69關(guān)于金屬的鈍化知識(shí)概論——陽極鈍化”和“化學(xué)鈍化”
關(guān)于金屬的鈍化知識(shí)概論
電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)的一般規(guī)律表明，當(dāng)金屬按照正常的陽極反應(yīng)歷程溶解時(shí)，則電極電位愈正，金屬的溶解速度也愈大。鎳和鐵在鹽酸中進(jìn)行陽極極化時(shí)即如此。但是在許多情況下，也可看到與此相反的結(jié)果。如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(dòng)，當(dāng)超過一定數(shù)值后，金屬的溶解速度反而劇烈地減小了。鐵和不銹鋼在硫酸中進(jìn)行陽極極化時(shí)便臺(tái)觀察到此現(xiàn)象。金屬陽極溶解過程中的這種“反常”現(xiàn)象稱為金屬的鈍化過程。
如果把一鐵片放在中，定會(huì)劇烈地溶解，且鐵的溶解速度隨濃度的增加而迅速增大，當(dāng)濃度增加到30-92%時(shí)，溶解度達(dá)到***大值，若繼續(xù)增大的濃度（>50%），鐵的溶解度卻突然成萬倍下降，并使表面處理一種特殊的狀態(tài)。這時(shí)即使把它轉(zhuǎn)移到硫酸中去，也不會(huì)再受到酸的浸蝕，因?yàn)榻饘僖寻l(fā)生了鈍化。
倘若介質(zhì)中含有強(qiáng)氧化性能使金屬產(chǎn)生鈍化。它們統(tǒng)稱為鈍化劑，不過鈍化的發(fā)生并不單純地取決于鈍化劑氧化性的強(qiáng)弱。顯然，這是陰離子的牲對(duì)鈍化過程的影響有關(guān)。
鈍化現(xiàn)象的發(fā)生雖然通常和氧化性介質(zhì)的作用有關(guān)，但有些金屬卻可在非氧化性介質(zhì)中發(fā)生鈍化。鉬和鈮可在鹽酸中鈍化，***和銀在氯離子的作用下卻能鈍化。
綜上所述，鈍化現(xiàn)象若是因金屬與鈍化劑的自然作用而產(chǎn)生則稱之為“化學(xué)鈍化”或“自動(dòng)鈍化”。鉻、鋁、鈦等金屬在空氣中和很多種含氧的溶液中都易于被氧所鈍化，故被稱之為“自鈍化金屬”。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不含有活性氯離子的電解質(zhì)溶液中，金屬的鈍化也可以由陽極極化而引起，例如18-8型不銹鋼會(huì)劇烈溶解，但倘若外加電流使其陽極極化，當(dāng)極化至-0.1V(SCE)之后，不銹鋼的溶解速度將迅速下降到原來的數(shù)萬分之一。并且在0.1至+1.2Ｖ范圍內(nèi)保持著高度的穩(wěn)定性，這一現(xiàn)現(xiàn)象叫作“陽極鈍化”或“電化學(xué)鈍化”。鐵、鎳、鉻、鉬等金屬均可發(fā)生因陽極極化而引起的電化學(xué)鈍化。
“陽極鈍化”和“化學(xué)鈍化”本質(zhì)上是一樣的，因?yàn)檫@些現(xiàn)象的發(fā)生都是由于原先活化溶解著的金屬表面發(fā)生了某種突變。這種突變使得金屬的陽極溶解過程不再服從塔菲爾規(guī)律，其溶解速度也隨之急劇下降。因此，所謂鈍化就是指金屬表面狀態(tài)的這種突變，金屬鈍化后所處的狀態(tài)稱之為鈍態(tài)，而鈍態(tài)金屬所具有的性質(zhì)稱之為鈍性。
還有一種叫“機(jī)械鈍化”的說法，這是指在一定環(huán)境中于金屬表面上沉淀出一層較厚的，但又或多或少疏松的鹽層。這種通常是非導(dǎo)體的鹽層實(shí)際上起了機(jī)械隔離反應(yīng)物的作用，從而降低了金屬的腐蝕速度。這類鈍化現(xiàn)象顯然不需要使金屬的電極電位朝正值的方向移動(dòng)。甚至在鹽的溶度積很低時(shí)，眉飛色舞 電極電位還能朝負(fù)值方向移動(dòng)。如鉛在硫酸中，鎂在水溶液中和銀在氯化物溶液中等的情況就是如此。
研究鈍化現(xiàn)象有很大的實(shí)際意義。因?yàn)樘幰烩g態(tài)的金屬具有很低的溶解速度，因此可能用它來達(dá)到減緩金屬腐蝕的目的。在鐵中加入某些易鈍化的金屬組分（如鉻、鎳、鉬、鈦等）冶煉成各種不銹鋼在強(qiáng)氧化性中極易鈍化，因此可用這類合金鋼代替貴金屬制造與強(qiáng)氧化性介質(zhì)相接觸的化工設(shè)備。