腐蚀形态学-钝化和保护膜

　　当金属与周围环境接触的时候，可能（也可能不）生成一层保护性的钝化膜。这种钝化膜由一层有缺陷的屏障层和一层沉积多孔性外层组成。外层含有氧化物，氢氧化物，或羟基氧化物，或者包含溶液中阴离子的金属化合物（例如，铁在碳酸盐溶液中腐蚀生成菱铁矿）。内层和外层这两个膜层在决定金属的钝化性和耐外界腐蚀性能方面起着重要作用。钝化膜破裂（当钝化产生时）是引起局部腐蚀的原因。有几种现有的模型可以用于解释金属的钝化。这些基于基本原理的模型目前仍处于不断的发展中；也就是说，它们包含着大量的假设和猜测用于简化钝化机理的复杂性。模型的每一次进化都随着有关于钝化机制的新信息出现而使得施加的假设被证实或者消除。在研究钝化模型时，必须在分子级别分析氧化物结构，原子无序性，析晶作用，缺陷，脱水，吸附物和水吸附的作用。和其他研究领域一样，同时采用计算和试验研究方法能够帮助在这一领域产生显著的领先成果。

　　其中一种模型的研究方法是用其他研究钝化膜转变的合金系统与合金成分与之类似的不锈钢的钝化膜转变效果相比较，但是这种研究方法就研究需要的合金元素含量来说不会产生突破，并且似乎有一种基本渗滤法表面至少需要10%-12%的有利元素。

　　钝化膜的半导体特性是未来能够为人们所利用的重要性质。在半导体膜层顶部发生的阴极反应环境下会产生这种半导体特性。氧化铬通常不被认为是一种很好的电绝缘体，所以理论上人们可以通过增加一定程度铬的含量以使得不锈钢表面钝化膜中氧的减少过程得以终止，以此来消除盐水中不锈钢的局部腐蚀。实际上，我们需要一定含量的铁用以保持一定的膜层导电性，但至少，阴极反应动力学未来在钝化膜层上的应用是一件极具挑战性的事情。这个领域的未来发展需要很多工具和理论基础，包括大量的现场调查，表面科学工具和经典的电化学方法。

　　虽然我们对于非钝化方面仍缺乏一定的了解，但是我们熟悉保护膜和膜上裂缝的形成以及什么控制着它们保护程度。这是一个复杂的微观化学工程系统，它包括反应，传输，pH值变化，亚稳态和稳态相的沉积。大气腐蚀中的潮湿和干燥又增加了它的复杂性。对于保护性良好的钝化膜来说，表面微孔尺寸达到原子级别能够为离子传输过程带来全新的认识和理解，这些传输过程的物理机理是腐蚀科学研究的一个巨大挑战。镁和镁铝合金可以作为系统研究的基础，更为简单的金属，例如锌，可以作为模型系统研究。

责任编辑：张春颖

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