钝化后的铁不能从硫酸铜中置换出铜.有许多因素能够破坏钝化状态,或者阻止金属钝化的发生.将溶液加热或加入活性离子,如Cl-、Br-、I-等和还原性气体如氢(特别是在加热时)都能使钝化金属活性化.吸附理论认为,金属表面并不需要形成固态产物膜才钝化,而只要表面或部分表面形成一层氧或含氧粒子(如O2-或OH-)的吸附层也就足以引起钝化了.这吸附层虽只有单分子层厚薄,但由于氧在金属表面上的吸附,改变了金属与溶液的界面结构,使电极反应的活化能升高,金属表面反应能力下降而钝化.
分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成(如铁的氧化物Fe2O3),但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。化学清洗中最后一个工艺步骤,是关键一步,其目的是为了材料的防腐蚀.如锅炉经酸洗、水冲洗、漂洗后,金属表面很清洁,非常活化,很容易遭受腐蚀,所以必须立即进行钝化处理,使清洗后的金属表面生成保护膜,减缓腐蚀.由某些钝化剂所引起的金属钝化现象,称为化学钝化!由阳极极化引起的金属钝化现象,叫阳极钝化或电化学钝化!
像弹簧、钢丝等,就是常用这种方法来保护的!常用的发蓝方法有碱性发蓝法和蒸气发蓝法!铁在含有氧化剂和苛性钠的混合溶液中,一定温度下经一定时间后,反应生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4),亚铁酸钠与铁酸钠相互作用生成四氧化三铁氧化膜!铝合金等金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀,但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解,又必须防止钝化,如电镀和化学电源等!铝合金等金属是如何钝化的呢?其钝化机理是怎样的?首先要清楚,钝化现象是金属相和溶液相所引起的,还是由界面现象所引起的!
吉林工程铝合金钝化
此理论主要实验依据是测量界面电容和使某些金属钝化所需电量!实验结果表明,不需形成成相膜也可使一些金属钝化.两种钝化理论都能较好地解释部分实验事实,但又都有成功和不足之处!金属钝化膜确具有成相膜结构,但同时也存在着单分子层的吸附性膜。目前尚不清楚在什么条件下形成成相膜,在什么条件下形成吸附膜!两种理论相互结合还缺乏直接的实验证据,因而钝化理论还有待深入地研究.【典例】铝粉在1000℃时可与N2反应制备AlN!
铁发生“钝化”了!不仅是铁,其他一些金属也可以发生钝化!如Cr、Ni、Co、Mo、Al、Ta、Nb、和W等,其中容易钝化的金属是Cr、Ni、Mo、Al、Fe!不仅硝酸,其他强氧化剂如氯酸、碘酸、重铬酸钾等,都可以引起金属的钝化.在个别情况下,少数金属能在非氧化剂介质中钝化!例如:镁在氢氟酸中钝化,钼和铌在浓盐酸中钝化!一般说来,钝化后的金属,在改变钝化条件后,仍能在相当程度上保持钝化状态!例如:铁在浓硝酸中钝化后,不仅在稀硝酸中保持稳定,而且在水、水蒸气及其他介质中也能保持稳定!
关于钝化,在高中化学教材中是这样叙述的:在常温下,铝遇浓硝酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化,从而阻止内部金属进一步发生反应。因此浓硝酸可贮存在铝制品容器中,亦可用铝槽车运输!那到底什么叫做钝化呢?如果在室温时试验铁片在硝酸中的反应速率以及与硝酸浓度的关系,我们会发现铁的反应速率随着硝酸浓度的增大而增大。当浓度达到一定程度时,它的反应速率迅速减小,继续增大硝酸的浓度时,它的反应速率更小,而后不起反应,即铁变“稳定”了,或者像一般所说的。
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在铝粉中添加少量NH4Cl固体并充分混合,有利于AlN的制备,其主要原因是__________________________。NH4Cl分解产生的HCl能够破坏Al表面的Al2O3薄膜现在大都认为,金属的钝化是金属与介质作用,生成一层致密保护膜的结果。这层保护膜通常是氧和金属的化合物!例如,在有些情况下,铁氧化后生成较复杂的氧化物,其组成为Fe8O11。经过测定,铁在浓硝酸中的金属氧化膜的厚度在3~4nm。