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金属氧化及钝化处理的机理有哪些?

作者:管理员 来源:未知 日期:2012/10/17 8:26:59 人气: 标签:
导读:金属氧化处理是指什么?有哪些机理?钝化处理又是什么?这三个问题是阳极氧化的常见问题,也是大家所关心的问题,今天我就来为大家具体讲解一下。1.氧化钝态膜机…
金属氧化处理是指什么?有哪些机理?钝化处理又是什么?这三个问题是阳极氧化的常见问题,也是大家所关心的问题,今天我就来为大家具体讲解一下。
1.氧化钝态膜机理
金属表面的化学氧化转化膜,是指采用化学氧化处理剂,使金属表面与溶液界面上产生的化学氧化反应,生成稳定的氧化薄膜的处理技术。
化学氧化钝态转化膜是介质中阴离子与金属产生氧化反应,使之达成自身氧化转化的产物。化学氧化处理过程较复杂,它是在不同程度上综合化学、电化学和物理化学等多个过程的结果。
金属与化学氧化介质间的界面反应发生二次产物的生成,成为金属膜层的主要组分,所得到膜层的主要组分就是由二次反应生成的产物。
化学氧化转化膜是金属表面与溶液界面发生化学氧化反应形成的的薄膜,其特点是与金属材料结合良好,膜层薄、结构细腻,能耐各种强腐蚀介质的侵蚀。
化学氧化转化膜主要是依靠降低金属本身的化学活性,以提高它在环境介质中的热力与稳定性,更是依靠金属表面上的转化产物对环境介质起到的隔离作用。
形成的化学氧化转化膜能较大地提高金属的耐腐蚀性。对于其他类型的转化膜(钝化膜),在强酸性的介质中对钢铁的防护不如氧化转化膜优秀。
用氧化法处理316L不锈钢金属表面,主要来自于氧化剂和合金元素的阳极保护,达到金属的钝态,减缓腐蚀的一种方法。它能使活化的腐蚀电位向钝态区转化,成为析氢状态化,导致Pd在表面富集,则形成基体金属钝态化的表现。
氧化膜的机理是金属表面吸附了分子层的氧原子,在金属表面形成了稳定的化合物膜层。它主要是以氧化物的单分子层氧原子产生阳极双电层电位的隔离,形成了防护性的屏障,促使阳极区的双电层导电性降低。
化学氧化膜它是由氧化性的化学介质产生钝态反应,导致某种中间产物的生成。氧化钝态膜它主要具有完整性和致密性,热力稳定性强,以及热膨胀系数,扩散系数和弹性模量较强等优点。
氧化钝态膜在热膨胀过程中不易开裂与剥落的性能。氧化钝态膜它使得金属的电位处于稳定区的一种阳极保护方法。
2.钝化膜防腐机理
金属的钝化有两种理论,既吸附膜理论和成相膜理论。
根据设备金属的不同和生产介质的不同以及钝化机理的不同,通常情况下生产设备的钝化处理均采用吸附膜的理论,它能使阳极的腐蚀起到阻滞作用。
吸附的机理从理论上讲,金属表面上形成的钝化膜不是引起钝化的原因,而是钝化的结果。当电极电位足够正时,金属电极表面上形成了O2-或OH-的吸附层。这层吸附层增加了金属离子反应所需的活化能,降低了金属阳极溶解反应的交换电流密度,使电极进入钝态。因为过渡金属元素都有未充满的d电子层,容易与具有孤电子的O2-形成强化学键,O2-牢固地吸附在金属电极表面,使金属进入钝态。
钝化膜属于结晶型的保护层,它是在化学反应中生成了可溶性的固态反应物的薄膜。钝化膜是在金属表面吸附了粒子态,在阴离子电位的移动下吸附于阳极区,形成结构致密的分子钝化膜。
3.氧化处理与钝化处理后金属防腐性能
(1)氧化处理的防腐性能
氧化处理的主剂是由磷酸与羟基氧化剂和其它辅助性的化学制剂合成的酸性氧化剂,经氧化处理后,它能有效地抑制金属在强酸条件下的腐蚀。分子结构致密、膜层薄、热稳定性,膨胀系数和扩散系数强等优点。氧化处理的金属适用酸性条件下的防腐蚀。不适用碱性条件下的防腐。
(2)钝化处理后的防腐性能
钝化处理后的金属在生产过程中,介质中含50ppm/L以上的Cl-后,Cl-与O2-在电极表面会出现竞争吸附。若Cl-的吸附占绝对优势,将完全取代O2-的吸附,则金属的阳极溶解速度会增大,钝化膜被破坏。所以钝化膜适用于在碱性介质中的腐蚀防护。不适用酸性条件下的防腐蚀。
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