前面谈到的两种保护层法,金属的“衣服”是“穿在身上”的。能不能让金属自己长出一层即耐磨又抗腐蚀的“皮”呢?能!在实践中,人们找到许多方法,这就是让金属表面发生化学变化,生产一层具有保护性能的膜-稳定的金属化合物,使金属表面的化学性质变钝,这就是表面钝化法。


 使表面钝化的方法,有化学钝化和电化钝化两种。化学钝化就是让金属和某些氧化剂反应,使金属表面形成一层紧密粘连着的、具有保护性的氧化物或其他化合物。其实,这也是一种腐蚀,不过腐蚀的结果,不仅不损坏金属,反而有保护作用。

浓硫酸.jpg  钝化金属.jpg


 例如,把铁浸入比重大于1.25的浓硝酸中,开始铁能溶解,但很快反应停止。由于只有极薄一层铁发生了反应,所以这块铁的外形并不改变,但它表明的性质却发生了变化。这块不和稀硝酸反应,也不能从硝酸银溶液中置换出银。像这样使金属表面钝化的氧化剂叫做钝化剂,在这里,浓硝酸就是一种钝化剂。在化工厂里,常用铁制器皿盛浓硫酸,而铁并不被腐蚀,也是因为铁制器皿表面被浓硫酸钝化了的缘故。


 电化钝化是让金属作阳极,放在电解池中通电,这时,金属被氧化,所以也称作阳极氧化。随着电流密度的增大,电位增高,OH-也可能在阳极被氧化,生成OH原子团或氧原子和水。OH原子团和氧原子都很容易和金属反应,在金属表面生成一种极薄的、肉眼看不见的氧化膜。这层膜牢固地和金属结合在一起,而且性质稳定。所以,当这种氧化膜生成后,金属就不再变化了,这块金属就具有了钝性。铝制品常通过电化钝化,使表面生成一层较厚的保护膜,以延长使用寿命。同时,这层保护膜还有较好的吸附性能,可以染上各种美丽的颜色。


可见,电钝化和化学钝化虽然采用的方法不同,但结果是一样的,都是使金属表面氧化,生成一层具有钝性的保护膜。


一般经过处理表面都可以被钝化,但钝化的难易程度不同,钝化后耐腐蚀性也不同。例如,铝很容易钝化,在通常情况下,铝暴露在空气中,表面很快就被氧气所氧化,生成一层氧化铝薄膜,保护着这种活动金属铝不继续腐蚀;铁在常温下放在浓硝酸中即可钝化;而铜需要在-11℃的低温下用浓硝酸处理才能钝化;钠、钾等活动金属,因为它们的化合物都易溶解,所以很难钝化。


由于不同金属钝化后耐腐蚀性能的不同,我们就应根据用途选择金属材料。例如,铝的保护膜在空气中很稳定,但易被酸、碱腐蚀,所以常用铝制成日常生活用品、电器零件以及飞机机身等。铅遇到硫酸后,表面生成一层硫酸铅层,保护里面的铅不再与硫酸反应,所以铅广泛用于做输送硫酸的管道和实验室的下水道等。