鈍化

鈍化是使金屬表面轉化為不易被氧化的狀態，而延緩金屬的腐蝕速度的方法。另外，一種活性金屬或合金，其中化學活性xxx降低，而成為貴金屬狀態的現象，也叫鈍化。

鈍化，金屬由于介質的作用生成的腐蝕產物如果具有致密的結構，形成了一層薄膜（往往是看不見的），緊密覆蓋在金屬的表面，則改變了金屬的表面狀態，使金屬的電極電位xxx向正方向躍變，而成為耐蝕的鈍態。如

時標準電位為－0.44V，鈍化后躍變到+0.5～1V，而顯示出耐腐蝕的貴金屬性能，這層薄膜就叫鈍化膜。金屬的鈍化也可能是自發過程（如在金屬的表面生成一層難溶解的化合物，即氧化物膜）。在工業上是用鈍化劑（主要是氧化劑）對金屬進行鈍化處理，形成一層保護膜。常見例子：冷濃硫酸、冷濃硝酸與鐵、鋁均可發生鈍化。

腐蝕是一種 電化學變化過程，未經處理的金屬表面存在少量電離子，這些電離子會由高電位區（陰極）向低電位區（陽極）移動，因此產生電流。在此電流的作用下會 加速對金屬破壞性的攻擊而在金屬電位 薄弱的部位產生腐蝕，通俗的說就是生銹。

其鈍化的機理可用薄膜理論來解釋，即認為鈍化是由于金屬與氧化性物質作用，作用時在金屬表面生成 一種非常薄的、致密的、覆蓋性能良好的、牢固地吸附在金屬表面上的鈍化膜。這層膜成獨立相存在，通常是氧化金屬的化合物。它起著把金屬與腐蝕介質完全隔開的作用，防止金屬與腐蝕介質接觸，從而使金屬基本停止溶解形成鈍態達到防腐蝕的作用。

鈍化與防銹油最主要的區別是生成產物不一樣；防銹油是利用油膜封閉金屬表面的氣孔達到隔離與氧氣接觸而有效防止生銹的作用，實際上沒有發生什么反應。油膜比較容易隨著生產的進行而被清除、破壞的失效；而鈍化是利用鈍化液中的氧化性物質與金屬產生氧化還原反應，促使在金屬表面生成一層金屬的氧化物、達到有效保護金屬的目的。這一過程屬于化學反應。產生的鈍化膜致密、完整不易被破壞。

1）與傳統的物理封閉法相比，鈍化處理后具有xxx不增加工件厚度和改變顏色的特點、提高了產品的精密度和附加值，使操作更方便；2）由于鈍化的過程屬于無反應狀態進行，鈍化劑可反復添加使用，因此壽命更長、成本更經濟。3）鈍化促使金屬表面形成的氧分子結構鈍化膜、膜層致密、性能穩定，并且在空氣中同時具有自行修復作用，因此與傳統的涂防銹油的方法相比，鈍化形成的鈍化膜更穩定、更具耐蝕性。在氧化層中大部分的電荷效應是直接或間接地同熱氧化的工藝過程有關的。在800—1250℃的溫度范圍內，用干氧、濕氧或水汽進行的熱氧化過程有三個持續的階段，首先是環境氣氛中的氧進入到已生成的氧化層中，然后氧通過二氧化硅向內部擴散，當它到達

界面時就同硅發生反應，形成新的二氧化硅。這樣不斷發生著氧的進入—擴散—反應過程，使靠近界面的硅不斷轉化為二氧化硅，氧化層就以一定的速率向硅片內部生長。

等氧化劑都可使金屬鈍化。金屬鈍化后，其電極電勢向正方向移動，使其失去了原有的特性，如鈍化了的鐵在銅鹽中不能將銅置換出。此外，用電化學方法也可使金屬鈍化，如將Fe置于

溶液中作為陽極，用外加電流使陽極極化，采用一定儀器使鐵電位升高一定程度，Fe就鈍化了。由陽極極化引起的金屬鈍化現象，叫陽極鈍化或電化學鈍化。金屬處于鈍化狀態能保護金屬防止腐蝕，但有時為了保證金屬能正常參與反應而溶解，又必須防止鈍化，如電鍍和化學電源等。金屬是如何鈍化的呢？其鈍化機理是怎樣的？首先要清楚，鈍化現象是金屬相和溶液相所引起的，還是由界面現象所引起的。有人曾研究過機械性刮磨對處在鈍化狀態的金屬的影響。實驗表明，測量時不斷刮磨金屬表面，則金屬的電勢劇烈向負方向移動，也就是修整金屬表面可引起處在鈍態金屬的活化。即證明鈍化現象是一種界面現象。它是在一定條件下，金屬與介質相互接觸的界面上發生變化的。電化學鈍化是陽極極化時，金屬的電位發生變化而在電極表面上形成金屬氧化物或鹽類。這些物質緊密地覆蓋在金屬表面上成為鈍化膜而導致金屬鈍化，化學鈍化則是像濃

