活态指可钝化金属未形成钝化膜或已钝化金属因电位降低丧失钝化膜保护时,发生的自然活性溶解状态。该状态与钝态通过钝化过程相互转化,其存在区域在阳极极化曲线中表现为活性溶解区(AB段),此时金属遵循Fe→Fe²⁺+2e⁻等典型溶解反应。
活态与钝态的临界转换条件由致钝电流密度(ipp)、致钝电位(Epp)等参数决定。Cl⁻等活性离子会穿透钝化膜引发局部溶解,使金属重返活态。实际应用中,不锈钢等材料在特定介质中可通过控制电位实现活态与钝态转变,其腐蚀速率差异可达数万倍 [1]。
- 中文名称
- 活态
- 英文名称
- active state
- 定 义
- 可钝化金属未形成钝态前或已钝化的金属表面由于电位降低而丧失钝态后所发生的活性溶解状态;也指非钝化金属的自然活性溶解状态。
- 应用学科
- 机械工程(一级学科),腐蚀与保护(二级学科),腐蚀与保护一般名词(三级学科)
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- 定 义
- 金属活性溶解状态
- 对应区域
- AB段极化曲线
- 关键参数
- Epp电位、ipp电流密度
- 转化条件
- 电位降低/膜破裂
- 影响因素
- Cl⁻浓度、温度
- 应用领域
- 金属腐蚀防护
基本定义
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活态在电化学腐蚀体系中特指霉主埋劝罪求两种情形:可钝喇欢化金属在未形成钝化膜前的初始溶解状态,以及已钝化金属慨提因表面电位降低至弗莱德电位(EF)以下导致钝化膜瓦解后的溶解酷应验糊芝赠探状态。该状态表现为金属表面无保护性氧化膜,遵嫌翻循典型的阳极溶解反应去杠验机制。
电化学特征
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在阳极极化曲线中,活性溶解区(AB段)对应金属处于活态时的电位-电流关系,此时电流密度随电位升高而增大,符合塔菲尔方程描述。当电位达到致钝电位(Epp,约0.6~1.0V)时,电流密度骤降四个数量级,标志活态向钝态转变。
关键参数包括:
- 致钝电流密度(ipp):维持钝化的最小电流强度
- 维钝电流密度(ip):钝化稳定期的微小电流
- 钝化区宽度:CD段电位跨度,反映钝态稳定性
状态转换机制
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金属活化过程中,阴极电流消耗钝化膜电荷,当表面电位低于弗莱德电位(EF)时,钝化膜解体金属恢复活态。实验数据显示,铁在硝酸浓度低于30%时保持活态,浓度超过临界值后进入钝态。
活化作用包含两种形式:
- 化学活化:强酸性介质溶解钝化膜
- 电化学活化:外加电流使电位负移 [1]
实际应用表现
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18-8不锈钢在稀硫酸中处于活态时,腐蚀速率可达10g/(m²·h),而钝态时降至0.001g/(m²·h) [1]。钛合金在含Cl⁻介质中,当Cl⁻浓度超过临界值(如3.5%NaCl溶液)时,钝化膜破裂形成闭塞电池,孔内金属表面恢复活态导致点蚀。
活化现象在表面处理工艺中被主动利用:
- 酸洗除锈:盐酸溶解钢材表面氧化膜
- 电镀前处理:活化工件表面提高镀层附着力
理论研究
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成相膜理论认为活态向钝态转变源于表面生成γ-Fe₂O₃等致密氧化物膜。吸附理论则强调氧原子在金属表面形成单分子吸附层阻断活性溶解。两种理论分别解释不同金属体系的活化-钝化行为。