第9章 防腐工程1.ppt

工业常用金属的钝化趋势： 按下列顺序依次减小：Ti、Al、Cr、Mo、Mg、Ni、Fe、Mn、Zn、Cu。这个顺序只是表示钝化倾向的难易程度, 并不代表它们的耐蚀性亦是依次递减。 ② 金属本性 有的金属在非氧化性介质中也可能钝化——如：钼和铌在盐酸中、镁在氢氟酸中。 ③ 温度对钝化的影响： 溶液的温度愈高，金属愈难钝化。 如： 25℃时，铁在40%的HNO3中能钝化；但温度升高到75℃以上，即使85%的浓硝酸，铁也难于钝化。 自钝化金属： 某些易钝化金属：如鈦、铝、铬在空气中也能钝化，故称为自钝化金属。 ④ 金属钝化后，电位往正方面急剧上升 铁钝化后：电位从原来的－0.5～+0.2V上升到+0.5～+1.0V ； 铅钝化后：电位从－0.6～－0.4V升高到+0.8～+1.0V。 ⑤ 金属钝态与活态之间的转换，往往具有一定程度的不可逆性 例如：将在浓硝酸中钝化后的铁，转置到不可能致钝的稀硝酸中,仍能保持一定程度的钝态稳定性。 ⑥ 活化因素 活态——是相对于对“钝态”而言，是未钝化而容易被腐蚀的状态。 活化因素——使金属由“钝态”转变为“活态”的环境因素。 实际环境中存在着金属钝化因素，同时存在着活化（CI－）因素，视其相对强度。 如果两种因素的作用强度彼此相当，就会呈现钝态与活态相互交替的现象。 在阳极极化曲线上，可以观察到电位的振荡或电流振荡。 ⑦一些可钝化金属， 在一定条件下，利用外加阳极电流，可以使金属从活态转变为钝态（电化学方法致钝）。 电化学方法致钝的阳极极化曲线如图所示。 二、钝化理论与钝化特性曲线分析 1、钝化理论 成相膜理论和吸附理论 ⑴ 成相膜理论(薄膜理论) 认为钝化是在金属表面生成了致密的、覆盖性良好的固体产物保护膜。 这层保护膜，强烈地阻滞了阳极过程的进行，结果使金属的溶解速度大大降低，亦即使金属转变为钝态。 成相膜理论的实验依据 例如：已测出膜的结构、成分和厚度。 一般钝化膜厚度：约10～100埃。 膜的组成——由金属氧化物组成，在一定的条件下,铬酸盐、磷酸盐及难溶的硫酸盐也可以构成钝化膜。 ② 吸附理论 认为金属钝化只要在金属表面上生成氧或含氧粒予的吸附层，就足够使金属钝化了； 当这些粒子在金属表面上吸附以后，就改变了金属—溶液界面的结构，使金属表面本身的反应能力降低了，亦即呈现出钝态。 例如，不锈钢钝化时，界面无成相膜生成。 ③ 钝化特性曲线分析 采用电化学方法致钝时,测得的钝化金属的典型阳极极化曲线如图所示。 ※根据成相膜理论进行分析 图中的阳极极化曲线被四个特征电位值(Ee.M、 Ecp、Ep、ETP)分成四个区段。 a 曲线AB段 金属的活态区。即从金属的初始电极电位Ee.M至Ecp ［金属的钝化电位（临界电位）］。 特点： 金属表面没有钝化膜形成，金属处于活性溶解状态。相当于氧化性强度不够。 临界电位（开始发生钝化的电位） 当金属阳极电位达到临界电位时，金属的阳极电流密度达到最大值icp，称为钝化电流密度。 b 曲线BC段：活化—钝化过渡区。 即从电位Ecp到电位Ep 特点： 当电位达到临界电位Ecp时，金属开始发生钝化； 此时金属表面开始形成钝化膜。 但在活化—钝化过渡区，表面生成的钝化膜保护性能不强 如可能生成过渡性氧化物，不断处于钝化与活化相互转变的不稳定状态。 结果：阳极电流密度往往出现剧烈的振荡，很难测得一个稳定值。 例如：此时铁在金属表面生成二价过渡氧化物，保护性能很差。 c 曲线CD段——钝态区： 从能形成稳定钝化膜的氧化电位Ep到过钝电位ETP。 如铁：表面生成了具有足够保护性的三价正铁离子的氧化膜(γ－Fe2O3),电流密度变得很小。 特点 电位达到Ep后, 能形成稳定的钝化膜，金属表面处于稳定的钝化状态。 维钝电流密度ip： 如果保持CD段内的电位值，其电流密度值只有微小的变化，这个电流密度称为维钝电流密度。 d 曲线DE段——过钝化区。 即电位高于过钝化电位ETP的区段。 特点： 从ETP开始，阳极电流密度随着电位的升高而增大。 耗氧腐蚀 通过阴极上耗氧反应的进行，促使阳极金属不断溶