等氧化劑直接對金屬的作用而在表面形成氧化膜，或加入易鈍化的金屬如Cr、Ni等而引起的。化學鈍化時，加入的氧化劑濃度還不應小于某一臨界值，不然不但不會導致鈍態，反將引起金屬更快的溶解。金屬表面的鈍化膜是什么結構？是獨立相膜還是吸附性膜呢？主要有兩種學說，即成相膜理論和吸附理論。

認為，當金屬溶解時，處在鈍化條件下，在表面生成緊密的、覆蓋性良好的固態物質，這種物質形成獨立 的相，稱為鈍化膜或稱成相膜，此膜將金屬表面和溶液機械地隔離開，使金屬的溶解速度xxx降低，而呈鈍態。實驗證據是在某些鈍化的金屬表面上，可看到成相膜的存在，并能測其厚度和組成。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？當金屬陽極溶解時，其周圍附近的溶液層成分發生了變化。一方面，溶解下來的金屬離子因擴散速度不夠快（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，溶液中的負離子（包括

）向陽極遷移。結果，陽極附近有

離子和其他負離子富集。隨著電解反應的延續，處于緊鄰陽極界面的溶液層中，電解質濃度有可能發展到飽和或過飽和狀態。于是，溶度積較小的金屬氫氧化物或某種鹽類就要沉積在金屬表面并形成一層不溶性膜，這種不溶性膜往往很疏松，它還不足以直接導致金屬的鈍化，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，電極的電位會變得更正。這就有可能引起

離子在電極上放電，其產物（如

）又和電極表面上的金屬原子反應而生成鈍化膜。分析得知大多數鈍化膜由金屬氧化物組成（如鐵之

），但少數也有由氫氧化物、鉻酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽及難溶硫酸鹽和氯化物等組成。

認為，金屬表面并不需要形成固態產物膜才鈍化，而只要表面或部分表面形成一層氧或含氧粒子（如

或

）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構，使電極反應的活化能升高，金屬表面反應能力下降而鈍化。此理論主要實驗依據是測量界面電容和使某些金屬鈍化所需電量。實驗結果表明，不需形成成相膜也可使一些金屬鈍化。兩種鈍化理論都能較好地解釋部分實驗事實，但又都有成功和不足之處。金屬鈍化膜確具有成相膜結構，但同時也存在著單分子層的吸附性膜。尚不清楚在什么條件下形成成相膜，在什么條件下形成吸附膜。兩種理論相互結合還缺乏直接的實驗證據，因而鈍化理論還有待深入地研究。

