腐蝕形態學-鈍化和保護膜

　　當金屬與周圍環境接觸的時候，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（當鈍化產生時）是引起局部腐蝕的原因。有幾種現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展中；也就是說，它們包含著大量的假設和猜測用于簡化鈍化機理的復雜性。模型的每一次進化都隨著有關于鈍化機制的新信息出現而使得施加的假設被證實或者消除。在研究鈍化模型時，必須在分子級別分析氧化物結構，原子無序性，析晶作用，缺陷，脫水，吸附物和水吸附的作用。和其他研究領域一樣，同時采用計算和試驗研究方法能夠幫助在這一領域產生顯著的領先成果。

　　其中一種模型的研究方法是用其他研究鈍化膜轉變的合金系統與合金成分與之類似的不銹鋼的鈍化膜轉變效果相比較，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。

　　鈍化膜的半導體特性是未來能夠為人們所利用的重要性質。在半導體膜層頂部發生的陰極反應環境下會產生這種半導體特性。氧化鉻通常不被認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電性，但至少，陰極反應動力學未來在鈍化膜層上的應用是一件極具挑戰性的事情。這個領域的未來發展需要很多工具和理論基礎，包括大量的現場調查，表面科學工具和經典的電化學方法。

　　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。這是一個復雜的微觀化學工程系統，它包括反應，傳輸，pH值變化，亞穩態和穩態相的沉積。大氣腐蝕中的潮濕和干燥又增加了它的復雜性。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識和理解，這些傳輸過程的物理機理是腐蝕科學研究的一個巨大挑戰。鎂和鎂鋁合金可以作為系統研究的基礎，更為簡單的金屬，例如鋅，可以作為模型系統研究。

責任編輯：張春穎

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