金属钝化是一种界面现象,因为金属本身的性能不变,只是使金属表面在介质中的稳定性发生了变化。金属由活性状态转变为钝态是个较复杂的过程,对其机理尚有不同解释,还没有一个完整的理论来说明所有的钝化现象。

钝化理论是研究金属发生钝化原因及钝态形成的理论。目前最公认的有两种:一为成相膜理论,一为吸附理论。两者都只能较好解释相当一部分的实验事实,它们各自还不能圆满地解释已有的全部实验事实。故各有优点和不足之处。

成相膜理论

成相膜理论又称为薄膜理论。它认为当钝化金属阳极溶解时,可在金属表面上生成一层非常薄的、致密的、覆盖性良好的同体产物薄膜,这层薄膜作为一个独立相存在,把金属表面与介质隔离开,阻碍阳极过程进行,使金属的溶解速度大大降低,使金属处于钝态。保护膜通常是金属的氧化物,在某些金属上可直接观察到膜的存在,并可测定其厚度和组成。

吸附理论

吸附理论认为,金属钝化是由于金属表面生成氧或含氧离子的吸附层,改变了金属/溶液界面的结构,并使阳极反应的活化能显著提高而发生钝化。与成相膜理论不同,吸附理论认为金属钝化是由于金属表面本身反应能力降低了,而不是由于膜的隔离作用。

吸附理论的主要实验依据是测量界面电容的结果。测量界面电容是揭示界面上是否存在成相膜的有效方法。若界面上生成了很薄的膜,其界面电容要比自由表面上双电层电容的数值小得多。