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(hua)法。
使表面鈍化(hua)的(de)(de)方(fang)法,有(you)化(hua)學鈍化(hua)和(he)電化(hua)鈍化(hua)兩種(zhong)。化(hua)學鈍化(hua)就是讓金(jin)(jin)屬和(he)某(mou)些氧(yang)化(hua)劑反應(ying),使金(jin)(jin)屬表面形成(cheng)一層緊(jin)密粘連著的(de)(de)、具(ju)有(you)保護性的(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)或其他(ta)化(hua)合物(wu)。其實,這也是一種(zhong)腐(fu)蝕(shi),不(bu)過(guo)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)結果,不(bu)僅不(bu)損壞金(jin)(jin)屬,反而有(you)保護作(zuo)用(yong)。
例如,把鐵(tie)浸入(ru)比(bi)重大于(yu)1.25的(de)濃(nong)(nong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)中,開始鐵(tie)能(neng)溶(rong)解(jie),但很快反(fan)應停止。由(you)于(yu)只有極(ji)薄一層鐵(tie)發(fa)生了反(fan)應,所以這塊鐵(tie)的(de)外形并不(bu)改變(bian),但它表明的(de)性質卻發(fa)生了變(bian)化(hua)。這塊不(bu)和稀硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)反(fan)應,也不(bu)能(neng)從(cong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)銀(yin)溶(rong)液中置換出銀(yin)。像這樣使金屬表面鈍(dun)化(hua)的(de)氧化(hua)劑叫做(zuo)鈍(dun)化(hua)劑,在這里,濃(nong)(nong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)就是(shi)一種(zhong)鈍(dun)化(hua)劑。在化(hua)工廠里,常用鐵(tie)制(zhi)器皿(min)盛濃(nong)(nong)硫酸(suan)(suan),而鐵(tie)并不(bu)被腐蝕,也是(shi)因為鐵(tie)制(zhi)器皿(min)表面被濃(nong)(nong)硫酸(suan)(suan)鈍(dun)化(hua)了的(de)緣故。
電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)是(shi)讓金屬(shu)(shu)作(zuo)陽極,放在(zai)電(dian)(dian)(dian)解池(chi)中通(tong)電(dian)(dian)(dian),這(zhe)(zhe)時,金屬(shu)(shu)被氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua),所(suo)以也稱作(zuo)陽極氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)。隨著電(dian)(dian)(dian)流密度的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da),電(dian)(dian)(dian)位增(zeng)高,OH-也可能(neng)在(zai)陽極被氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua),生(sheng)成(cheng)OH原子團(tuan)或氧(yang)(yang)(yang)原子和水。OH原子團(tuan)和氧(yang)(yang)(yang)原子都很(hen)容易(yi)和金屬(shu)(shu)反應,在(zai)金屬(shu)(shu)表(biao)面(mian)生(sheng)成(cheng)一種極薄(bo)的(de)(de)(de)(de)、肉眼看不見(jian)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜。這(zhe)(zhe)層(ceng)(ceng)膜牢(lao)固地(di)和金屬(shu)(shu)結合在(zai)一起,而且性質穩定。所(suo)以,當這(zhe)(zhe)種氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)膜生(sheng)成(cheng)后,金屬(shu)(shu)就(jiu)不再變化(hua)(hua)了,這(zhe)(zhe)塊金屬(shu)(shu)就(jiu)具有了鈍性。鋁(lv)制品(pin)常通(tong)過電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)鈍化(hua)(hua),使表(biao)面(mian)生(sheng)成(cheng)一層(ceng)(ceng)較厚的(de)(de)(de)(de)保(bao)護膜,以延(yan)長(chang)使用(yong)壽命(ming)。同時,這(zhe)(zhe)層(ceng)(ceng)保(bao)護膜還(huan)有較好的(de)(de)(de)(de)吸附性能(neng),可以染上各種美麗的(de)(de)(de)(de)顏色。
可見,電鈍(dun)化和化學鈍(dun)化雖(sui)然采(cai)用的(de)方法不同,但結果是一樣的(de),都(dou)是使金屬表面氧化,生成一層具(ju)有鈍(dun)性的(de)保護膜(mo)。
一(yi)般經過處(chu)理(li)表(biao)面都可以(yi)被(bei)鈍化(hua),但(dan)鈍化(hua)的難易程度(du)不同,鈍化(hua)后耐(nai)腐蝕性也不同。例(li)如,鋁很(hen)容易鈍化(hua),在通(tong)常(chang)情況(kuang)下,鋁暴露在空氣中,表(biao)面很(hen)快就被(bei)氧(yang)氣所氧(yang)化(hua),生(sheng)成一(yi)層氧(yang)化(hua)鋁薄膜,保護(hu)著(zhu)這種活(huo)動(dong)金屬(shu)鋁不繼(ji)續(xu)腐蝕;鐵(tie)在常(chang)溫下放在濃(nong)硝(xiao)酸(suan)中即可鈍化(hua);而銅需要在-11℃的低溫下用濃(nong)硝(xiao)酸(suan)處(chu)理(li)才能(neng)鈍化(hua);鈉、鉀等活(huo)動(dong)金屬(shu),因為(wei)它們的化(hua)合物都易溶解,所以(yi)很(hen)難鈍化(hua)。
由于不同(tong)金屬鈍化后耐(nai)腐(fu)(fu)蝕性能的(de)(de)不同(tong),我們就應(ying)根據用(yong)途選(xuan)擇(ze)金屬材料。例(li)如,鋁(lv)的(de)(de)保護(hu)膜在(zai)空氣中很(hen)穩定,但易(yi)被(bei)酸(suan)(suan)、堿腐(fu)(fu)蝕,所以(yi)常用(yong)鋁(lv)制(zhi)成日常生活(huo)用(yong)品、電(dian)器零件(jian)以(yi)及飛(fei)機機身等。鉛(qian)遇到(dao)硫(liu)酸(suan)(suan)后,表(biao)面生成一層(ceng)(ceng)硫(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)層(ceng)(ceng),保護(hu)里面的(de)(de)鉛(qian)不再與(yu)硫(liu)酸(suan)(suan)反應(ying),所以(yi)鉛(qian)廣(guang)泛用(yong)于做(zuo)輸(shu)送硫(liu)酸(suan)(suan)的(de)(de)管(guan)道(dao)和實驗室的(de)(de)下水道(dao)等。