Passivation of Stainless-steel為了更好地運輸強腐蝕貨物，不銹鋼艙要進行鈍化，不銹鋼的鈍化處理應遵從不銹鋼制造商的推薦方法。在對不銹鋼貨艙進行鈍化的過程中，操作人員應穿戴適當的個人防護用品，操作人員注意互相協調；無關人員應遠離操作區域。共有兩種處理方法，即硝酸清洗法和完全浸酸法。硝酸處理法通常被稱為鈍化處理法，是常規的處理方法。對于整個船艙的完全浸酸和鈍化通常只有在交付使用前的建造階段以及修理階段進行。1、用船艙洗艙機進行循環而進行不銹鋼鈍化處理。Passivation of SS C.O.T. using tank cleaning machine1.1需要以下設備Equipments required：四臺配有8毫米或9.5毫米噴嘴的不銹鋼洗艙機（316），另加四臺沖洗機。沖洗機并不要求是不銹鋼質的。四根洗艙管，可耐受20%的硝酸溶液以及10BAR的安全工作壓強.（SS BW HOSE）。每個待鈍化船艙需要80噸沖洗淡水。船上淡水量越多越好。酸堿度（pH）測試成套工具或者能測試pH值介于1至14之間精確到1/2點。帶有四個公連接器洗艙管的盲板適配器。該盲板適配器應裝好閥門以使絕緣。1.2鈍化過程 Process of Passivation硝酸清洗通常被指稱為鈍化，意味著在此過程中金屬表面形成了一層保護性的惰性薄膜。實際上，酸處理主要是去除影響在不銹鋼表面形成惰性氧化薄膜的污物，同時也有助于加快氧化過程。清洗要鈍化的船艙以至水白(Water white)的程度。用約15%的硝酸溶液（10-20%）清洗整個船艙表面。切記將酸加入水中，而不是將水加入酸中，以將混合產生的熱量減到最小。為了保證得到15%的溶液濃度，測出水流裝滿200升圓桶的時間，以計算淡水供應的流速。應用這一流速向船艙內注入所要求量的水。建議使用足量的溶液以使得鈍化過程中泵吸不間斷。用不銹鋼質的泵將要求量的酸加入船艙內，并由適當的HOSE直接導入船艙里的水中。如果要鈍化大量船艙，建議在xxx個船艙內配制溶液然后逐個船艙傳輸。注意在傳輸過程中會產生溶液損失，因此溶液可能需要中途加注。鈍化大量船艙時，應監控溶液的質量，通過測量溶液的pH值和觀測溶液的顏色來控制溶液的濃度和污物。用盲板適配器，將規定數量的洗艙管和機器聯接起來。（應用盡可能多的洗艙機）洗艙口應蓋住以免溶液流出到低碳鋼甲板上。不銹鋼管鞍套可以很好地蓋住這些開口。應不斷讓水流過甲板，以便稀釋偶爾流到甲板上的酸。按照以下方式開始循環船艙里的清洗溶液。從甲板平面向下10英寸落差，循環足一小時。高于船艙地板以上15英寸循環足一小時。在底部平面循環完成以后，關閉循環聯接上的閥門并將溶液輸送到下一個船艙。開始每個船艙的再循環之前，測量溶液的pH值。如果pH值高于2，則倒掉溶液。循環管從船艙上拆卸下來之后，應用水灌洗。1.3沖洗過程Cleaning by Fresh Water選擇一個船艙用以儲存淡水。這一船艙的泵管應當連接到洗艙管上。將洗艙管線上的所需數量的洗艙機連接到需要沖洗的船艙。所需要的洗艙機數量與循環所用的機器數量一致。使用與循環時一樣的落差。每15分鐘測量一次用完的水的pH值，并記錄下來。當pH值達到可接受的水平（6-7）時，改為第二個落差沖洗。以第二個落差沖洗30分鐘。完全排空船艙的水，撤去沖洗機。給船艙通風。對船艙進行目測，并測量隱蔽區域表面的pH值。如果手頭有鈍化儀，將鈍化儀的讀數一并記錄下來。報告：向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。應當認識到，每艘船只和每個情況都有所不同。2、運用蒸汽注入法進行SS船艙的鈍化 Passivation of SS C.O.T. by Steaming2.1需要以下設備Equipments required：每100立方米的船艙容量需4升硝酸。帶吸入連接管的不銹鋼噴射器. 該連接管要帶防酸的吸入管及不銹鋼球閥。用于裝盛和在甲板上轉移硝酸的防酸容器。用于探入船艙的蒸汽軟管。2.2鈍化步驟 Process of Passivation：將蒸汽噴射器裝進船艙內，可裝在梯子上，也可裝在位于中央的洗艙口處。開始向船艙內加入蒸汽，加汽短時間之后，打開裝在酸容器上的吸入球閥。調整球閥，使得硝酸緩慢地、均勻地和連續不斷地加入到蒸汽中，持續一段至少為30分鐘的時間。這一點很重要，否則，硝酸將不會形成霧狀融入蒸汽中。如果硝酸的小滴太大，它們將直接掉到船艙底部而不產生效果。當有適量的硝酸注入船艙（4升/100立方米）時，停止注入蒸汽，并關閉船艙保持3-4小時。這段時間過后，以淡水清洗船艙約一小時。在停止沖洗過程之前應檢查沖洗后的水其pH值是否達到可接受的水平（6-7）。報告：向相應船隊提交一份鈍化處理的報告。如定期使用蒸汽法進行鈍化處理，將會產生令人滿意的效果。然而，如果船艙的狀況已嚴重惡化，則強烈推薦使用循環方法進行處理。應當認識到，每艘船和每種情況都有所不同。所以，建議負責人根據自己所處的特殊情況評估這些步驟，并且依照自己的最佳判斷進行處理。

