金属表面的钝化现象

从热力学上讲，绝大多数金属在一般环境下都会自发地发生腐蚀，可是在某些介质环 境下金属表面会发生一种阳极反应受阻的现象。这种由于金属表面状态的改变引起金属表 面活性的突然变化，使表面反应(如金属在酸中的溶解或在空气中的腐蚀〕速度急剧降低的 现象称为钝化。钝化大大降低了金属的腐蚀速度，增加了金属的耐蚀性。金属钝化后所处 的状态称为钝态，钝态金属所具有的性质称为钝性。

金属的钝化往往与氧化有关，如含有强氧化性物质〔硝酸、硝酸银、氯酸、氯化钾、 重铬酸钾、高锰酸钾和氧气)的介质都能使金属钝化，它们统称为钝化剂。金属与钝化剂 间自然作用而产生的钝化现象，称为自然钝化或化学钝化，如铬、铝、钛等金属在空气中 与氧气作用而形成钝态。如果在金属表面上沉积出盐层时，将对进一步的表面反应产生机 械阻隔作用，使表面反应速度降低，这一现象被称为机械钝化。被过分抛光的金属表面也 可产生钝化现象。被抛光的金属表面有较好的抗蚀性能。例如，将钢铁零件抛光，渗氮就 会变得困难，从而使渗氮层变薄或完全没有渗氮层。

金属钝化有两种理论：一种称为成相膜理论，另一种称为吸附理论。成相膜理论认为，处于介质中的金属表面能生成一层致密的、覆盖良好的保护膜。该保护膜作为一个独 立相存在，把金属与介质隔开，使表面反应速度明显下降，金属表面转为钝态。吸附理论 认为，不一定要形成完整的钝化膜才会引起金属表面钝化，只要在金属的部分表面上形成 氧原子的吸附层，就能产生钝化。吸附层可以是单分子层或0或0.2离子层。氧原子与 金属表面因化学吸附而结合，使金属表面的自由键能趋于饱和，改变了金属与介质界面的 结构及能量状态，降低了金属与介质间的反应速度，从而产生钝化作用。

成相膜理论与吸附理论的主要区别在于：成相膜理论强调了钝化层的机械隔离作用; 而吸附理论认为主要是吸附层改变了金属表面的能量状态，使不饱和键趋于饱和，降低了金属表面的化学活性，造成钝化。事实上，金属的实际钝化过程比上述两种理论模型要复杂得多，它与材料的表面成分、组织结构、能量状态等多种因素的变化有关，不是某一单 一因素造成的。

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