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金屬的鈍化和活化

發布時間:2018-03-31新聞編輯:青島愛大生

 金屬的鈍化和活化金屬的鈍化,指某活潑金屬或合金由于化學或電化學的作用,表面狀態發生了變化,使原來的溶解或腐蝕速度顯著減慢的一種現象。把處于這種不活潑狀態下的金屬,稱作鈍態金屬。根據達到鈍化的途徑,可將金屬的鈍化分為電化學鈍化和化學鈍化兩種。

 
金屬的鈍化和活化
金屬的鈍化和活化1、電化學鈍化
 
當電流通過電解槽時,金屬陽極因發生極化而進入鈍態的現象,稱作電化學鈍化。比如,電鍍時某可溶性陽極,當有電流通過時,其電極電位會偏離平衡電位向正方向移動而發生陽極極化,同時陽極發生正常的溶解。但當陽極電位正移至某一臨界值時,陽極溶解的速度急劇下降,陽極表面由活化狀態進入鈍化狀態,此即陽極發生了“鈍化現象”。開始發生陽極鈍化的電位,稱作臨界鈍化電位,用φ臨表示。與φ臨對應的陽極電流密度,稱作臨界鈍化電流密度,用D臨表示。
 
金屬的電化學鈍化,是陽極極化過程的一種特殊狀態,它常常會對電鍍生產帶來一定的影響。比如,堿性鍍鋅時,陽極電流密度往往不能開大,否則鋅陽極表面容易鈍化而影響溶解。再如,堿性鍍錫的陽極電流較大時,錫陽極表面易生成黑色堅固的鈍化膜,發生完全的鈍化。此時,陽極表面只有大量氧氣析出,而鍍液中錫離子濃度不斷降低,從而影響了鍍液的穩定性。似這一類陽極鈍化的現象,在生產中都是需要防止的。比如,通常通過控制陽極與陰極面積的比例,來控制陽極電流密度不超過其臨界鈍化電流密度。滾鍍的陰極面積不好確定,則只能盡量增大陽極面積,以盡量減小陽極電流密度,防止陽極鈍化的發生。比如滾鍍通常會采用鈦籃盛裝粒狀陽極的辦法來增大陽極面積。
 
但有時也會利用陽極鈍化現象為電鍍生產服務。比如,在堿性鍍液中,為避免鍍液中金屬離子增加過快,可用不銹鋼板或鎳板做不溶性陽極;在滾鍍鎳溶液中,陽極可使用鈦籃盛裝鎳塊或鎳扣,以增大陽極面積,而鈦籃并不溶解;在鍍鉻溶液中,可用鉛做不溶性陽極,等等。這些金屬在一定的鍍液中做為陽極而不溶解,正是利用了它們易于鈍化的特性。
 
一般,不銹鋼、鉻、鎳等比鐵、鋅等容易鈍化,它們的D臨都比較小,φ臨都比較負。在不含氯離子的鍍鎳溶液中,鎳陽極之所以容易鈍化,原因就在于此。
 
2、化學鈍化
 
金屬受到某些化學試劑的作用,也會發生鈍化,但這種鈍化沒有陽極極化過程,稱之為化學鈍化。能使金屬發生化學鈍化的化學試劑,稱為鈍化劑。
 
比如,鐵在稀硝酸中會受到強烈的腐蝕而溶解,但稀硝酸濃度增大到某一數值時,鐵的溶解速度急劇下降,則說明此時鐵發生了鈍化。出現這一急劇變化的硝酸的濃度,叫做臨界濃度,在室溫下它大概為10~20N或30~40%。
 
做為鈍化劑,除硝酸外,其他一些強氧化劑如硝酸根、氯酸、氯酸鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀等都能引起金屬的鈍化。溶解在鍍液中或大氣中的氧,有時也是強烈的鈍化劑。在個別場合下,某些金屬也可以在非氧化性介質中發生鈍化,如鎂在氫氟酸中鈍化、鉬和鈮在鹽酸中鈍化等。
 
有些金屬并不需要強氧化劑,一遇到氧就會鈍化,稱之為自鈍化,這類金屬稱為自鈍化金屬,常見的如鋁、鈦等。有些金屬雖然也能發生自鈍化,但自發能力不如鋁、鈦等更強,如鉻、鎳等,稱之為易鈍化金屬。而有些金屬一般需要強氧化劑才能進行充分的鈍化,如鋅、銅等,稱之為可鈍化金屬。常見的金屬其鈍化性能從易到難的順序是這樣排列的。
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