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钝化

1850
  • Christian Friedrich Schönbein
材料科学家在实验室对不锈钢样品进行钝化处理。

(图片仅供参考)

钝化是指材料变得“钝化”的过程,这意味着它受腐蚀等环境因素的影响较小。它涉及自发形成一层非常薄的非反应性表面。 电影 它起到屏障作用,保护主体材料免受进一步侵蚀。这种薄膜通常是几纳米厚的氧化物或氮化物层。

钝化的机制是电化学的。当铬、铝或 钛 当金属暴露于氧化环境(例如空气或某些酸)时,其表面会迅速氧化。如果生成的金属氧化物稳定、致密、无孔且牢固地附着在金属表面,则会形成一层保护性钝化层。这层钝化层非常薄,通常只有1-3纳米,但它足以通过阻止金属与腐蚀环境直接接触来显著减缓腐蚀速度。

The stability of this passive film is dependent on the environment, particularly pH and the presence of certain ions like chlorides. For example, the chromium oxide ([latex]Cr_2O_3[/latex]) layer on stainless steel is highly effective in many environments but can be locally broken down by chloride ions, leading to 点蚀. The breakdown and reformation of this passive layer is a dynamic process. If the film is mechanically scratched or damaged, the exposed metal will often repassivate almost instantly, a property known as self-healing.

Passivation can be a natural process or can be enhanced artificially through chemical treatments, such as dipping stainless steel in nitric or citric acid to remove free iron from the surface and encourage the formation of a more robust chromium-rich oxide layer. This process is distinct from applying a coating, as the passive layer is formed from the base metal itself.

UNESCO Nomenclature: 3314
- 材料科学

类型

化学过程

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 发现铬和铝等活性金属
  • 早期观察到金属在特定酸中耐腐蚀
  • 电化学理论的发展

应用程序

  • stainless steel’s corrosion resistance (chromium oxide layer)
  • titanium’s 生物相容性 在 医疗植入物 (titanium dioxide layer)
  • 铝阳极氧化保护和颜色
  • 保护微电子领域的硅晶片

专利:

NA

潜在创新理念

  • 含有氧化剂微胶囊的自修复钝化层
  • nanostructured passive films with enhanced resistance to chloride pitting
  • 促进骨整合的医疗植入物上的生物活性被动层
  • photo-catalytic passive films (e.g., tio2) for 自清洁 surfaces
  • 智能涂层可以通过电化学方式诱导钝化以应对损伤
  • 极端环境下高熵合金的钝化技术
  • 基于激光的表面处理,可形成高度稳定且厚的钝化层
  • 钝化下一代电池中的金属部件以延长循环寿命
Related to: passivation, passive film, 耐腐蚀性, stainless steel, chromium oxide, titanium, anodizing, surface science.

历史背景

钝化

1700
1761
1807-01-01
1850
1850
1850
1850
-500
1750
1788
1834
1850
1850
1850
1850

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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