不銹鋼設備制造過程中的酸洗鈍化處理1.切削加工后的清洗及酸洗鈍化不銹鋼工件經切削加工后表面上通常會殘留鐵屑、鋼末及冷卻乳液等污物，會使不銹鋼表面出現污斑與生銹，因此應進行脫脂除油，再用硝酸清洗，既去除了鐵屑鋼末，又進行了鈍化。2.焊接前后的清洗及酸洗鈍化由于油脂是氫的來源，在沒有清除油脂的焊縫中會形成氣孔，而低熔點金屬污染(如富鋅漆)焊接后會造成開裂，所以不銹鋼焊前必須將坡口及兩側20mm內的表面清理干凈，油污可用丙酮[tóng]擦洗，油漆銹跡應先用砂布或不銹鋼絲刷清除，再用丙酮擦凈。不銹鋼設備制造無論采用何種焊接技術，焊后均要清洗，所有焊渣、飛濺物、污點與氧化色等均要除掉，清除方法包括機械清洗與化學清洗。機械清洗有打磨、拋光與噴砂噴丸等，應避免使用碳鋼刷子，以防表面生銹。為取得xxx的抗腐蝕性能，可將其浸泡在

和

的混液中，或采用酸洗鈍化膏。實際上常機械清洗與化學清洗結合起來應用。3.鍛鑄件的清洗經鍛鑄等熱加工后的不銹鋼工件，表面往往有一層氧化皮、潤滑劑或氧化物污染，污染物包括石墨、二硫化鉬與二氧化碳等。應通過噴丸處理、鹽浴處理以及多道酸洗處理。如美國不銹鋼渦輪機葉片處理工藝為：鹽浴(10min)→水淬[cuì](2．5min)→硫酸洗(2min)→冷水洗(2min)→堿性高錳酸鹽浴(10min)→冷水洗(2min)→硫酸洗(1min)→冷水洗(1min)→硝酸洗(1．5min)→冷水洗(1min)→熱水洗(1min)→空氣干燥。新裝置投產前的酸洗鈍化處理許多大型化工、化纖、化肥等裝置的不銹鋼設備與管道在投產開工前要求進行酸洗鈍化。雖然設備在制造廠已進行過酸洗，去除了焊渣與氧化皮，但在存放、運輸、安裝過程中又難免造成油脂、泥砂、鐵銹等的污染，為確保裝置與設備試車產品(尤其是化工中間體及精制品)的質量能夠達到要求，保證一次試車成功，必須進行酸洗鈍化。如

生產裝置不銹鋼設備與管道，投產前必須進行清洗，否則若有污物重金屬離子會使催化劑中毒。另外，如金屬表面有油脂與游離鐵離子等會造成

的分解，劇烈放出大量熱，引發著火，甚至爆炸。同樣對氧氣管道來說存在微量油污與金屬微粒也可能產生火花而發生嚴重后果。現場檢修中的酸洗鈍化處理在精制對苯二甲酸(PTA)，聚乙烯醇(PVA)，腈[jīng]綸，醋酸等生產裝置的設備材料中，大量使用奧氏體不銹鋼316L、317、304L，由于物料都含有甲酸等有害離子，或由于污垢、物料結聚，會對設備產生點蝕、縫隙腐蝕與焊縫腐蝕。在停車檢修時可以對設備或部件進行全面或局部酸洗鈍化處理，修復其鈍化膜，以防局部腐蝕擴展。如上海石化PTA裝置干燥機的不銹鋼管子更新檢修及腈綸裝置的不銹鋼換熱器檢修等均進行過酸洗鈍化。在役設備除垢清洗石油化工裝置中的不銹鋼設備，尤其是換熱器，經一定時間運行后，內壁會沉積各種污垢，如碳酸鹽垢、硫酸鹽垢、硅酸鹽垢、氧化鐵垢、有機物垢、催化劑垢等，影響了換熱效果，并且會造成垢下腐蝕。需要選擇合適的清洗劑進行除垢，可采用硝酸、硝酸+氫氟酸、硫酸、檸檬酸、EDTA（乙二胺四乙酸）、水基清洗劑等，并添加適量的緩蝕劑。除垢清洗后，如需要可再進行鈍化處理。如上海石化PTA、醋酸、腈綸等裝置的不銹鋼換熱器均進行過除垢清洗。

不銹鋼酸洗鈍化的注意事項1.酸洗鈍化的前處理不銹鋼工件酸洗鈍化前如有表面污物等，應通過機械清洗，然后除油脫脂。如果酸洗液與鈍化液不能去除油脂，表面存在油脂會影響酸洗鈍化的質量，為此除油脫脂不能省略，可以采用堿液、乳化劑、有機溶劑與蒸汽等進行。2.酸洗液及沖洗水中

