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(shi)表面鈍(dun)化(hua)的(de)方法,有(you)化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)和(he)電化(hua)鈍(dun)化(hua)兩(liang)種。化(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)就是讓(rang)金(jin)屬和(he)某(mou)些(xie)氧(yang)化(hua)劑反(fan)應(ying),使(shi)金(jin)屬表面形成一(yi)層緊(jin)密(mi)粘連著的(de)、具有(you)保(bao)護性的(de)氧(yang)化(hua)物或其他化(hua)合物。其實,這(zhe)也是一(yi)種腐蝕,不(bu)過腐蝕的(de)結(jie)果(guo),不(bu)僅不(bu)損壞金(jin)屬,反(fan)而有(you)保(bao)護作用。

例如,把鐵(tie)(tie)浸入比重大(da)于1.25的濃(nong)(nong)硝酸(suan)(suan)中,開始鐵(tie)(tie)能(neng)溶解,但(dan)(dan)很快(kuai)反應停止(zhi)。由于只有極薄一(yi)層鐵(tie)(tie)發(fa)生了(le)反應,所以(yi)這塊(kuai)鐵(tie)(tie)的外形(xing)并不(bu)改(gai)變(bian),但(dan)(dan)它表明的性(xing)質(zhi)卻發(fa)生了(le)變(bian)化(hua)(hua)。這塊(kuai)不(bu)和稀(xi)硝酸(suan)(suan)反應,也(ye)不(bu)能(neng)從(cong)硝酸(suan)(suan)銀溶液中置換出銀。像這樣(yang)使金屬表面(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)的氧化(hua)(hua)劑叫做(zuo)鈍(dun)化(hua)(hua)劑,在這里,濃(nong)(nong)硝酸(suan)(suan)就是一(yi)種鈍(dun)化(hua)(hua)劑。在化(hua)(hua)工廠(chang)里,常用鐵(tie)(tie)制(zhi)器皿(min)盛濃(nong)(nong)硫(liu)酸(suan)(suan),而鐵(tie)(tie)并不(bu)被(bei)腐蝕,也(ye)是因為鐵(tie)(tie)制(zhi)器皿(min)表面(mian)被(bei)濃(nong)(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)鈍(dun)化(hua)(hua)了(le)的緣(yuan)故。
電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua)是讓金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)作(zuo)陽極,放在(zai)電(dian)解(jie)池中通電(dian),這(zhe)(zhe)時(shi),金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua),所以(yi)也稱(cheng)作(zuo)陽極氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)。隨(sui)著電(dian)流密度的(de)增(zeng)大,電(dian)位增(zeng)高(gao),OH-也可能在(zai)陽極被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua),生(sheng)成(cheng)(cheng)OH原子(zi)團或氧(yang)(yang)原子(zi)和水。OH原子(zi)團和氧(yang)(yang)原子(zi)都很(hen)容易和金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)反應,在(zai)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)表(biao)面(mian)生(sheng)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)種(zhong)極薄的(de)、肉眼看不見的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這(zhe)(zhe)層膜(mo)牢固(gu)地和金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)結合在(zai)一(yi)(yi)起,而且性質穩定。所以(yi),當這(zhe)(zhe)種(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)生(sheng)成(cheng)(cheng)后,金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)就(jiu)不再變化(hua)(hua)(hua)了,這(zhe)(zhe)塊金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)就(jiu)具有(you)了鈍性。鋁(lv)制品常通過電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua),使(shi)表(biao)面(mian)生(sheng)成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)層較厚(hou)的(de)保護(hu)膜(mo),以(yi)延長使(shi)用壽命(ming)。同時(shi),這(zhe)(zhe)層保護(hu)膜(mo)還有(you)較好的(de)吸附(fu)性能,可以(yi)染上(shang)各種(zhong)美麗的(de)顏色。
可見(jian),電鈍(dun)(dun)化(hua)和(he)化(hua)學鈍(dun)(dun)化(hua)雖然采(cai)用的方法不(bu)同,但結(jie)果是一樣(yang)的,都是使金屬表面氧化(hua),生成一層(ceng)具(ju)有鈍(dun)(dun)性的保護(hu)膜。
一般經過(guo)處(chu)理(li)表(biao)面都(dou)可(ke)以被鈍化(hua)(hua),但鈍化(hua)(hua)的難(nan)易程度不(bu)(bu)同(tong),鈍化(hua)(hua)后(hou)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性(xing)也(ye)不(bu)(bu)同(tong)。例如(ru),鋁(lv)(lv)(lv)很(hen)容易鈍化(hua)(hua),在(zai)通常情況下,鋁(lv)(lv)(lv)暴露(lu)在(zai)空氣中,表(biao)面很(hen)快就被氧氣所(suo)氧化(hua)(hua),生成一層氧化(hua)(hua)鋁(lv)(lv)(lv)薄膜,保護著這種活動金(jin)屬鋁(lv)(lv)(lv)不(bu)(bu)繼續腐(fu)(fu)蝕;鐵在(zai)常溫下放(fang)在(zai)濃(nong)硝酸(suan)中即可(ke)鈍化(hua)(hua);而銅需要(yao)在(zai)-11℃的低溫下用濃(nong)硝酸(suan)處(chu)理(li)才能鈍化(hua)(hua);鈉(na)、鉀等活動金(jin)屬,因為它們的化(hua)(hua)合物都(dou)易溶解,所(suo)以很(hen)難(nan)鈍化(hua)(hua)。
由于(yu)不同(tong)金屬鈍化后耐腐蝕(shi)性能的(de)(de)不同(tong),我們就應(ying)根據用途選擇金屬材料(liao)。例如,鋁(lv)的(de)(de)保護膜在空氣中很穩定,但易被酸(suan)、堿腐蝕(shi),所以(yi)常用鋁(lv)制成日(ri)常生(sheng)活用品、電器零件以(yi)及飛(fei)機(ji)機(ji)身等。鉛(qian)遇(yu)到(dao)硫(liu)酸(suan)后,表面(mian)生(sheng)成一層(ceng)(ceng)硫(liu)酸(suan)鉛(qian)層(ceng)(ceng),保護里面(mian)的(de)(de)鉛(qian)不再(zai)與硫(liu)酸(suan)反應(ying),所以(yi)鉛(qian)廣泛用于(yu)做(zuo)輸送(song)硫(liu)酸(suan)的(de)(de)管道和實(shi)驗(yan)室的(de)(de)下水(shui)道等。

