什么是鈍化現象
鈍化是當某些金屬或是合金腐蝕時觀察到的一種異常的現象。飩 態(tài)的槪念最初是來自于法拉第對于鐵在硝酸溶液中的行為的觀察。法拉第觀察到在低 濃度的硝酸溶液中,純鐵會迅速遭到腐蝕,并且其腐蝕速度隨著硝酸的濃 度提髙而增大。然而,當硝酸的濃度超過某個臨界值以后,鐵在這 些濃硝酸中的腐蝕速度則下降到可予以忽略的程度,盡管腐蝕反 應的熱力學推動力此時顯著增大,但鐵在這種情況下實際上是耐 蝕的,鐵在此酸中仍具有金屬光澤,它的行為就如同貴金屬—樣。 勛巴恩稱鐵在濃硝酸中獲得的耐蝕狀態(tài)為鈍態(tài)。 像上述的鐵那樣的金屬或合金,在某種條件下,由活化態(tài)轉為鈍 態(tài)的這種突變過程稱之為鈍化。金屬或合金鈍化后獲得的那種性 質,稱之為鈍性。不僅僅硝酸,作為強氧化劑的一些其他化學物 質如氣酸鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀及硝酸銀等也能夠引起金風或 合金鈍化。即使是溶解在電解液中的氧,在一定條件下,也能成為強的鈍化劑,使金屬或是合金飩化。可見,鈍化現象的出現通常 與氣化性介質的作用有關。但是,在個別場合下,某些金屬也可 以在非氧化性介質中發(fā)生鈍化,如鎂就可以在氫氟酸,鉬和鈮在鹽酸中 的鈍化??梢哉f,在一定的條件下,差不多任何一種金屬都能在 一定程度上轉入鈍態(tài),只是它們的沌態(tài)穩(wěn)定性是很不相同的。 最易鈍化的金屬有鉻、鋁、鈦、鎳、鐵、鉭、鈮等。各種所謂的不 銹鋼,就是以鐵為基加入了鉻、鎳等元素的合金。不銹鋼在某些 介質中之所以耐腐蝕,就是因為它們在該條件下發(fā)生了鈍化,進入 鈍態(tài)。上述提及的鋁、鈦等一些金屬在電動次序表中排在很前 面,說明它們在熱力學上是很不穩(wěn)定的,或者說是一些化學性質 也活潑的金屬。但實際上,它們在大氣中或一般的工業(yè)介質中都很耐蝕,作為重要的耐蝕工程材料被使用。這是因為它們在那些 介質中都能自發(fā)地發(fā)生鈍化,處于穩(wěn)定的鈍態(tài)之中。
此外,通過陽極化處理也能使某些金屬或合金產生鈍化。例 如,對處于稀硫酸溶液之中的金屬鐵進行陽極處理,開始通以低 電流密度時,鐵以硫酸亞鐵的形式溶解,隨后在髙電流密度下, 溶解一段時間后,鐵的腐蝕實際上就停止了,鐵的性質發(fā)生了劇 變。鐵由于陽極處理從活化態(tài)到飩化態(tài)的突變也稱之為鈍化。但 是,當切斷電源后,達種鈍性只能保持幾秒鐘。
鈍化現象雖然早被人們所發(fā)現,并被研究了 100多年,但由于鈍化現象的復雜性,至今,人們對于產生鈍化的機制以及飩化表 面膜的組成與性質等問題依然不是十分的清楚。也因此導致對于金屬的飩性的確切定義,人們尚無一致看法。
一般來說,鈍化是指金屬經強氧化劑或電化學方法氧化處理,使表面變?yōu)椴换顫姂B(tài)即鈍態(tài)的過程,是使金屬表面轉化為不易被氧化的狀態(tài),而延緩金屬的腐蝕速度的方法。另外,一種活性金屬或合金,其中化學活性大大降低,而成為貴金屬狀態(tài)的現象,也叫鈍化。