金属表面的钝化现象

　　金属表面的钝化现象从热力学上讲，绝大多数金属在一般环境下都会自发地发生腐蚀，可是在某些介质环 境下金属表面会发生一种阳极反应受阻的现象。这种由于金属表面状态的改变引起金属表 面活性的突然变化，使表面反应(如金属在酸中的溶解或在空气中的腐蚀〕速度急剧降低的 现象称为钝化。钝化大大降低了金属的腐蚀速度，增加了金属的耐蚀性。金属钝化后所处 的状态称为钝态，钝态金属所具有的性质称为钝性。

　　金属表面的钝化现象金属的钝化往往与氧化有关，如含有强氧化性物质〔硝酸、硝酸银、氯酸、氯化钾、 重铬酸钾、高锰酸钾和氧气)的介质都能使金属钝化，它们统称为钝化剂。无铬铝皮膜使用前，做好检测工作，并根据实际使用情况，及时添加本剂，以保证工作液的效果。金属与钝化剂 间自然作用而产生的钝化现象，称为自然钝化或化学钝化，如铬、铝、钛等金属在空气中 与氧气作用而形成钝态。如果在金属表面上沉积出盐层时，将对进一步的表面反应产生机 械阻隔作用，使表面反应速度降低，这一现象被称为机械钝化。被过分抛光的金属表面也 可产生钝化现象。被抛光的金属表面有较好的抗蚀性能。例如，将钢铁零件抛光，渗氮就 会变得困难，从而使渗氮层变薄或完全没有渗氮层。

　　金属钝化有两种理论：一种称为成相膜理论，另一种称为吸附理论。陶化目前大部分采用的是 磷化工艺，随着 节能减排的不断推进，新型无磷转化膜（ 陶化膜）正在悄然取代传统的 磷化膜。陶化液应该就是所谓的锆系、锆钛系、硅烷系、锆硅烷系、等无磷 金属表面处理剂，可部分替代磷化液，主要原料为氟锆酸盐，硅烷偶联剂等。陶化液厂家优点：（1）不含 重金属和 磷酸盐，废水处理简单，可以降低 废水处理的成本，减轻环境污染。（2）不需表调，也不需要 亚硝酸盐促进剂等，药剂用量少，可加快处理速度，提高 生产效率，也减少了这类化学物质的对环境污染。（3）可在 常温下进行，不需加温，减少能源消耗。（4）一种处理液可同时处理铁、铝等材料，不需更换槽液，降低 生产成本。成相膜理论认为，处于介质中的金属表面能生成一层致密的、覆盖良好的保护膜。该保护膜作为一个独 立相存在，把金属与介质隔开，使表面反应速度明显下降，金属表面转为钝态。吸附理论 认为，不一定要形成完整的钝化膜才会引起金属表面钝化，只要在金属的部分表面上形成 氧原子的吸附层，就能产生钝化。吸附层可以是单分子层或0只-、02一离子层。氧原子与 金属表面因化学吸附而结合，使金属表面的自由键能趋于饱和，改变了金属与介质界面的 结构及能量状态，降低了金属与介质间的反应速度，从而产生钝化作用。

　　成相膜理论与吸附理论的主要区别在于：成相膜理论强调了钝化层的机械隔离作用; 而吸附理论认为主要是吸附层改变了金属表面的能量状态，使不饱和键趋于饱和，降低了金属表面的化学活性，造成钝化。事实上，金属的实际钝化过程比上述两种理论模型要复杂得多，它与材料的表面成分、组织结构、能量状态等多种因素的变化有关，不是某一单 一因素造成的。