电流或电位发生振荡的现象，故极化曲线的形状振荡的现象，故极化曲线的形状和参数很大程度上依赖于测量速