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)鈍化(hua)(hua)(hua)的(de)方法,有(you)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)(hua)(hua)和電化(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua)兩種(zhong)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)鈍化(hua)(hua)(hua)就是(shi)讓(rang)金屬(shu)和某(mou)些氧化(hua)(hua)(hua)劑反應,使金屬(shu)表(biao)面(mian)形成(cheng)一層緊密(mi)粘連著的(de)、具(ju)有(you)保護性的(de)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或其他化(hua)(hua)(hua)合物(wu)。其實(shi),這也(ye)是(shi)一種(zhong)腐蝕,不(bu)過腐蝕的(de)結(jie)果(guo),不(bu)僅(jin)不(bu)損壞金屬(shu),反而(er)有(you)保護作用。

例如,把(ba)鐵(tie)(tie)浸入(ru)比重大于(yu)1.25的(de)濃(nong)硝酸中,開始鐵(tie)(tie)能溶解,但(dan)很快(kuai)反應停止(zhi)。由(you)于(yu)只有極薄一層鐵(tie)(tie)發生了(le)(le)(le)反應,所以這(zhe)(zhe)塊(kuai)鐵(tie)(tie)的(de)外形并(bing)(bing)不(bu)(bu)改變,但(dan)它表明的(de)性質卻發生了(le)(le)(le)變化(hua)(hua)(hua)。這(zhe)(zhe)塊(kuai)不(bu)(bu)和稀(xi)硝酸反應,也(ye)不(bu)(bu)能從硝酸銀(yin)溶液(ye)中置換出(chu)銀(yin)。像這(zhe)(zhe)樣使金屬表面鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)氧化(hua)(hua)(hua)劑叫做鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)劑,在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)里,濃(nong)硝酸就是一種鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)劑。在(zai)(zai)化(hua)(hua)(hua)工廠里,常用(yong)鐵(tie)(tie)制器皿盛(sheng)濃(nong)硫酸,而(er)鐵(tie)(tie)并(bing)(bing)不(bu)(bu)被(bei)(bei)腐蝕,也(ye)是因(yin)為鐵(tie)(tie)制器皿表面被(bei)(bei)濃(nong)硫酸鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)了(le)(le)(le)的(de)緣故(gu)。
電(dian)化鈍(dun)化是讓金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)作陽極,放(fang)在(zai)電(dian)解池中通(tong)電(dian),這時,金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)被氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化,所以(yi)也稱作陽極氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化。隨著電(dian)流(liu)密度的(de)(de)(de)增大(da),電(dian)位增高,OH-也可(ke)能在(zai)陽極被氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化,生成OH原子(zi)(zi)團或氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)原子(zi)(zi)和(he)(he)水。OH原子(zi)(zi)團和(he)(he)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)原子(zi)(zi)都很容易和(he)(he)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)反應,在(zai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)表(biao)(biao)面(mian)生成一種極薄的(de)(de)(de)、肉眼(yan)看不見的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜。這層(ceng)膜牢固地和(he)(he)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)結合在(zai)一起,而且性質(zhi)穩定(ding)。所以(yi),當這種氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化膜生成后,金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)就不再變化了,這塊金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)就具有了鈍(dun)性。鋁制(zhi)品常通(tong)過電(dian)化鈍(dun)化,使表(biao)(biao)面(mian)生成一層(ceng)較(jiao)厚的(de)(de)(de)保(bao)(bao)護膜,以(yi)延長使用壽命。同時,這層(ceng)保(bao)(bao)護膜還有較(jiao)好的(de)(de)(de)吸附性能,可(ke)以(yi)染上各種美麗的(de)(de)(de)顏(yan)色。
可見(jian),電鈍化和化學鈍化雖然采用的(de)(de)方法不同,但結果是一樣的(de)(de),都(dou)是使金屬表(biao)面氧化,生成一層具有鈍性的(de)(de)保護膜。
一(yi)般經過處(chu)理表面(mian)都可以(yi)被鈍化(hua)(hua),但鈍化(hua)(hua)的難易程度不(bu)同(tong),鈍化(hua)(hua)后耐(nai)腐蝕(shi)性也不(bu)同(tong)。例(li)如,鋁很容易鈍化(hua)(hua),在通常(chang)情(qing)況(kuang)下,鋁暴(bao)露在空氣中,表面(mian)很快就被氧(yang)氣所氧(yang)化(hua)(hua),生成一(yi)層氧(yang)化(hua)(hua)鋁薄膜,保護著這種活動(dong)金屬鋁不(bu)繼續腐蝕(shi);鐵在常(chang)溫(wen)下放(fang)在濃(nong)(nong)硝酸中即可鈍化(hua)(hua);而銅需要(yao)在-11℃的低溫(wen)下用濃(nong)(nong)硝酸處(chu)理才(cai)能鈍化(hua)(hua);鈉、鉀等(deng)活動(dong)金屬,因為它們的化(hua)(hua)合物都易溶解,所以(yi)很難鈍化(hua)(hua)。
由于不同金屬鈍化(hua)后耐腐蝕性(xing)能的不同,我們就應根據用途選擇金屬材料(liao)。例如,鋁(lv)的保(bao)護(hu)膜在空(kong)氣中很穩(wen)定,但易被酸(suan)、堿腐蝕,所(suo)以常(chang)用鋁(lv)制成日常(chang)生活用品、電器零件以及飛(fei)機(ji)機(ji)身(shen)等。鉛(qian)遇(yu)到(dao)硫(liu)酸(suan)后,表面(mian)生成一層硫(liu)酸(suan)鉛(qian)層,保(bao)護(hu)里面(mian)的鉛(qian)不再(zai)與硫(liu)酸(suan)反應,所(suo)以鉛(qian)廣泛用于做輸送硫(liu)酸(suan)的管道(dao)和實驗室的下水道(dao)等。

