§11金属电化学腐蚀的基本概念(4)金属钝化

1[组织教学][复习][引入][新课板书]师生互相问好，教师清点人数。1.腐蚀电池：两种电极电位不同的金属互相接触并同时放入电解质溶液中，就组成了一个腐蚀电池2.腐蚀电池的组成条件（让学生看书，然后逐一讲解）那么腐蚀电池有哪些组成条件呢？1.不同金属或同一金属不同部位之间要存在电位差；金属活泼性顺序表2.具有不同电位的金属或金属部位要短路相接；（不用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路）3.相互短接的金属或金属部位要共存于电解液中。根据电化学腐蚀及腐蚀电池的概念，我们知道金属与电解质溶液是腐蚀发生的必要条件，那么是不是只要金属与电解质溶液接触就会发生腐蚀呢？答案是否定的，请看下例：五、金属的钝化（1）钝化现象某些较活泼的金属放置在某一特定的环境中，将由2[板书][讲解]原来的活泼状态变为不活泼状态，使它失去原来的化学活性，这一异常现象称为金属的钝化。（2）钝化定义某些活泼金属或其合金，由于它们的阳极过程受到阻滞，因而在很多环境中的电化学性能接近贵金属，这种性能称为金属的钝性。金属具有钝性的现象称为钝化。电化学腐蚀的阳极过程在某些情况下会受到强烈的阻滞，使腐蚀速度急剧下降的现象叫做金属的钝化。（3）钝态的特征a)腐蚀速度大幅度下降。b)电位强烈正移。c)金属钝化以后，既使外界条件改变了，也可能在相当程度上保持钝态。d)钝化只是金属表面性质而非整体性质的改变。钝化特点：金属钝化的难易程度与钝化剂、金属本性和温度有关HNO3、H2O2、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4、AgNO3和O2等，并且钝化剂的氧化性愈强，金属的钝化趋势越大Ti、Al、Cr、Mo、Mg、Ni、Fe、Mn、Zn、Pb、Cu金属钝态与活态之间的转换往往具有一定的不可逆性（4）钝化金属3[举例][讲解][板书]各种金属钝化的难易程度和钝态稳定性有很大不同。a)自钝化金属。钛、铬、钼、镍、铁属于易钝化金属，特别是钛、铬、铝能在空气中和很多含氧介质中钝化，一般称为自钝化金属，自钝化金属其钝态稳定性也很高。将钝化性能很强的金属(如铬)加入到钝化性能较弱的金属(如铁)中，组成固溶体合金，加入量对合金钝化性能的影响符合Tamman定律(又称n/8定律)，即只有当铬的含量达到11.75%(重量)或原子分数1/8，铁铬合金的钝化能力才能大大提高。含铬量12%(重量)以上的铁铬合金常称为不锈钢。b)活性-钝性金属。(6)常见的金属钝化方法阳极钝化某些腐蚀体系在自然腐蚀状态不能钝化，但通入外加阳极极化电流时能够使金属钝化(电位强烈正移，腐蚀速度大降低)。利用外加电流使金属阳极极化而获得钝态的方法，也叫电化学钝化法。例如碳钢在稀硫酸中，可利用恒电位仪通入电流，保持所需的电位及电流密度，阳极保护法。化学钝化4[板书][举例][讲解][应用]利用化学方法使金属由活性状态变为钝态的方法。例如将金属放在一些强氧化剂中处理，可生成保护性氧化膜。钝化剂能使金属钝化的介质称为钝化剂。多数钝化剂都是氧化性物质，如a)氧化性酸(硝酸，浓硫酸，铬酸)，b)氧化性酸的盐(硝酸盐，亚硝酸盐，铬酸盐，重铬酸盐等)，c)氧也是一种较强钝化剂d)阳极型缓蚀剂阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。(7)其他温度升高时钝化变得困难，降低温度有利于钝化的发生。金属表面在空气中形成的氧化物膜对钝化有利。有许多因素能够破坏金属的钝态，使金属活化。这些因素包括：活性离子(特别是氯离子，在含Cl-的溶液中，金属钝化膜可能局部被破坏，而导致发生孔蚀。)和还原性气体(如氢)，非氧化性酸(如盐酸)，碱溶液(能破坏两性金属如铝的钝态)，阴极极化，机械磨损。在日常生活和工业生产中常利用钝化现象达到防腐的目的。金属钝化现象在工农业生产和日常中的应用5工业上为了防止钢铁制品生锈，常采用发蓝(或发黑)处理。通常是将钢铁工件放在一定温度的碱性氧化物溶液(主要成份是氢氧化钠和亚硝酸钠)中加热，进行氧化处理，在工件表面生成一层呈现亮蓝色或亮黑色的致密的氧化膜，它不仅能防锈，并能达到美观的效果。工业上还常用NaNO2(2%～20%)和Na2CO3(0.3%～0.5%）的溶液作为防锈水。钢铁工件在70～80℃的防锈水中，由于NaNO2的氧化作用，可在表面形成一层钝化薄膜。铝的表面在空气中自发形成的氧化膜仅有10-5厘米厚。工业上为了使铝制品表面膜更致密，常把铝制品浸在20%的硫酸钠和10%的硝酸溶液中，使这层钝化膜再加厚。除去铝壶水垢，人们往往使用灼烧铝壶使水垢裂脱，或用稀盐酸、稀硝酸来溶解等方法。前者高温下铝与空气的氧化反应：4A1+3O2=2A12O3后者虽然水垢被除去，但铝也要溶解一部分:2A1+6HC1=2AlC13+3H2↑若用铝在浓硝酸中的“钝化”来处理，不仅能有效地除去水垢，而且还能使铝壶得到保护，效果极佳。其化学方程式如下:2HNO3+CaCO3==Ca(NO3)2+H2O+CO2↑2HNO3+MgCO3==Mg(NO3)2+H2O+CO2↑6[课堂小结][作业]应该注意的是，钝化应在冷的条件下进行，因此除垢过程要在冷水浴中进行。课外作业：钝化的概念及常见的钝化金属