什么是钝化现象

什么是钝化现象

钝化是当一些金属或合金被腐蚀时观察到的异常现象。混沌态的概念最初来自法拉第对硝酸溶液中铁的行为的观察。法拉第观察到，在低浓度硝酸溶液中，纯铁会被迅速腐蚀，其腐蚀速率会随着硝酸浓度的增加而增加。然而，当硝酸的浓度超过某一临界值时，铁在这些浓硝酸中的腐蚀速率降低到可忽略的程度。虽然此时腐蚀反应的热力学驱动力显著增加，但在这种情况下，铁实际上是耐腐蚀的。铁在这种酸中仍有金属光泽，它的行为就像贵金属一样。勋伯格称铁在浓硝酸中的耐腐蚀性是被动的。在某些条件下，金属或合金(如铁)从活化状态突然转变为钝化状态称为钝化。金属或合金的钝化称为钝化。不仅是硝酸，还有一些其他化学物质，如强氧化剂，如硝酸钾、重铬酸钾、高锰酸钾和硝酸银，也会导致金粉或合金钝化。在一定条件下，即使溶于电解液中的氧也能成为强钝化剂，从而使金属或合金化。可以看出，钝化现象的发生通常与气化介质的作用有关。然而，在某些情况下，一些金属可以在非氧化介质中钝化，例如氢氟酸中的镁、盐酸中的钼和铌。可以说，在一定条件下，几乎任何金属都能在一定程度上转变成被动状态，但它们的混沌稳定性却大不相同。最容易钝化的金属是铬、铝、钛、镍、铁、钽、铌等。各种所谓的不锈钢都是以铁为基础，添加铬、镍和其他元素的合金。不锈钢在某些介质中是耐腐蚀的，因为它们在这种条件下被钝化并进入钝化状态。上面提到的一些金属，如铝和钛，列在动电序列表的前面，表明它们是热力学不稳定的，或一些具有活性化学性质的金属。但事实上，它们在大气或一般工业介质中非常耐腐蚀，被用作重要的耐腐蚀工程材料。这是因为它们可以在这些介质中自发钝化，并处于稳定的被动状态。

此外，一些金属或合金可以通过阳极氧化来钝化。例如，当在稀硫酸溶液中的金属铁被阳极氧化时，铁在低电流密度下以硫酸亚铁的形式溶解，然后在高电流密度下溶解一段时间后，铁的腐蚀实际上停止，并且铁的性质发生显著变化。由于阳极处理引起的铁从激活状态到调谐状态的突然变化也称为钝化。然而，当电源被切断时，钝性只能维持几秒钟。

尽管钝化现象早已被人们发现，并已被研究了100多年，但由于钝化现象的复杂性，人们对钝化的机理以及屯化表面膜的组成和性能还不是很清楚。因此，对于金属可调性的确切定义没有共识。

一般来说，钝化是指金属被强氧化剂或电化学方法氧化，使表面变得无活性，即无活性的过程。这是一种使金属表面变成不易氧化的状态，延缓金属腐蚀速度的方法。此外，化学活性大大降低并变成贵金属状态的活性金属或合金也称为钝化。