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)(mian)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)方法(fa),有化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)和電化(hua)(hua)(hua)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)兩(liang)種。化(hua)(hua)(hua)學鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)就是(shi)讓金(jin)屬和某(mou)些氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑反應(ying),使金(jin)屬表(biao)面(mian)(mian)形(xing)成(cheng)一層緊(jin)密(mi)粘(zhan)連(lian)著的(de)(de)、具有保護性的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)或(huo)其他化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)。其實,這也(ye)是(shi)一種腐蝕(shi),不過腐蝕(shi)的(de)(de)結果,不僅不損壞金(jin)屬,反而有保護作用。

濃硫酸.jpg  鈍化金屬.jpg


 例(li)如,把鐵(tie)浸入(ru)比重(zhong)大于1.25的濃(nong)硝酸(suan)中,開始(shi)鐵(tie)能溶(rong)解,但很快反(fan)(fan)(fan)應停止。由(you)于只(zhi)有極薄(bo)一層鐵(tie)發(fa)生了反(fan)(fan)(fan)應,所(suo)以這(zhe)塊鐵(tie)的外(wai)形(xing)并不改變(bian),但它表(biao)明(ming)的性質卻(que)發(fa)生了變(bian)化(hua)。這(zhe)塊不和稀(xi)硝酸(suan)反(fan)(fan)(fan)應,也不能從(cong)硝酸(suan)銀溶(rong)液中置換(huan)出銀。像這(zhe)樣使金屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)鈍化(hua)的氧化(hua)劑(ji)叫做鈍化(hua)劑(ji),在這(zhe)里,濃(nong)硝酸(suan)就是一種(zhong)鈍化(hua)劑(ji)。在化(hua)工(gong)廠里,常用鐵(tie)制(zhi)器皿(min)盛濃(nong)硫酸(suan),而(er)鐵(tie)并不被腐(fu)蝕,也是因為鐵(tie)制(zhi)器皿(min)表(biao)面(mian)(mian)被濃(nong)硫酸(suan)鈍化(hua)了的緣故。


 電(dian)(dian)化(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)是讓金(jin)(jin)屬(shu)作(zuo)陽極(ji),放(fang)在(zai)電(dian)(dian)解(jie)池(chi)中(zhong)通電(dian)(dian),這時,金(jin)(jin)屬(shu)被氧(yang)化(hua)(hua),所以也稱作(zuo)陽極(ji)氧(yang)化(hua)(hua)。隨著(zhu)電(dian)(dian)流密度的(de)增(zeng)大,電(dian)(dian)位增(zeng)高,OH-也可能在(zai)陽極(ji)被氧(yang)化(hua)(hua),生(sheng)(sheng)成(cheng)OH原子(zi)團或氧(yang)原子(zi)和(he)水。OH原子(zi)團和(he)氧(yang)原子(zi)都很(hen)容易和(he)金(jin)(jin)屬(shu)反應,在(zai)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)生(sheng)(sheng)成(cheng)一(yi)種極(ji)薄的(de)、肉眼看不見(jian)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜。這層(ceng)膜牢固地和(he)金(jin)(jin)屬(shu)結合在(zai)一(yi)起,而且性質穩定。所以,當這種氧(yang)化(hua)(hua)膜生(sheng)(sheng)成(cheng)后(hou),金(jin)(jin)屬(shu)就不再變化(hua)(hua)了,這塊金(jin)(jin)屬(shu)就具(ju)有了鈍性。鋁制品常通過電(dian)(dian)化(hua)(hua)鈍化(hua)(hua),使表(biao)(biao)面(mian)生(sheng)(sheng)成(cheng)一(yi)層(ceng)較(jiao)(jiao)厚的(de)保(bao)護(hu)膜,以延長(chang)使用壽(shou)命。同時,這層(ceng)保(bao)護(hu)膜還有較(jiao)(jiao)好的(de)吸附性能,可以染上各種美(mei)麗的(de)顏色。


可見,電(dian)鈍化(hua)和化(hua)學鈍化(hua)雖然采用(yong)的(de)方法不同,但(dan)結果是一(yi)(yi)樣的(de),都是使(shi)金(jin)屬表面氧化(hua),生成一(yi)(yi)層(ceng)具有鈍性的(de)保護(hu)膜。


一般經過處理(li)表(biao)面(mian)都可以(yi)被(bei)鈍(dun)化(hua)(hua),但鈍(dun)化(hua)(hua)的難易(yi)(yi)程度(du)不(bu)同(tong)(tong),鈍(dun)化(hua)(hua)后耐腐蝕性也不(bu)同(tong)(tong)。例如(ru),鋁很容易(yi)(yi)鈍(dun)化(hua)(hua),在(zai)(zai)通常情(qing)況下,鋁暴露在(zai)(zai)空氣(qi)中,表(biao)面(mian)很快(kuai)就(jiu)被(bei)氧氣(qi)所氧化(hua)(hua),生成一層氧化(hua)(hua)鋁薄膜,保護(hu)著(zhu)這種活動金屬(shu)鋁不(bu)繼續腐蝕;鐵在(zai)(zai)常溫(wen)下放在(zai)(zai)濃(nong)(nong)硝(xiao)酸(suan)中即可鈍(dun)化(hua)(hua);而銅需要(yao)在(zai)(zai)-11℃的低溫(wen)下用濃(nong)(nong)硝(xiao)酸(suan)處理(li)才能鈍(dun)化(hua)(hua);鈉(na)、鉀(jia)等活動金屬(shu),因為(wei)它們的化(hua)(hua)合物都易(yi)(yi)溶解,所以(yi)很難鈍(dun)化(hua)(hua)。


由于不同(tong)金(jin)屬鈍化后耐腐蝕性能的(de)(de)不同(tong),我們就應根據用途(tu)選擇金(jin)屬材料。例如,鋁的(de)(de)保(bao)護(hu)膜在空氣中很穩定,但(dan)易(yi)被酸(suan)、堿(jian)腐蝕,所以(yi)常(chang)(chang)用鋁制成日常(chang)(chang)生(sheng)(sheng)活用品(pin)、電器零件以(yi)及飛機(ji)機(ji)身等。鉛(qian)(qian)遇(yu)到硫酸(suan)后,表(biao)面生(sheng)(sheng)成一(yi)層(ceng)硫酸(suan)鉛(qian)(qian)層(ceng),保(bao)護(hu)里面的(de)(de)鉛(qian)(qian)不再與(yu)硫酸(suan)反應,所以(yi)鉛(qian)(qian)廣(guang)泛用于做輸送硫酸(suan)的(de)(de)管道(dao)和實驗室的(de)(de)下水道(dao)等。