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(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)的方法,有(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)電化(hua)(hua)(hua)(hua)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)兩種(zhong)。化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)就是(shi)讓金屬(shu)和(he)某些(xie)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑反應,使(shi)金屬(shu)表面(mian)形(xing)成一層緊密粘連著(zhu)的、具有(you)保護性的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物或(huo)其他化(hua)(hua)(hua)(hua)合物。其實,這也(ye)是(shi)一種(zhong)腐(fu)蝕,不(bu)過腐(fu)蝕的結(jie)果,不(bu)僅不(bu)損壞(huai)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)浸入(ru)比重(zhong)大于1.25的濃硝酸(suan)(suan)中,開始鐵(tie)能溶(rong)解,但很快反應(ying)停止。由于只(zhi)有極(ji)薄一層鐵(tie)發生了(le)反應(ying),所以(yi)這(zhe)塊鐵(tie)的外形并不(bu)改(gai)變,但它表(biao)明的性(xing)質(zhi)卻發生了(le)變化。這(zhe)塊不(bu)和稀硝酸(suan)(suan)反應(ying),也不(bu)能從(cong)硝酸(suan)(suan)銀溶(rong)液中置換出銀。像這(zhe)樣使金屬表(biao)面(mian)鈍(dun)化的氧化劑(ji)叫做(zuo)鈍(dun)化劑(ji),在(zai)這(zhe)里,濃硝酸(suan)(suan)就(jiu)是(shi)一種(zhong)鈍(dun)化劑(ji)。在(zai)化工廠里,常用鐵(tie)制器皿盛(sheng)濃硫(liu)酸(suan)(suan),而(er)鐵(tie)并不(bu)被腐蝕,也是(shi)因(yin)為鐵(tie)制器皿表(biao)面(mian)被濃硫(liu)酸(suan)(suan)鈍(dun)化了(le)的緣故。


 電(dian)化(hua)鈍(dun)化(hua)是讓(rang)金(jin)(jin)屬作陽(yang)極,放(fang)在電(dian)解池中通(tong)電(dian),這時(shi),金(jin)(jin)屬被氧(yang)(yang)化(hua),所以也稱作陽(yang)極氧(yang)(yang)化(hua)。隨(sui)著電(dian)流密度(du)的(de)增(zeng)大,電(dian)位增(zeng)高,OH-也可能在陽(yang)極被氧(yang)(yang)化(hua),生成(cheng)OH原子團或氧(yang)(yang)原子和水。OH原子團和氧(yang)(yang)原子都很容易和金(jin)(jin)屬反應,在金(jin)(jin)屬表面(mian)生成(cheng)一種極薄的(de)、肉(rou)眼看不(bu)見的(de)氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)。這層膜(mo)牢(lao)固地和金(jin)(jin)屬結合(he)在一起,而且性質穩定。所以,當這種氧(yang)(yang)化(hua)膜(mo)生成(cheng)后,金(jin)(jin)屬就(jiu)(jiu)不(bu)再變化(hua)了,這塊金(jin)(jin)屬就(jiu)(jiu)具有(you)了鈍(dun)性。鋁制品常通(tong)過電(dian)化(hua)鈍(dun)化(hua),使表面(mian)生成(cheng)一層較(jiao)厚的(de)保(bao)護(hu)膜(mo),以延(yan)長使用壽(shou)命。同時(shi),這層保(bao)護(hu)膜(mo)還(huan)有(you)較(jiao)好的(de)吸附性能,可以染(ran)上各種美(mei)麗的(de)顏色(se)。


可見,電鈍(dun)化(hua)和化(hua)學鈍(dun)化(hua)雖然采用的方法不同,但結果是一(yi)樣的,都是使金(jin)屬表面(mian)氧(yang)化(hua),生成一(yi)層具(ju)有鈍(dun)性的保護膜(mo)。


一(yi)般經(jing)過處(chu)理(li)表面都(dou)可以被鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua),但鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)的難易程度不(bu)(bu)同(tong),鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)后(hou)耐(nai)腐蝕性也不(bu)(bu)同(tong)。例如,鋁很容(rong)易鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua),在通(tong)常情況下(xia)(xia),鋁暴露在空氣中,表面很快就被氧(yang)氣所氧(yang)化(hua)(hua)(hua),生(sheng)成一(yi)層氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁薄膜(mo),保(bao)護(hu)著這(zhe)種活(huo)動金屬鋁不(bu)(bu)繼續腐蝕;鐵(tie)在常溫(wen)下(xia)(xia)放在濃(nong)硝酸中即可鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua);而銅需要在-11℃的低溫(wen)下(xia)(xia)用(yong)濃(nong)硝酸處(chu)理(li)才能鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua);鈉、鉀等活(huo)動金屬,因為它們的化(hua)(hua)(hua)合物都(dou)易溶解,所以很難鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)。


由于不同(tong)金(jin)屬(shu)鈍(dun)化后耐腐蝕性能的不同(tong),我們就應根(gen)據(ju)用途選擇金(jin)屬(shu)材(cai)料。例如,鋁(lv)的保(bao)護膜在空氣中很(hen)穩定,但易被酸(suan)、堿腐蝕,所(suo)以常用鋁(lv)制成日常生活用品、電器零件以及飛機機身等。鉛遇到硫酸(suan)后,表面生成一層硫酸(suan)鉛層,保(bao)護里面的鉛不再與(yu)硫酸(suan)反應,所(suo)以鉛廣泛用于做輸送硫酸(suan)的管道(dao)和實驗室的下水道(dao)等。