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)面鈍化(hua)(hua)的方(fang)法,有化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)和(he)電化(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)兩種。化(hua)(hua)學(xue)鈍化(hua)(hua)就是讓金屬和(he)某(mou)些(xie)氧化(hua)(hua)劑反應,使金屬表(biao)面形成一(yi)層緊密粘連(lian)著的、具有保護性的氧化(hua)(hua)物或(huo)其(qi)他化(hua)(hua)合物。其(qi)實,這(zhe)也是一(yi)種腐蝕(shi),不過腐蝕(shi)的結果,不僅不損壞(huai)金屬,反而有保護作用。
例如,把鐵(tie)(tie)浸入比重大(da)于1.25的濃(nong)硝酸(suan)(suan)中(zhong),開始鐵(tie)(tie)能(neng)溶解,但很(hen)快(kuai)反應(ying)停止。由于只有極薄(bo)一層鐵(tie)(tie)發生(sheng)了(le)反應(ying),所以這(zhe)(zhe)塊鐵(tie)(tie)的外形并(bing)不(bu)改變,但它表明(ming)的性質卻發生(sheng)了(le)變化(hua)。這(zhe)(zhe)塊不(bu)和稀硝酸(suan)(suan)反應(ying),也(ye)不(bu)能(neng)從硝酸(suan)(suan)銀溶液中(zhong)置(zhi)換出銀。像這(zhe)(zhe)樣使金屬表面鈍化(hua)的氧(yang)化(hua)劑叫(jiao)做鈍化(hua)劑,在這(zhe)(zhe)里,濃(nong)硝酸(suan)(suan)就是(shi)一種鈍化(hua)劑。在化(hua)工廠里,常(chang)用鐵(tie)(tie)制器皿盛濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan),而(er)鐵(tie)(tie)并(bing)不(bu)被腐蝕,也(ye)是(shi)因為鐵(tie)(tie)制器皿表面被濃(nong)硫(liu)酸(suan)(suan)鈍化(hua)了(le)的緣故。
電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua)是讓(rang)金屬(shu)(shu)(shu)作(zuo)陽極(ji),放在(zai)電(dian)解池中通電(dian),這時,金屬(shu)(shu)(shu)被(bei)(bei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua),所以也稱作(zuo)陽極(ji)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)。隨著電(dian)流密(mi)度的(de)增(zeng)大,電(dian)位增(zeng)高,OH-也可能在(zai)陽極(ji)被(bei)(bei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua),生(sheng)成OH原(yuan)(yuan)子團或氧(yang)(yang)原(yuan)(yuan)子和(he)水。OH原(yuan)(yuan)子團和(he)氧(yang)(yang)原(yuan)(yuan)子都很容易和(he)金屬(shu)(shu)(shu)反應,在(zai)金屬(shu)(shu)(shu)表(biao)面生(sheng)成一(yi)種極(ji)薄的(de)、肉眼看不見(jian)的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這層(ceng)膜(mo)牢固地和(he)金屬(shu)(shu)(shu)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起,而(er)且性(xing)質穩定。所以,當這種氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)生(sheng)成后,金屬(shu)(shu)(shu)就不再變化(hua)(hua)(hua)了,這塊金屬(shu)(shu)(shu)就具有了鈍性(xing)。鋁制品常通過電(dian)化(hua)(hua)(hua)鈍化(hua)(hua)(hua),使表(biao)面生(sheng)成一(yi)層(ceng)較(jiao)厚的(de)保護(hu)膜(mo),以延(yan)長(chang)使用壽命。同時,這層(ceng)保護(hu)膜(mo)還(huan)有較(jiao)好的(de)吸(xi)附性(xing)能,可以染上各種美麗的(de)顏(yan)色。
可見(jian),電鈍(dun)(dun)化和(he)化學鈍(dun)(dun)化雖(sui)然采用(yong)的方法不同(tong),但(dan)結果是一樣的,都(dou)是使金屬表面氧化,生成一層具有鈍(dun)(dun)性的保護膜。
一般(ban)經過處理表(biao)面都可以(yi)被(bei)(bei)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua),但鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)的(de)難易程(cheng)度不(bu)同(tong),鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)后耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性也(ye)不(bu)同(tong)。例如,鋁(lv)很(hen)容易鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua),在(zai)(zai)通常情況下,鋁(lv)暴(bao)露(lu)在(zai)(zai)空氣中,表(biao)面很(hen)快就被(bei)(bei)氧(yang)氣所氧(yang)化(hua)(hua)(hua),生(sheng)成一層(ceng)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)薄膜,保(bao)護著這種活(huo)(huo)動金屬鋁(lv)不(bu)繼續腐(fu)蝕(shi)(shi);鐵(tie)在(zai)(zai)常溫下放在(zai)(zai)濃硝(xiao)酸中即可鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua);而銅需要在(zai)(zai)-11℃的(de)低(di)溫下用濃硝(xiao)酸處理才能(neng)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua);鈉、鉀等(deng)活(huo)(huo)動金屬,因(yin)為它們(men)的(de)化(hua)(hua)(hua)合(he)物都易溶解,所以(yi)很(hen)難鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)。
由于不同(tong)金(jin)(jin)屬鈍化后(hou)耐腐蝕性能的不同(tong),我們就應(ying)根據用(yong)途(tu)選擇金(jin)(jin)屬材料。例如,鋁(lv)的保護(hu)(hu)膜在空氣中很(hen)穩定,但易(yi)被酸(suan)(suan)、堿腐蝕,所以(yi)常用(yong)鋁(lv)制成日常生(sheng)活用(yong)品、電器零件(jian)以(yi)及飛機機身(shen)等(deng)。鉛遇到硫酸(suan)(suan)后(hou),表(biao)面生(sheng)成一層(ceng)硫酸(suan)(suan)鉛層(ceng),保護(hu)(hu)里面的鉛不再與硫酸(suan)(suan)反應(ying),所以(yi)鉛廣泛用(yong)于做輸送硫酸(suan)(suan)的管(guan)道和實驗室(shi)的下水(shui)道等(deng)。