前面談到的兩種保護層法,金屬的“衣服”是“穿在身上”的。能不能讓金屬自己長出一層即耐磨又抗腐蝕的“皮”呢?能!在實踐中,人們找到許多方法,這就是讓金屬表面發生化學變化,生產一層具有保護性能的膜-穩定的金屬化合物,使金屬表面的化學性質變鈍,這就是表面鈍化法。


 使表(biao)面(mian)鈍(dun)化的(de)(de)方法,有(you)化學鈍(dun)化和(he)電化鈍(dun)化兩種。化學鈍(dun)化就(jiu)是讓金屬(shu)和(he)某(mou)些氧(yang)化劑反應,使金屬(shu)表(biao)面(mian)形成(cheng)一(yi)層緊密粘連著(zhu)的(de)(de)、具有(you)保護性的(de)(de)氧(yang)化物或(huo)其他化合物。其實,這也(ye)是一(yi)種腐蝕,不過腐蝕的(de)(de)結果,不僅不損(sun)壞金屬(shu),反而有(you)保護作用。

濃硫酸.jpg  鈍化金屬.jpg


 例如,把鐵(tie)浸(jin)入比重大于1.25的濃(nong)(nong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)中,開始(shi)鐵(tie)能溶解(jie),但很快反應停止。由于只有極薄一(yi)層鐵(tie)發(fa)生(sheng)了(le)反應,所以這(zhe)塊(kuai)鐵(tie)的外形并不改(gai)變(bian),但它表(biao)明的性(xing)質卻發(fa)生(sheng)了(le)變(bian)化。這(zhe)塊(kuai)不和(he)稀(xi)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)反應,也(ye)不能從硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)銀溶液(ye)中置換出銀。像這(zhe)樣使金(jin)屬表(biao)面(mian)鈍(dun)化的氧(yang)化劑叫做(zuo)鈍(dun)化劑,在這(zhe)里,濃(nong)(nong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)就是一(yi)種(zhong)鈍(dun)化劑。在化工廠里,常(chang)用鐵(tie)制(zhi)器皿盛濃(nong)(nong)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan),而鐵(tie)并不被(bei)腐蝕,也(ye)是因(yin)為鐵(tie)制(zhi)器皿表(biao)面(mian)被(bei)濃(nong)(nong)硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)鈍(dun)化了(le)的緣(yuan)故(gu)。


 電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)是讓金屬(shu)(shu)作(zuo)陽極(ji),放在(zai)電(dian)解池(chi)中通電(dian),這(zhe)時,金屬(shu)(shu)被氧(yang)化(hua)(hua)(hua),所以(yi)也(ye)稱(cheng)作(zuo)陽極(ji)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。隨著電(dian)流密度(du)的(de)(de)增(zeng)大,電(dian)位增(zeng)高,OH-也(ye)可能(neng)在(zai)陽極(ji)被氧(yang)化(hua)(hua)(hua),生(sheng)成OH原(yuan)子團(tuan)或氧(yang)原(yuan)子和水。OH原(yuan)子團(tuan)和氧(yang)原(yuan)子都很(hen)容易和金屬(shu)(shu)反應(ying),在(zai)金屬(shu)(shu)表面生(sheng)成一(yi)(yi)種極(ji)薄的(de)(de)、肉眼看不見的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這(zhe)層(ceng)(ceng)(ceng)膜(mo)牢固地和金屬(shu)(shu)結(jie)合在(zai)一(yi)(yi)起,而(er)且性(xing)質穩定。所以(yi),當(dang)這(zhe)種氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)生(sheng)成后(hou),金屬(shu)(shu)就(jiu)不再變化(hua)(hua)(hua)了,這(zhe)塊金屬(shu)(shu)就(jiu)具有(you)了鈍(dun)性(xing)。鋁(lv)制品(pin)常通過電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua),使表面生(sheng)成一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)較厚(hou)的(de)(de)保護(hu)膜(mo),以(yi)延長使用壽命。同時,這(zhe)層(ceng)(ceng)(ceng)保護(hu)膜(mo)還(huan)有(you)較好的(de)(de)吸附(fu)性(xing)能(neng),可以(yi)染上各(ge)種美麗的(de)(de)顏色(se)。


可(ke)見,電鈍化(hua)和化(hua)學鈍化(hua)雖然采用(yong)的方法不同,但結果(guo)是一(yi)樣的,都是使(shi)金屬表面氧化(hua),生成一(yi)層具(ju)有(you)鈍性的保(bao)護(hu)膜(mo)。


一(yi)般(ban)經過處理(li)表面都可以被(bei)鈍(dun)(dun)化(hua),但(dan)鈍(dun)(dun)化(hua)的(de)難(nan)易(yi)程度不(bu)同,鈍(dun)(dun)化(hua)后耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)也不(bu)同。例(li)如,鋁很(hen)容易(yi)鈍(dun)(dun)化(hua),在通(tong)常情況下(xia),鋁暴(bao)露在空(kong)氣(qi)中,表面很(hen)快就被(bei)氧(yang)氣(qi)所氧(yang)化(hua),生成一(yi)層氧(yang)化(hua)鋁薄膜,保(bao)護著這種活動金屬鋁不(bu)繼續腐(fu)(fu)蝕;鐵在常溫下(xia)放在濃硝酸中即(ji)可鈍(dun)(dun)化(hua);而銅(tong)需要在-11℃的(de)低溫下(xia)用(yong)濃硝酸處理(li)才能鈍(dun)(dun)化(hua);鈉、鉀等活動金屬,因為它(ta)們的(de)化(hua)合物(wu)都易(yi)溶(rong)解(jie),所以很(hen)難(nan)鈍(dun)(dun)化(hua)。


由于(yu)(yu)不同金屬(shu)鈍化后(hou)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性能的(de)不同,我(wo)們就應(ying)根(gen)據用途選擇金屬(shu)材料。例如,鋁(lv)的(de)保護膜在(zai)空氣中很(hen)穩(wen)定,但易被酸(suan)、堿腐(fu)蝕(shi)(shi),所以(yi)(yi)常用鋁(lv)制成日常生活用品、電器零(ling)件以(yi)(yi)及飛機機身等(deng)。鉛(qian)遇到(dao)硫酸(suan)后(hou),表面生成一(yi)層硫酸(suan)鉛(qian)層,保護里面的(de)鉛(qian)不再與硫酸(suan)反應(ying),所以(yi)(yi)鉛(qian)廣泛用于(yu)(yu)做輸送硫酸(suan)的(de)管道(dao)和實驗室的(de)下水道(dao)等(deng)。