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關於金屬的鈍化常識概論

更新时间:2019-11-29 13:51人气:9582
電化學腐蝕動力學的一般規律表明 ,當金屬按照正常的陽極反應曆程溶解時,則電極電位愈正,金屬的溶解速度也愈大。鎳和鐵在鹽酸中進行陽極極化時即如此。但是在很多情況下,也可看到與此相反的結果。如金屬的電極電位因外加陽極電流或局部陽極電流而向正方向移動 ,當超過一定數值後 ,金屬的溶解速度反而劇烈地減小了。鐵和不鏽鋼在硫酸中進行陽極極化時便台觀察到此現象。金屬陽極溶解過程中的這類“***”現象稱為金屬的鈍化過程。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  假如把一鐵片放在稀硝酸中,定會劇烈地溶解,且鐵的溶解速度隨硝酸濃度的增加而迅速增大,當硝酸濃度增加到30-40%時,溶解度達到最大值 ,若繼續增大硝酸的濃度(>40%),鐵的溶解度卻忽然成萬倍下降,並使表麵處理一種特殊的狀況。這時候即使把它轉移到硫酸中往,也不會再受到酸的浸蝕,由於金屬已發生了鈍化。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  除硝酸外 ,倘若介質中含有強氧化性的氯酸、氯酸鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀和氧這類化合物,都能使金屬產生鈍化。它們統稱為鈍化劑,不過鈍化的發生並不單純地取決於鈍化劑氧化性的強弱。例如 ,過氧化氫或高錳酸鉀的氧化還原電位比重鉻酸鉀的氧化還原電位要正,按理說它們的是更強的氧化劑,但是實際上它們對鐵的鈍化感化動比重鉻酸鹽差。過硫酸鹽的氧化還原電位比重鉻酸鹽更正些,可是它反而不能使鐵鈍化。顯然,這是陰離子的牲對鈍化過程的影響有關。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  鈍化現象的發生固然通常和氧化性介質的感化有關,但有些金屬卻可在非氧化性介質中發生鈍化。例如鎂可在氫氟酸中鈍化,鉬和铌可在鹽酸中鈍化,汞和銀在氯離子的感化下卻能鈍化。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  綜上所述,鈍化現象若是因金屬與鈍化劑的自然感化而產生則稱之為“化學鈍化”或“主動鈍化”。鉻、鋁、鈦等金屬在空氣中和很多種含氧的溶液中都易於被氧所鈍化,故被稱之為“自鈍化金屬”。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  實驗結果表明 ,在不含有活性氯離子的電解質溶液中,金屬的鈍化也可以由陽極極化而引發,例如18-8型不鏽鋼在30%的硫酸中會劇烈溶解,但倘若外加電流使其陽極極化,當極化至-0.1V(SCE)以後,不鏽鋼的溶解速度將迅速下降到本來的數萬分之一。並且在0.1至+1.2V範圍內保持著高度的穩定性,這一現現象叫作“陽極鈍化”或“電化學鈍化”。鐵、鎳、鉻、鉬等金屬在稀硫酸中均可發生因陽極極化而引發的電化學鈍化。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  “陽極鈍化”和“化學鈍化”本質上是一樣的,由於這些現象的發生都是由於本來活化溶解著的金屬表麵發生了某種突變。這類突變使得金屬的陽極溶解過程不再服從塔菲爾規律,其溶解速度也隨之急劇下降 。是以,所謂鈍化就是指金屬表麵狀況的這類突變,金屬鈍化後所處的狀況稱之為鈍態,而鈍態金屬所具有的性質稱之為鈍性。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇  還有一種叫“機械鈍化”的說法,這是指在一定環境中於金屬表麵上沉澱出一層較厚的,但又或多或少疏鬆的鹽層。這類通常是非導體的鹽層實際上起了機械隔離反應物的感化,從而降低了金屬的腐蝕速度。這類鈍化現象顯然不需要使金屬的電極電位朝正值的方向移動。甚至在鹽的溶度積很低時,眉飛色舞 電極電位還能朝負值方向移動。如鉛在硫酸中,鎂在水溶液中和銀在氯化物溶液中等的情況就是如此。