腐蝕形態(tài)學(xué)-鈍化和保護膜

　　當(dāng)金屬與周圍環(huán)境接觸的時候，可能（也可能不）生成一層保護性的鈍化膜。這種鈍化膜由一層有缺陷的屏障層和一層沉積多孔性外層組成。外層含有氧化物，氫氧化物，或羥基氧化物，或者包含溶液中陰離子的金屬化合物（例如，鐵在碳酸鹽溶液中腐蝕生成菱鐵礦）。內(nèi)層和外層這兩個膜層在決定金屬的鈍化性和耐外界腐蝕性能方面起著重要作用。鈍化膜破裂（當(dāng)鈍化產(chǎn)生時）是引起局部腐蝕的原因。有幾種現(xiàn)有的模型可以用于解釋金屬的鈍化。這些基于基本原理的模型目前仍處于不斷的發(fā)展中；也就是說，它們包含著大量的假設(shè)和猜測用于簡化鈍化機理的復(fù)雜性。模型的每一次進化都隨著有關(guān)于鈍化機制的新信息出現(xiàn)而使得施加的假設(shè)被證實或者消除。在研究鈍化模型時，必須在分子級別分析氧化物結(jié)構(gòu)，原子無序性，析晶作用，缺陷，脫水，吸附物和水吸附的作用。和其他研究領(lǐng)域一樣，同時采用計算和試驗研究方法能夠幫助在這一領(lǐng)域產(chǎn)生顯著的領(lǐng)先成果。

　　其中一種模型的研究方法是用其他研究鈍化膜轉(zhuǎn)變的合金系統(tǒng)與合金成分與之類似的不銹鋼的鈍化膜轉(zhuǎn)變效果相比較，但是這種研究方法就研究需要的合金元素含量來說不會產(chǎn)生突破，并且似乎有一種基本滲濾法表面至少需要10%-12%的有利元素。

　　鈍化膜的半導(dǎo)體特性是未來能夠為人們所利用的重要性質(zhì)。在半導(dǎo)體膜層頂部發(fā)生的陰極反應(yīng)環(huán)境下會產(chǎn)生這種半導(dǎo)體特性。氧化鉻通常不被認(rèn)為是一種很好的電絕緣體，所以理論上人們可以通過增加一定程度鉻的含量以使得不銹鋼表面鈍化膜中氧的減少過程得以終止，以此來消除鹽水中不銹鋼的局部腐蝕。實際上，我們需要一定含量的鐵用以保持一定的膜層導(dǎo)電性，但至少，陰極反應(yīng)動力學(xué)未來在鈍化膜層上的應(yīng)用是一件極具挑戰(zhàn)性的事情。這個領(lǐng)域的未來發(fā)展需要很多工具和理論基礎(chǔ)，包括大量的現(xiàn)場調(diào)查，表面科學(xué)工具和經(jīng)典的電化學(xué)方法。

　　雖然我們對于非鈍化方面仍缺乏一定的了解，但是我們熟悉保護膜和膜上裂縫的形成以及什么控制著它們保護程度。這是一個復(fù)雜的微觀化學(xué)工程系統(tǒng)，它包括反應(yīng)，傳輸，pH值變化，亞穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)相的沉積。大氣腐蝕中的潮濕和干燥又增加了它的復(fù)雜性。對于保護性良好的鈍化膜來說，表面微孔尺寸達到原子級別能夠為離子傳輸過程帶來全新的認(rèn)識和理解，這些傳輸過程的物理機理是腐蝕科學(xué)研究的一個巨大挑戰(zhàn)。鎂和鎂鋁合金可以作為系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)，更為簡單的金屬，例如鋅，可以作為模型系統(tǒng)研究。

責(zé)任編輯：張春穎

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