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针对2205双相不锈钢存在的点蚀现象,本文用常规宏观电化学方法如极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线等对不同氯离子浓度、不同温度、不同浓度的铬酸盐条件下,2205双相不锈钢点蚀行为和电化学规律进行了研究。通过扫描电化学显微镜(SECM)的微区电化学测量方法结合扫描电镜、能谱分析仪研究了2205双相不锈钢在氯离子环境中的点蚀行为。
本文的主要工作和研究结果表明,双相不锈钢在氯离子和铬酸盐的溶液中能够自发钝化,表面能形成钝化膜,溶液浓度、温度和铬酸盐的存在对2205双相不锈钢的点蚀有着较大的影响。2205双相不锈钢的腐蚀电流密度(Icorr)随温度的增加不断变大,(Icorr)和氯离子的浓度也存在着一定的线性关系。
温度、氯离子浓度能影响点蚀形貌和大小,当温度小于临界点蚀温度(CPT),随着氯离子浓度增加,点蚀坑的尺寸和数目都在不断增加,点蚀坑形状是半球形的;当温度大于CPT,随着氯离子浓度增加,点蚀的尺寸变得很大,数目也剧烈增多,大部分点蚀坑出现花边层。氯离子浓度达到4M,点蚀坑嘴部的这些花边层会溶解和脱落,只剩下较粗糙的点蚀孔洞。
溶液中铬酸盐的存在能改变钝化膜的结构也会改变钝化膜中施主或受主的浓度,铬酸盐会改变点蚀产生的数目也会改变点蚀的尺寸。在浓度为1M的NaCl溶液中,加入铬酸盐的浓度小于0.03M时,铬酸盐的存在会提高2205双相不锈钢耐氯离子的点蚀能力,但当加入的浓度高于0.03M时,随着铬酸盐浓度的提高,耐点蚀能力下降,会加速2205双相不锈钢产生点蚀。
在开路电位下,氯离子在不锈钢表面吸附分布是不均匀的,氯离子会吸附在钝化膜比较薄弱的区域,导致钝化膜产生局部微小破坏,钝化膜破坏产生的电流密度都在pA级。随着加载电位逐渐增大到钝化电位区间内,钝化膜的破坏加剧,出现亚稳态点蚀和稳态点蚀形核,与此同时点蚀开始进一步发展,电流密度从pA级向nA级转变,且点蚀中心的电流密度比周围的要高。当加载电位超过极化电位以后,点蚀从稳态发生发展且逐步长大,点蚀中心的破坏比周围严重。此外,与原始态的2205双相不锈钢相比,经过固溶处理的双相不锈钢耐点蚀性能比原始态的要好,钝化膜稳定性也相对较高。