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇研究鈍化現象有很大的實際意義。由於處一鈍態的金屬具有很低的溶解速度,是以可能用它來達到減緩金屬腐蝕的目的。如一般鋼鐵經常采用濃硝酸、亞硝酸鈉、重鉻酸鉀等溶液進行鈍化處理,在鐵中加進某些易鈍化的金屬組分(如鉻 、鎳、鉬、鈦等)冶煉成各種不鏽鋼在強氧化性酸中極易鈍化,是以可用這類合金鋼代替貴金屬製造與強氧化性介質相接觸的化工設備。本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇本文來自:博研同盟論壇淺談金屬鈍化的機理本文來自:博研同盟論壇我們知道,鐵、鋁在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解,但在濃HNO3或濃H2SO4中溶解現象幾乎完全停止了,碳鋼通常很輕易生鏽,若在鋼中加進適量的Ni、Cr,就成為不鏽鋼了。金屬或合金受一些身分影響,化學穩定性明顯加強的現象,稱為鈍化。由某些鈍化劑(化學藥品)所引發的金屬鈍化現象,稱為化學鈍化。如濃HNO3、濃H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化劑都可使金屬鈍化。金屬鈍化後,其電極電勢向正方向移動,使其失往了原本的特性,如鈍化了的鐵在銅鹽中不能將銅置換出。此外,用電化學方法也可使金屬鈍化,如將Fe置於H2SO4溶液中作為陽極,用外加電流使陽極極化,采用一定儀器使鐵電位升高一定程度,Fe就鈍化了。由陽極極化引發的金屬鈍化現象,叫陽極鈍化或電化學鈍化。本文來自:博研同盟論壇金屬處於鈍化狀況能保護金屬防止腐蝕,但有時為了保證金屬能正常參與反應而溶解,又必須防止鈍化,如電鍍和化學電源等。本文來自:博研同盟論壇金屬是如何鈍化的呢?其鈍化機理是如何的?首先要清楚,鈍化現象是金屬相和溶液相所引發的,還是由界麵現象所引發的。有人曾研究過機械性刮磨對處在鈍化狀況的金屬的影響。實驗表明,丈量時不斷刮磨金屬表麵,則金屬的電勢劇烈向負方向移動,也就是修整金屬表麵可引發處在鈍態金屬的活化。即證實鈍化現象是一種界麵現象。它是在一定條件下,金屬與介質相互接觸的界麵上發生變化的。電化學鈍化是陽極極化時,金屬的電位發生變化而在電極表麵上形成金屬氧化物或鹽類。這些物質緊密地覆蓋在金屬表麵上成為鈍化膜而導致金屬鈍化,化學鈍化則是像濃HNO3等氧化劑直接對金屬的感化而在表麵形成氧化膜,或加進易鈍化的金屬如Cr、Ni等而引發的。化學鈍化時,加進的氧化劑濃度還不應小於某一臨界值,不然不但不會導致鈍態,反將引發金屬更快的溶解。本文來自:博研同盟論壇金屬表麵的鈍化膜是什麽結構,是獨立相膜還是吸附性膜呢?目前首要有兩種學說,即成相膜理論和吸附理論。成相膜理論以為,當金屬溶解時 ,處在鈍化條件下,在表麵天生緊密的、複蓋性良好的固態物質,這類物質形成獨立的相,稱為鈍化膜或稱成相膜,此膜將金屬表麵和溶液機械地隔離開,使金屬的溶解速度大大降低,而呈鈍態 。實驗證據是在某些鈍化的金屬表麵上,可看到成相膜的存在,並能測其厚度和構成。如采用某種能夠溶解金屬而與氧化膜不起感化的試劑,小心地溶解除往膜下的金屬,就可分離出能看見的鈍化膜,鈍化膜是如何形成的?當金屬陽極溶解時,其四周四周的溶液層成分發生了變化。一方麵,溶解下來的金屬離子因擴散速度不夠快(溶解速度快)而有所積累。另一方麵,界麵層中的氫離子也要向陰極遷移,溶液中的負離子(包括OH-)朝陽極遷移。結果,陽極四周有OH-離子和其他負離子富集。隨著電解反應的延續,處於緊鄰陽極界麵的溶液層中,電解質濃度有可能發展到飽和或過飽和狀況。因而 ,溶度積較小的金屬氫氧化物或某種鹽類就要沉積在金屬表麵並形成一層不溶性膜,這膜往往很疏鬆,它還不足以直接導致金屬的鈍化,而隻能阻礙金屬的溶解,但電極表麵被它覆蓋了,溶液和金屬的接觸麵積大為縮小。因而,就要增大電極的電流密度,電極的電位會變得更正。這就有可能引發OH-離子在電極上放電,其產物(如OH-)又和電極表麵上的金屬原子反應而天生鈍化膜。分析得知大多數鈍化膜由金屬氧化物構成<1頁

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