的控制某些不銹鋼酸洗液或酸洗膏采用加入鹽酸、高氯酸，三氯化鐵與氯化鈉等含氯離子的侵蝕介質作為主劑或助劑去除表面氧化層，除油脂用三氯乙烯等含氯有機溶劑，從防止應力腐蝕破裂來說是不太適宜的。此外，對初步沖洗用水可采用工業水，但對最終清洗用水要求嚴格控制鹵化物含量。通常采用去離子水。如石化奧氏體不銹鋼壓力容器進行水壓試驗用水，控制

含量不超過25mg/L，如無法達到這一要求，在水中可加入硝酸鈉處理，使其達到要求，

含量超標，會破壞不銹鋼的鈍化膜，是點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕破裂等的根源。3.酸洗鈍化操作中的工藝控制硝酸溶液單獨用于清除游離鐵和其它金屬污物是有效的，但對清除氧化鐵皮，厚的腐蝕產物，回火膜等無效，一般應采用

溶液，為了方便與操作安全，可用氟化物代替HF。單獨

溶液可不加緩蝕劑，但

酸洗時，需要加Lan-826。使用

酸洗，為防止腐蝕，濃度應保持

的比例。溫度應低于49℃，如過高，HF會揮發。對鈍化液，

應控制在20%—50%之間，根據電化學測試，

濃度小于20%處理的鈍化膜質量不穩定，易產生點蝕，但

濃度也不宜大于50%，要防止過鈍化。用一步法處理除油酸洗鈍化，雖然操作簡便，節省工時，但該酸洗鈍化液(膏)中會有侵蝕性

，因此其最終保護膜質量不如多步法。酸洗過程中允許在一定范圍內調整酸的濃度、溫度與接觸時間。隨著酸洗液使用時間的增長，必須注意酸濃度和金屬離子濃度的變化，應注意避免過酸洗，鈦離子濃度應小于2%，否則會導致嚴重的點蝕。一般來說，提高酸洗溫度會加速與改善清洗作用，但也可能增加表面污染或損壞的危險。

不銹鋼酸洗鈍化質量檢驗由于化學檢驗會破壞產品的鈍化膜，通常在樣板上進行檢驗。方法舉例如下：(1)硫酸銅滴定檢驗用8g

+500mL

+2～3mL

溶液滴入樣板表面，保持濕態，如6min內不出現銅的析出為合格。(2)高鐵氰[qíng]化鉀滴定檢驗用2mL

+1mL

+1g

+97mL

溶液滴在樣板表面，通過生成藍色斑點的多少及出現時間的長短來鑒定鈍化膜質量的好壞。

長串件鈍化時鍍件的上、下端進出鈍化溶液中的時間有先后，同時工件在溶液中擺動時，鍍件的下端擺動幅度比上端大得多；另一方面鈍化后在空氣中停留時，溶液由上端往下流，下端鍍件表面要比上端鍍件附有更多的溶液，下端與溶液有更多的化學反應時間。這些都使得下端鈍化膜的顏色深于上端。為減輕色差，這類零件進、出鈍化溶液時建議橫向出、入(下端用一掛鉤鉤起來)，并防止使用的陽極過長。

長條零件鈍化時如鈍化槽容納不下，可采取臨時措施，利用磚塊或木條加工一個能容下鍍件的框，框內襯以塑料布，注入鈍化溶液后即可使用，采用此法既方便又可避免膜層不均勻或產生銜接印痕等質量問題。

一般平面件鈍化時由于在鈍化槽中擺動時邊緣部位與鈍化溶液接觸會比中間部位劇烈，而引起此部位鈍化膜的色澤不均勻的現象，此問題可采取壓縮空氣攪拌來解決，效果很好。為提高鈍化膜的均勻性還需注意鍍鋅過程中的電流分布均勻性，必要時鍍件的邊緣予以屏蔽，以防該部位因電流過大而出現鍍層粗糙，影響鈍化膜的色澤。

表面光潔件鈍化后，由于表面光滑，鈍化溶液在其表面較難吸附，很快流失，故鈍化時在溶液中和空氣中的停留時間都要適當延長，否則該工件的鈍化膜顯得較淡。

要避免兜出溶液，以免引起鈍化溶液過多損、耗、污染環境，也可以保證該部位鈍化膜的質量。

可把整串所綁扎的工件放在塑料籃筐內鈍化，以免鈍化時因抖動而脫離群體，掉入槽內造成返修。