金屬表面的鈍化膜是什么結(jié)構(gòu)
發(fā)布時(shí)間:2018-03-05新聞編輯:青島愛大生
金屬表面的鈍化膜是什么結(jié)構(gòu)目前主要有兩種學(xué)說,即成相膜理論和吸附理論。成相膜理論認(rèn)為,當(dāng)鋁合金等金屬溶解時(shí),處在鈍化條件下,在表面生成緊密的、復(fù)蓋性良好的固態(tài)物質(zhì),這種物質(zhì)形成獨(dú)立的相,稱為鈍化膜或稱成相膜,此膜將金屬表面和溶液機(jī)械地隔離開,使金屬的溶解速度大大降低,而呈鈍態(tài)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)是在某些鈍化的金屬表面上,可看到成相膜的存在,并能測(cè)其厚度和組成。如采用某種能夠溶解金屬而與氧化膜不起作用的試劑,小心地溶解除去膜下的金屬,就可分離出能看見的鈍化膜,鈍化膜是怎樣形成的?當(dāng)金屬陽(yáng)極溶解時(shí),其周圍附近的溶液層成分發(fā)生了變化。一方面,溶解下來的金屬離子因擴(kuò)散速度不夠快(溶解速度快)而有所積累。另一方面,界面層中的氫離子也要向陰極遷移,溶液中的負(fù)離子(包括OH-)向陽(yáng)極遷移。
金屬表面的鈍化膜是什么結(jié)構(gòu)結(jié)果,陽(yáng)極附近有OH-離子和其他負(fù)離子富集。隨著電解反應(yīng)的延續(xù),處于緊鄰陽(yáng)極界面的溶液層中,電解質(zhì)濃度有可能發(fā)展到飽和或過飽和狀態(tài)。于是,溶度積較小的金屬氫氧化物或某種鹽類就要沉積在鋁合金等金屬表面并形成一層不溶性膜,這膜往往很疏松,它還不足以直接導(dǎo)致金屬的鈍化,而只能阻礙金屬的溶解,但電極表面被它覆蓋了,溶液和金屬的接觸面積大為縮小。于是,就要增大電極的電流密度,電極的電位會(huì)變得更正。這就有可能引起OH-離子在電極上放電,其產(chǎn)物(如OH)又和電極表面上的金屬原子反應(yīng)而生成鈍化膜。分析得知大多數(shù)鈍化膜由金屬氧化物組成(如鐵的氧化物Fe2O3),但少數(shù)也有由氫氧化物、鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽及難溶硫酸鹽和氯化物等組成。
吸附理論認(rèn)為,金屬表面并不需要形成固態(tài)產(chǎn)物膜才鈍化,而只要表面或部分表面形成一層氧或含氧粒子(如O2-或OH-)的吸附層也就足以引起鈍化了。這吸附層雖只有單分子層厚薄,但由于氧在金屬表面上的吸附,改變了金屬與溶液的界面結(jié)構(gòu),使電極反應(yīng)的活化能升高,金屬表面反應(yīng)能力下降而鈍化。此理論主要實(shí)驗(yàn)依據(jù)是測(cè)量界面電容和使某些金屬鈍化所需電量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不需形成成相膜也可使一些金屬鈍化。
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