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    淺談電化學腐蝕行為研究

    返回列表 來源:未知 發布日期:2019-09-27 11:26【

    1 實驗方法

    采用 316L 不銹鋼、鉬鐵、Ni 板、金屬 Cr 和氮化鐵 等原材料,在中頻感應爐中熔煉,澆注后試樣的化學成份 如表 1 所示。

    采用SX2-4-10Z型箱式電阻爐(上海博訊提供)將試樣進行 1180℃保溫 2 小時后水冷的固溶處理。試樣采用 Murakami 試劑刻蝕, 在型號為 Olympus XJP-300 的光學電子顯微鏡上觀察其 顯微組織。采用 CHI650C 電化學工作站進行極化曲線測 試,采用典型的三電極體系,輔助電極為 Pt 電極,參比電極 為飽和 KCl 甘汞電極(SCE)。腐蝕介質為 3.5%NaCl 溶液, 溶液溫度采用恒溫水浴控制,水浴溫度分別設置為 20℃, 30℃,40℃和 60℃,初始電位為-800 mV,以 5mV/s 的速率 向陽極掃描,至 1200mV 結束。

    2 實驗結果與討論

    2.1 材料的組織

    1180℃固溶處理后的顯微組織。灰色基 體組織為鐵素體組織,白色無規則圓塊組織為奧氏體組 織,組織中未觀察到其他新相。采用 EDS 分析鉻、鉬和鎳 元素在鐵素體、奧氏體相中的含量,并采用合金元素分配 系數 KM 來表示合金元素在兩相中的分布,鉻、鉬和鎳元素 的分配系數分別為 1.21、1.52 和 0.68。鉻是形成鐵素體的 主導元素,由鉻的分配系數 1.21 可知鐵素體相中含有很高 的鉻,鉬元素對形成鐵素體相不起主導作用,鉬在鐵素體 相的含量較高,鉬在高溫下其擴散能力比鉻元素強,鉬會 向奧氏體相擴散。鎳是強奧氏體 形成元素,由鎳的分配系數 0.68 可知,鎳在奧氏體中的含量遠遠 大于鐵素體中的含量。

    2.2 溫度對含氮不銹鋼耐蝕化平臺

    表明試樣在 3.5%的 NaCl 溶液中具有較好的鈍化 性能,試樣在低溫時,維持鈍化的區間較寬。極化曲線過了 d 點后,腐蝕電流密度急劇上升并不斷增大,d 點電位為試 樣的點蝕電位 Eb,此時試樣表面發生了穩態點蝕。試樣在 20℃時的點蝕電位為 1.2V,30℃時為 1.1V,40℃時為 1V,在 60℃時的點蝕電位為 0.3V,由此可見,隨著溫度的升高,點 蝕電位逐漸降低,點蝕電位 Eb 降低,說明試樣發生點蝕的 傾向增大,與 20℃溫度下試樣的 Eb 相比,60℃下 Eb 降低最 多,降幅高達 0.6V,其次是 40℃和 30℃。Eb 為點蝕發生的 可能性和傾向性提供了評價依據,點蝕電位為在鈍化金屬 表面上能引起點狀腐蝕的最低電位值稱為點蝕電位。由此 可知,隨著溫度的升高,不銹鋼發生點蝕的可能性和傾向 增大。另一方面溫度升高, 氧在水中的溶解氧降低,使得受到破壞的鈍化膜不能再次 被鈍化。氧的溶解量、溶液中離子的運動速度、溶液溫度是 影響不銹鋼表面腐蝕電流密度的主要因素,溫度越高,溶 解氧含量越低,溶液中離子運動速度越快,試樣表層腐蝕 電流密度越大,材料的耐蝕性越差。試樣在 20℃、30℃和 40℃溶液中時,H2O 和 O2 容易在氧化膜上吸附,試樣的鈍 化膜完整,當溫度升高至 60℃時,試樣從活化區(曲線 bc 部分)之后直接進入鈍化區,且鈍化區間很短,在 0.1V 左 右發生點蝕,溫度升高,點蝕電位越低。另外,溫度的升高 導致的溶解氧含量下降進而降低了鈍化膜表面微觀區域 的 pH 值,影響鈍化膜的穩定性。溫度越高,Cl離子活動能 力增強,與表面鈍化膜的碰撞幾率越大,可以把鈍化膜中 的氧排擠掉,與鈍化膜中的陽離子結合形成可溶性的化合 物,誘發點蝕,使鈍化膜對機體的保護作用減弱。由此可 知,溫度對不銹鋼表面鈍化膜形成有很大的影響,一般而 言,鈍態不銹鋼表面的鈍化膜處于不斷溶解和修復的平衡狀態。在含有 Cl的溶液中,Cl一般優先吸附在鈍化膜上, 把氧原子排擠掉,和鈍化膜中的陽離子結合成可溶性氯化 物,新露出的金屬基底則形成點蝕源,進一步發展為點蝕 坑,溫度的升高提高了 Cl的吸附,使得不銹鋼鈍化膜的穩 定性受到破壞,材料的耐蝕性急劇下降。

    3 結論

    本文采用電化學工作站測試了含氮不銹鋼在 20℃- 60℃溫度下在 3.5%NaCl 溶液中的耐蝕性能。結論如下:
    (1)隨著溶液溫度的升高,試樣的腐蝕電位逐漸降低, 試樣發生腐蝕的傾向增大。
    (2)試樣的腐蝕電流密度隨著溶液溫度升高而增大,材 料的耐蝕性能下降。
    (3)試樣在較低的溶液中,在表層易于形成難溶化合 物,產生鈍化現象;隨著溫度的升高,溶液中氧含量降低, Cl離子運動速率增大,不銹鋼表面的反應變得劇烈,材料 的耐腐蝕能力急劇下降。

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