求大佬解:为什么在金属表面镀一层不活泼金属

2022-02-23 16:47 点击:163 编辑:邮轮网

首先,需要理解腐蚀的机理:腐蚀按着腐蚀机理分,可分为两大类,一种是化学腐蚀,通常称其为氧化,它是金属表面在完全没有电解液情况下的腐蚀,另外一种是电化学腐蚀,它是在有电解液情况下的腐蚀,当金属及其合金与电解液接触时,由于微电池或电池作用而发生的腐蚀叫做电化学腐蚀。通常电化学腐蚀更普遍。

化学腐蚀常见的形式即为氧化,在金属表面形成一定氧化膜,随着氧化膜的不断生成会形成两种情况。一种情况是生成的氧化膜疏松、不稳定,与基体结合不牢固,氧不断地通过氧化膜扩散,使氧化膜增厚,同时也连续地腐蚀基体金属,而形成不断的腐蚀。另一种情况是生成的氧化膜致密、稳定,与基体结合牢固,氧被氧化膜隔绝,防止了进一步腐蚀基体,这层氧化膜具用保护作用,阻止了腐蚀的进一步进行。例如,铝比铁活泼,可是,在现实生活中我们往往会发现,铁更容易生锈,就是铝在空气中生成致密、稳定,与基体结合牢固的氧化膜的缘故。
其次,从广义上说,镀层的许多机械、物理和化学特性不同于普通的铸、锻、轧、热处理的金属材料。电镀层有自己独特的形成历程,因此也有自己特有的结构和特性,它不同于常规的冶金后的材料。
镀层的晶粒比较细小,其结构多为柱状或层状,晶界上往往夹杂镀液中的各种杂质。由于基体材料表面的影响和镀层存在内应力等原因,镀层一般都带有一定的孔隙率,并可能存在微裂纹和裂纹网。水溶液电镀所难以避免的析氢和镀层及基体的渗氢现象,往往造成镀层点阵的畸变,以及基体材料性能的改变。这些都是镀层不同于冶金材料的原因。
电镀层物理力学特性和常规冶金材料间的差异,首先在于镀层本身总是或多或少地夹带一些外界杂质,包括不同类的金属和有机杂质。其次是电结晶过程是使离子还原的过程,与一般冶金过程不同。此外,还有许多工艺上的原因,基体材料表面状态的影响,镀层厚度的影响等等,从而使镀层材料有自己独特的结构和特性。例如,离子还原过程,由于高强电场给离子以加速度,使离子具备了趋向电极的很大速度,撞击到基体材料表面并放电,随即进入晶格时,促使镀层形成不平衡的点阵,导致点阵参数往往反常,表现在外在的特性改变。又如电镀层形成的合金,会形成一些用其它冶金方法所无法形成的合金,使形成的合金材料偏离正常的相图。铅银合金在正常情况上,在300℃的共晶温度时,铅在银中最大溶解度约为1.5%左右,随着温度的降低,这个溶解度急剧降低,在室温条件下,铅实际上不溶于银。然而,实际却表明,在电结晶的条件下,室温镀层中形成的电镀银铅合金,含铅可以高达8%。
由以上所述可知,电镀合金是一个不平衡组织,其显微结构与常规冶金方法所获得的合金有很大的不同。因此,对于这样的合金材料,决不可机械地应用常规的冶金相图,也无法根据相图来估计合金的性能,对于电镀合金的相结构,需要专门研究。
最后,锌是一种银白色金属,在常温干燥空气中,它比较稳定。在潮湿空气中易与氧和二氧化碳起反应,生成白色碱式碳酸锌,这种薄膜可防止锌的继续腐蚀。锌不耐氯离子腐蚀,在海水中不稳定。在高温、高湿空气中以及封存包装在有机酸气氛里,锌容易长“白毛”而被腐蚀。在一般情况下,金属锌的电位比较负,锌的标准电极电位为一0.763伏,所以镀锌层对钢铁基体金属来说,它是一个典型的阳极镀层,具有电化学保护作用。另外,镀锌层经过钝化处理后,生成一层光亮而美观的彩色膜,能显著地提高镀层的保护性能。
由于锌有上述特性,且成本比较低廉,因此在机械工业、电子工业、仪表和轻工业等方面,镀锌层已广泛用作大气条件下黑色金属的防护层。

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